異步電動機電氣故障識別及診斷

劉悅 李大偉

摘要：異步電動機在實際運行階段極易發生故障問題，電氣故障是十分常見的故障類型，由于電機內部存在電路和磁路的耦合情況，因此設備故障診斷涉及的因素較多，與常規機械設備的診斷技術相比，電動機故障診斷技術的應用范圍較廣。如果異步電動機在運行階段發生故障問題，需要及時采取有效的診斷措施識別故障類型，明確故障問題以及位置，了解導致故障的具體原因，為后續維修工作的開展提供重要參考依據。

關鍵詞：異步電動機;電氣故障;識別;診斷

1 異步電動機常見電氣故障類型

1.1 三相電流不均衡

異步電動機處于額定電壓運行階段，各相三相空載電流的平均值發生偏差的概率低于平均值的9%。如果運行階段設備發生故障，或者三相電壓存在明顯的不均衡情況，就會導致設備內出現較大的不平衡電流。導致該故障的主要原因在于電機繞組匝間存在短路情況，對三相電源電壓的穩定性造成影響，或者設備三項繞組匝數存在差異以及定子繞組內部線圈的連接方式不合理。

1.2 單相運行故障

異步電動機在實際運行階段，如果存在一相斷路情況，便會導致單相運行故障，也被稱作缺相運行。對導致單相運行的原因進行分析，主要原因為熔絲被燒斷，導致電機開關觸電或者連接導線接頭位置存在接觸不良情況。如果設備存在該類故障，通常情況下難以正常、穩定運行，并且伴隨有一定的噪聲。多數情況下設備能夠在短時間內正常運行，但是如果未及時進行有效的診斷與處理，將會導致設備燒毀。

1.3 繞組短路故障

設備絕緣損壞后會發生繞組短路故障，電流在短時間內迅速提升，導致設備無法正常、穩定運行。導致該情況的主要原因為設備運行欠電壓、過電荷、機械損傷以及缺相運行。如果繞組存在短路故障情況，電流不斷提升形成高熱，嚴重影響設備絕緣，最終對電動機造成損害。

2 異步電動機電氣故障診斷流程

2.1 先清潔后檢查

異步電動機多數故障均由工作環境差導致，在診斷故障的過程中，首先需要對設備進行全面清理，排除因污染因素導致的故障，之后進行有效檢測。比如輸入電壓接線柱接觸不良導致打火、線圈臟污導致匝間絕緣下降等。

2.2 先機外后機內

診斷異步電動機電氣故障的過程中，首先需要從機外入手，逐步對內部進行深入檢查。如果異步電動機處于待修狀態，首先需要對輸入電壓是否正常進行檢查，查看插頭、連接線、插座是否存在問題。確認一切正常無誤后，對設備本身進行檢查，能夠避免診斷的盲目性，減少損失，同時能夠為維修工作提供保障。

2.3 先靜態后動態

靜態主要指在切斷設備電源時進行檢查，主要檢查插頭接觸情況、電機繞組接頭是否斷線以及焊接不良、線圈是否燒黑以及變色等。動態主要指設備處于通電狀態下進行檢查。只有完成靜態檢查后方可進行動態檢查，切勿盲目通電，避免導致故障范圍擴大，對現場作業人員的人身安全造成威脅。

3 異步電動機電氣故障常用診斷方法

3.1 直觀檢查法

該方法是診斷異步電動機故障最為簡單的方法，同時也是維修時必須使用的方法，主要通過工作人員通過自身的直觀感覺，通過觀察、觸摸、聽、聞等基本方式檢查設備的故障情況，進而發現與排除故障。其中觀察主要指觀察設備的故障情況，如電容器是否存在漏液、鼓起、炸裂等情況、機械部件是否存在脫落、松動、磨損、斷裂等情況、各接頭是否運行良好、連接是否合理、是否存在斷線以及通電過程中設備是否存在打火、冒煙等情況。“聽”主要指明確設備運行階段是否存在異常聲響。異步電動機正常運行階段，滾動軸承均存在均勻連續的嗡嗡響聲，滑動軸承的聲音非常小，不存在雜聲。如果滾動軸承缺油，存在異常響聲，主要原因可能為軸承鋼圈斷裂或者軸承內部含有其他雜物，軸承零件存在磨損情況。嚴重的雜聲能夠通過聽覺直觀感受，輕微的雜聲可以將螺絲刀抵在軸承外蓋，耳朵貼近螺絲刀木柄判斷故障位置。“聞”主要指在設備處于通電狀態下明確其是否存在焦糊味，如果存在不正常的氣味，需要及時關閉電源，避免故障加重。觸摸主要指對設備螺絲進行觸摸，查看其是否存在松動情況，或者用手觸摸設備外殼，查看其是否過熱，如果外殼溫度較高，需要及時切斷電源，避免故障范圍擴大。

