淺談三相異步電動(dòng)機(jī)故障分析、診斷及保護(hù)措施

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘  要：三相異步電動(dòng)機(jī)作為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的重要類型．在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。但是在其使用過(guò)程中．會(huì)出現(xiàn)多種不同的故障類型，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對(duì)故障進(jìn)行快速診斷．并根據(jù)故障類型進(jìn)行維修，采取相應(yīng)的保護(hù)措施。本文對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的故障分析、診斷和保護(hù)進(jìn)行深入的研究與分析．并提出一些合理的意見(jiàn)和優(yōu)化措施，旨在進(jìn)一步提高三相異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)工作水平，使其能夠正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)；故障分析；故障診斷；保護(hù)措施；優(yōu)化策略

0引言

三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)斷相、短路、過(guò)載、欠壓以及過(guò)壓等故障，每一種不同的故障類型都由不同的原因所導(dǎo)致，在發(fā)生故障后需要對(duì)其進(jìn)行保護(hù)和維修．使其能夠恢復(fù)正常工作狀態(tài)。但是三相異步電動(dòng)機(jī)的故障分析、診斷以及保護(hù)需要采用科學(xué)的方法和措施，才能夠確保其發(fā)揮出實(shí)際效果，防止故障對(duì)發(fā)電機(jī)造成更大的損害。

1三相異步電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障類型分析

對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)而言，其經(jīng)常發(fā)生的故障類型可以分為對(duì)稱故障和非對(duì)稱故障兩個(gè)大類別。對(duì)稱故障主要包括過(guò)載故障、堵轉(zhuǎn)故障和短路故障等，對(duì)稱故障對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)的損害主要是熱效應(yīng)所導(dǎo)致的，使三相異步電動(dòng)機(jī)的繞組出現(xiàn)過(guò)度發(fā)熱等情況，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部零部件損壞，此類故障的特征較為明顯，發(fā)生故障時(shí)電流幅值會(huì)出現(xiàn)明顯的變化。非對(duì)稱故障主要是斷相故障、逆相故障、相間短路故障以及匝問(wèn)短路故障等，是三相異步電動(dòng)機(jī)中最為常見(jiàn)的故障類型。

2三相異步電動(dòng)機(jī)故障分析、診斷及保護(hù)措施

2.1三相異步電動(dòng)機(jī)斷相故障

故障原因及診斷：導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)斷相故障的原因主要可以分為三點(diǎn)：第一，熔斷器熔斷導(dǎo)致斷相；，內(nèi)部控制元件出現(xiàn)問(wèn)題，或控制元件在安裝時(shí)沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求以及電動(dòng)機(jī)自身故障：第三，三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，過(guò)載電流較小或瞬間溫度過(guò)高導(dǎo)致其超過(guò)負(fù)載能力。

保護(hù)設(shè)計(jì)：根據(jù)斷相故障發(fā)生的特點(diǎn)，不同的斷相故障所需要的發(fā)生時(shí)間不同，可以將斷相故障分為啟動(dòng)斷相故障和運(yùn)行斷相故障，這兩種不同的斷相故障在出現(xiàn)時(shí)所產(chǎn)生的電流是不同的，對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)自身所造成的損害也有所不同。本文設(shè)計(jì)在電路中采用Rc濾波的方式對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，Rc濾波元件相比于其他元件而畝其濾波效果更好，能夠很大程度降低電壓限制電流的作用，Rc濾波電容值的選擇可以通過(guò)公式c≥(1．5—2)T1RL進(jìn)行計(jì)算，其中T為交流電源的周期，IiL為等效直流電阻，根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的斷相故障數(shù)據(jù)，選擇Rc濾波對(duì)電路整體進(jìn)行保護(hù)，能夠起到很好的保護(hù)效果。

2.2三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載故障

故障原因及診斷：三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載是一種最為常見(jiàn)的故障類型，導(dǎo)致其出現(xiàn)該故障的原因主要有三種：

(1) 三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載運(yùn)行且設(shè)備存在不匹配問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過(guò)度疲勞，出現(xiàn)過(guò)度升溫的情況。

(2) 拖動(dòng)的機(jī)械負(fù)載工作出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致負(fù)載不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)負(fù)載變大或負(fù)載變小的情況，也有很大可能導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載而出現(xiàn)發(fā)熱。

