电动机的分类和构造原理及故障分析指南

电动机的分类及结构与故障分析指南
盐湖镁业公司PVC&钾碱厂技术部 徐照刚
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第一部分、电动机分类
1、按工作电源种类划分
直流电动机
无刷直流电动机
永磁直流电动机
动 机
电
有刷直流电动机
交流电动机
单相电动机
三相电动机
电磁直流电动机
稀土永磁直流电 动机 铁氧体永磁直流 电动机
铝镍钴永磁直流 电动机
串励直流电动机
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机械故障分析
故障分类
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电动机维修
电动机的维修
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电动机拆卸步骤
拆卸步骤
拆开皮带轮和联轴器
拆下风罩和风叶
拆下前后端盖
抽出转子
注：三相异步电动机拆卸与装配工艺过程正好是相反
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电动机实验
定子绕组的测定
检查
直流电阻的测定
实验
绝缘电阻的测定
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实验的目的
检修前的检测方法
实验的项目与方法
直接电阻的测定
绝缘电阻的测定
主要检其三相的直流 电阻是否平衡，要求 误差不超过平均值4%
〈1〉测量对地绝 缘电阻
〈2〉测量相间绝 缘电阻
一般使用兆欧表
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运行中的监视与维护
运行中的监视与维护
电动机振动情况，传动 装置传动流畅。如果出
听
现较密的舌状火花，应
停车检修
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ15
原因分析
故障分类
三相异步电动机故障
电磁方面故障
机械方面故障
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故障分析
定子绕组故障
电动机的老化、受潮、腐蚀性气体的侵人
机械力、电磁力的冲击
电动机在运行中长期过载、过电压、欠电压、两相运转等
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定子绕组故障分析
电动机绕组电阻一般在几毫欧姆至几十欧姆之间，电动机功率越 大，电阻越小，反之，越大；定子绕组故障：接地、相间短路、匝间 短路等故障。
• 接地故障主要表现有：用绝缘兆欧表测量电动机绕组对机壳绝缘为零 或者小于0.5兆欧；应送外协维修进行处理。
• 相间短路主要表现有：因电动机绕组电阻一般在几毫欧姆至几十欧姆 之间，应打开电动机接线盒，拆下电动机三相绕组连接片，再用绝缘 兆欧表测量电动机绕组对绕组之间的绝缘；这时绕组绝缘为零或者小 于0.5兆欧，则判定为绕组相间短路；应送外协维修进行处理。
⑦对已拆卸并清洗过的轴承，套在手上，用力转动外圈，若听到有不均 匀的杂音和有振动感，则说明轴承有间隙过大。
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Ⅱ: 手动检查
①用手握住电动机的转轴，用力上下晃动，如下左图所示，若发现有松 动现象，超过定子铁心和转子铁心的正常间隙，则说明轴承已损坏。
②用手指捏住轴承得外圈，沿着轴向的方向晃动数次，若晃动过大，则 说明轴承间隙过大。
组中就会产生旋转磁场(图4)。
（2）．旋转磁场的方向
旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方
向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对
调即可。这时，转子的旋转方向也跟着改变。
i
iA
iB
iC
O
120° 240°
ωt
360°
A
A
A
×
·
Y×
·Z Y
× Z Y·
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①听到滚动体有不规律的撞击声，则说明各别滚珠有破裂现象。
②听到滚动体有明显的震动声，则说明轴承间隙过大，有跑套现象。
③滚动体声音发哑，声色沉重，则说明轴承润滑油太脏，有杂质侵入。
④听到轴承滚动发出尖叫声，则说明轴承润滑油过少或干枯。
⑤声音单调且均匀，但轴承温度过高，则说明轴承润滑油过量或润滑油 粘度太大。 ⑥声音有周期性的忽高忽低，则说明电动机的负载有变化，轻重不一致。
③将已拆卸并清洗过的轴承用手握紧，用力摇动，如下右图所示，若滚 珠在内外圈之间有明显的撞击声，则说明轴承间隙过大。
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常见故障检修
①.轴承故障 ②.转轴故障 ③.机座故障 ④.端盖故障 ⑤.铁芯故障 ⑥.风扇故障
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轴承的检修
⑴ 损坏的现象及原因 ①轴承的外圈或滚珠破裂，是由于轴承被强力套入转轴，造成轴承与轴 配合不当而损坏轴承。