3.2 電壓法

電壓法是異步電動機電氣故障的常用診斷方法，多用于檢測設備的輸入電壓，對三相異步電動機來說，通常情況下任意兩相之間的電壓約為380 V，對單相異步電動機來說，通常情況下其輸入電壓約為220 V，如果檢測時無電壓或者差異較大，需要進一步檢查輸入電路。

3.3 電阻法

電阻法是異步電動機維修的主要方法之一。通過萬用表的歐姆檔對電機繞組的電阻值進行檢測，能夠及時判斷繞組是否存在開路或者短路等情況。對三相異步電動機來說，三相繞組的電阻值差異較小，對單相異步電動機來說，因為起動原理存在不同，主繞組與副繞組的電阻值存在一定的差異。

3.4 電流表法

通過萬用表對異步電動機的電流進行檢測，或者采用鉗型電流表進行檢測，結合檢測所得電流值與設備的額定電流進行對比，為工作人員分析設備內部繞組故障提供參考依據，及時了解故障原因。

3.5 替換法

主要指使用性能良好的器件替換疑似故障器件，如果故障消除，說明被替換器件確實存在故障，反之則需要進一步診斷、判斷。通常情況下替換法能夠有效檢查設備器件是否發生故障，并且結果準確，難以判斷的情況較為罕見。

4 異步電動機電氣故障診斷方法的應用

4.1 定子繞組接地

診斷方法：（1）觀察法。繞組接地故障多發生在繞組端部與槽口位置，對該部位進行嚴密觀察，查看是否存在破裂、焦黑痕跡，如果存在則說明故障點位于此。（2）通過試電筆進行檢查，使設備處于通電狀態，通過試電筆觸碰設備外殼，如果是單筆氖管發亮，表明繞組存在接地情況。（3）通過萬用表進行檢查，將其旋轉至R×10 kΩ檔，將1只表筆接于設備外殼，另一只表筆接觸三相繞組的接線端，哪相繞組偏轉至“0”，表明該相存在繞組短路情況。（4）通過兆歐表進行檢查，將其接于設備外殼與繞組構成的電路中，對絕緣電阻進行檢測。認真觀察兆歐表顯示數值，如果為0，表明繞組接地;如果數值超過0而低于0.5 MΩ，表明繞組受潮，需要烘干后再進行檢測，同時觀察絕緣電阻是否上升，如果并未上升，表明絕緣或繞組受損。最后，在具體診斷過程中，需要結合異步電動機的電壓等級合理選擇兆歐表，比如說380 V的電機需要采用500 V的兆歐表。

4.2 定子繞組短路

診斷方法：（1）觀察法。將設備拆開對定子繞組的外觀、顏色進行觀察，如果短路點發生于繞組端部，需要對機械受損位置與短路點進行認真觀察，通常情況下短路點存在黑色燒焦痕跡，顏色較深。如果用手觸摸黑點位置，能夠發現絕緣漆發脆，甚至已經碎裂。（2）觸摸法。根據繞組短路后發熱的原理，通過手感明確短路的具體位置。首先使異步電動機處于通電狀態，使其空載運行10 min左右，之后斷電，將電機迅速拆開，取出轉子，用手觸摸定子繞組的各部位，如果某處的溫度明顯高于其他部位，表明短路點在該部位。（3）通過萬用表或者兆歐表進行診斷。使用兆歐表能夠有效判斷相間短路情況，診斷過程中，拆開電動機繞組頭尾接線頭，通過萬用表或者兆歐表對相間電阻進行檢測，如果數值較低或者為零，說明為短路相。（4）電阻測量法。通過萬用表或者電橋對三相繞組的電阻值進行檢測，將數值與正常數值進行對比，電阻較小的繞組存在短路故障。工作人員需要及時明確短路點，如果短路匝數較多，需要及時更換繞組。

參考文獻

[1] 張宏偉. 異步電動機電氣故障的識別與診斷研究[J]. 科學與財富， 2020.

[2] 徐聰， 曹小康. 淺談高壓異步電機故障診斷與處理[J]. 電機技術， 2021（4）：3.

[3] 趙乾麟， 趙屹， 方炳平，等. 異步電動機故障仿真與診斷研究[J]. 微特電機， 2021， 49（6）：3.

[4] 王少林， 陳永強， 于學挺，等. 三相異步電動機故障分析，診斷及保護[J].? 2022（S3）.

[5] 李明. 異步電動機的常見電氣故障及相應的保護措施[J].? 2022（3）.