(3)拖動(dòng)的機(jī)械出現(xiàn)故障時(shí)，導(dǎo)致拖動(dòng)機(jī)械自身不能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，或被其他零部件卡住會(huì)導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載，使其繞組溫度逐漸升高，最后導(dǎo)致繞組損壞。

保護(hù)設(shè)計(jì)：針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載故障，保護(hù)設(shè)計(jì)的裝置必須大于電路整定的電流值才能夠發(fā)揮出保護(hù)作用，即保護(hù)裝置能夠發(fā)出保護(hù)信號(hào)將電路切斷。所以需要在三相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部電路中安裝一個(gè)大于整定電流值的保護(hù)裝置，即可針對(duì)過(guò)載故障起到很好的保護(hù)作用，當(dāng)內(nèi)部電路出現(xiàn)過(guò)載故障時(shí)，能夠迅速識(shí)別并發(fā)出斷開(kāi)電路的信號(hào)，使電路能夠迅速切斷，防止發(fā)熱問(wèn)題持續(xù)，對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)能夠起到很好的保護(hù)作用"1。

2.3三相異步電動(dòng)機(jī)短路故障

故障原因及診斷：短路故障是三相異步電動(dòng)機(jī)最為常見(jiàn)的故障類型之一，同時(shí)也是損害最大的故障類型，如果出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的短路故障，則會(huì)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)造成不可修復(fù)的損害。

保護(hù)設(shè)計(jì)：針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)短路故障的保護(hù)設(shè)計(jì)，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致短路故障發(fā)生的原因較多，保護(hù)設(shè)計(jì)不可能兼顧到所有方面．所以需要加強(qiáng)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的日常檢查，對(duì)老化部分及時(shí)進(jìn)行更換和維修，做好日常養(yǎng)護(hù)工作，即可應(yīng)對(duì)大部分短路故障，降低短路故障發(fā)生率，是提高三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行安全的根本性措施。

2.4三相異步電動(dòng)機(jī)過(guò)壓及欠壓故障

故障原因及診斷：過(guò)壓和欠壓故障是指在三相異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下的電壓波動(dòng)情況如果電壓出現(xiàn)了波動(dòng)過(guò)低或過(guò)高的現(xiàn)象，則會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成一定的損壞。電壓過(guò)高會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部運(yùn)行電流增加，在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)下會(huì)對(duì)絕緣裝置造成很大的破壞，還可能觸發(fā)其他裝置的誤保護(hù)動(dòng)作，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行i欠壓對(duì)于電動(dòng)機(jī)的傷害比過(guò)壓更高，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)更大規(guī)模的損壞問(wèn)題。欠壓即過(guò)壓故障通過(guò)采用交流電壓繼電器即可快速準(zhǔn)確判斷，電壓繼電器會(huì)根據(jù)線路運(yùn)行中的電壓數(shù)值與其標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值對(duì)比，從而判定是否發(fā)出保護(hù)動(dòng)作，如果發(fā)出了保護(hù)動(dòng)作，即說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了欠壓或過(guò)壓的故障。

保護(hù)設(shè)計(jì)：針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)壓及欠壓故障，可以在電路中設(shè)置增加保護(hù)裝置，從而使發(fā)生該故障時(shí)，能夠快速準(zhǔn)確判斷出該故障類型，如果是欠壓故障，則發(fā)出保護(hù)信號(hào)增加電壓。使電路能夠恢復(fù)正常工作狀態(tài)；如果是過(guò)壓故障，則發(fā)出保護(hù)信號(hào)減少電壓，使電路能夠恢復(fù)正常工作狀態(tài)，從而能夠?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)內(nèi)部電路提供電好的保護(hù)作用，防止其因過(guò)壓或欠壓故障發(fā)生過(guò)于嚴(yán)重的損壞。

3安科瑞ARD系列智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

3.1產(chǎn)品簡(jiǎn)介

ARD該系列低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，具有過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能?？膳c接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

3.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文詳細(xì)闡述三相異步電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障類型，并根據(jù)每一種不同的故障類型發(fā)生原因，提出診斷方法以及的保護(hù)設(shè)計(jì)方案，希望可以起到一定的借鑒和幫助作用，提高三相異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)工作水平，能夠更加高效地解決各種故障問(wèn)題。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.