②滚珠、钢圈、夹持器变成蓝色，是由于轴承少油滚珠干磨引起高温， 或加油过多，高速转动时剧烈搅拌发热，或在装配时轴或轴承座配合不 当及安装时轴不对中。
涡流产生，造成转子发热；对轴承存在运行隐患，润滑油流失，轴承 发热等等。 • 鼠笼断条：电动机再铸造过程中出现的问题，在运行过程中电流波动 较大，电磁噪声明显大于同型号同功率的电动机。 • 启动频繁、操作不当：减少启动频率，正确操作。 • 轴断裂：急剧正反转造成冲击或者堵转后频繁启动造成，正确操作， 堵转后应清理物料后，盘车正常后，再启动电动机。
• 若听到有轻微的杂音，说明轴承内混有沙土或轴承零件有轻微的磨损。
• 若听到不连续的“梗、梗”声，说明轴承钢珠可能破损（柱）有了疤痕。 操作人员应立即进行倒泵操作，防止故障扩大。
• 若听到“骨碌骨碌”的声音，离电动机3米就可以听到很大的噪声，说 明滚动轴承严重缺油。操作人员这时应立即进行倒泵操作，停下电动 机，通知电气和设备人员进行抢修，转速在1500r/min，可以再运行45小时左右，转速在3000r/min可以再运行1-2小时，会造成电动机轴承 散件，电动机故障扩大，转子与定子摩擦，绕组绝缘损坏，给生产和 公司带来很大损失。
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（3）看松动
电动机在运行过程中，如果出现电动机振动，可以检查以下几 方面：
• 机泵基座螺栓松动；机泵基座倾斜；机泵找正不正确，误差 偏大；电动机固定螺栓松动；
• 轴承松动，会引起电动机振动。
处理方法：
停机后，可用手推动电动机转轴的伸出端。如果伸出端摇 晃，则表明轴承松动，正常的轴承是感觉不出松动的。电动 机在运行当中发现振动，应及时停机并上报各专业进行检查， 找出原因。
1. 匝间短路主要表现有：三相电流不平衡、定子局部发热；这时候用兆
欧表测量绕组对地、相间绝缘均为良好，应打开电动机接线盒，拆下
三相绕组连接片，用万用表粗侧一下电动机绕组直流电阻，或者用毫
欧表测量，三相有明显偏差，阻值偏小的绕组则为匝间短路；应送外
协维修进行处理。
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转子故障分析
转子故障有：发热、鼠笼断条、启动频繁、操作不当、轴断裂等。 • 发热：转子在加工轴过程中，选材不当，加工精度不够，造成转子有
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（2）查发热
• 电动机根据耐热材料等级分为 Y 级 90℃、A级105℃、E 级 120℃、 级 130℃、F 级 155℃、H 级 180℃和 H 级以上共七个等级。超过这 个限度，绝缘材料的寿命就急剧缩短，甚至会烧毁。这个温度限度， 称为绝缘材料的允许温度。
• 镁业公司PVC&钾碱厂电动机耐热等级为F级，由于电动机线圈绕组 隔着电动机外壳，一般不允许超过120度。
鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机
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实物结构图
转子磁铁
定子绕组
霍尔传感器
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原理：旋转磁场
（1）．产生
图3表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差
120°的规律对称排列。并接成星形与三相电源U、V、W相联。则三相定
子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕
• 检查电动机发热一般采用手摸、红外线测温仪、温度计法等，这里我 们只介绍前两种方法。
• 电动机温度与环境温度有关：用手摸，感觉温温的，一般在40-50度； 感觉有点烫，一般在60-70度；感觉很烫，温度一般在80-90度。
1. 红外线测温仪：根据电动机的电流和声音，可以直接测量读取温度值。
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低速电动机
电磁减速电动机
力矩电动机
电动机
高速电动机 恒速电动机
爪极同步电动机 有级恒速电动机 无级恒速电动机 有级变速电动机
无级变速电动机
调速电动机
电磁调速电动机
直流调速电动机
PWM变频调速电动机
精品文档开关磁阻调速电动机
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第二部分、三相异步电动机的构造及原理 • 基本结构: 定子、转子
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电动机在运行时 发出的声音是否
正常
看
电动机 的监视
摸
电动机运行时发 出的焦臭味，说 明电动机温度过 高，应停车检修
闻
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电动机停机后， 可触摸机座，如 很烫手，说明电
动机过热
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故障检修内容
①.查电机各部件有无机械损伤，若有则作相应修复或更换。 ②.对拆开的电机进行清理，清除所有油泥、污垢。清理中，注意观查绕 组绝缘状况。若油漆为暗褐或深棕色，说明绝缘已老化，对这种绝缘要 特别注意不要碰撞使它脱落。若发现有脱落应进行局部绝缘修复和刷漆。 ③.拆下轴承，浸在柴油或汽油中彻底清洗后，再用干净汽油清洗一遍。 检查清洗后的轴承是否转动灵活，有无异常响声，内外钢圈有无晃动。 根据检查结果，确定对润滑油脂或轴承是否进行更换。 ④.检查定子绕组是否存在故障。使用兆欧表测绕组绝缘电阻，绝缘电阻 的大小可判断出绕组受潮程度或短路情况。若有，要进行相应处理。 ⑤.检查定、转子铁心有无磨损和变形，若观察到有磨损处或发亮点，说 明可能存在定、转子铁心相擦。可使用锉刀或刮刀将亮点刮低。 ⑥.对电机进行装配、安装，测试空载电流大小及对称性，最后带负载运 行。
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第四部分、三相异步电动机的常见故障
•
电动机在日常的运行过程中若使用或维护不当，常
会发生一些故障，如电动机加电后不能起动，转速过快、过
慢，电动机在运行过程中温升过高，有异常的响声和振动，
电动机绕组冒烟、烧焦等。
•
三相异步电动机的故障一般可分为机械和电气两部分。
机械故障包括轴承、风扇叶、机壳、联轴器、端盖、轴承盖、
并励直流电动机
他励直流电动机
复励直流电动机
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2、按结构和工作原理划分
直流电动机
电动机 异步电动机
感应电动机 交流换向器电动机
同步电动机
永磁同步电动机 磁阻同步电动机 磁滞同步电动机
单相异步电动机 三相异步电动机 罩极异步电动机 单相串励电动机 交直流两用电动机
推斥电动机
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3.起动与运行方式划分 电容起动式单相异步电动机
4、按转子的结构划分 鼠笼型异步电动机
电动机
电容运转式单相异步电动机
电动机
电容起动运转式单相异步电动机
分相式单相异步电动机
绕线型异步电动机
5.按用途划分
电动工具用电动机
电动机
驱动用电动机
家电用电动机 通用小型机械设备用电动机
控制用电动机
步进电动机
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伺服电动机
6、按运转速度划分
齿轮减速电动机
三相异步电动机
三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似，其定子铁心槽中嵌 装三相绕组（有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构）。定子绕组 成接入三相交流电源后，绕组电流产生的旋转磁场，在转子导体中产生感应 电流，转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜（即 异步转柜），使电动机旋转。
③滚道有凹痕，由于安装方法不当或皮带拉的太紧所致。
④轴承滚道内有金属颗粒，主要是金属材料疲劳或有异物侵入轴承，造 成磨损。
⑤轴承表面锈蚀，水汽、酸碱液侵入轴承内部。
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⑵、检查的方法
Ⅰ: 听声音检查 用螺丝刀顶在电动机的外轴承盖上，仔细听电动机运转
的声音，通过轴承滚动所发出的声音来判断轴承故障。
Z
× C
·BC · ·
BC
×B ×
X
X
X
(a) ωt = 0°
(b) ωt = 120°
(c) ωt = 240°
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图 4 旋转磁场的形成
第三部分、电动机运行声音分析
• 运行中的电动机轴承一般可从听声音、查发热、看松 动这三方面来检查。
• （1）、听声音
• 电动机正常运行时，滚动轴承仅有轻微的、均匀连续的“嗡嗡”声，而 润滑轴承的噪声则更小，轴承在运转润换油良好时，可以听出很润滑 的声音，转动噪声很小。
• 如果出现异常噪声，则表明轴承有故障。一般可根据不同的杂音来判 断轴承的故障性质。
• 滑动轴承温度一般不超过45度，滚动轴承温度一般不超过65度。
• 一般前轴承温度高于电动机机壳温度10度左右。
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声音的分类
• 通常，轴承轻微的杂音，则不宜听到，此时可用一把大旋具（螺丝刀） 抵住轴承外盖上，耳朵贴近旋具木柄来监听。
转轴等。电气故障包括各种类型的开关、按钮、熔断器、电 刷、定子绕组、转子绕组及起动设备等。其中电气故障占总 故障的2/3，机械占总故障的1/3。
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三相异步电动机的常见故障
①、 通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。 ②、 通电后电动机不转，然后熔丝烧断 有异味和冒烟。 ③、 通电后电动机不转有嗡嗡声。 ④、 电动机起动困难，额定负载时，电动机转速低于额定转速较多. ⑤、 电动机空载电流不平衡，三相相差大。 ⑥、 电动机空载，过负载时，电流表指针不稳，摆动。 ⑦、 电动机空载电流平衡，但数值大。 ⑧、 电动机运行时响声不正常，有异响。 ⑨、 运行中电动机振动较大 ,轴承过热 ,电动机过热甚至冒烟。