淺談異步電機的故障診斷與診斷措施

摘要：異步電機在生產性行業扮演著重要角色，它是工業生產中最為重要的動力驅動設備。在發生故障時，不僅會對生產活動產生影響，嚴重時甚至會威脅到現場工作人員的安全。因此，異步電機的故障診斷具有重要的研究意義。筆者以三相異步電機為研究對象，對其故障診斷及措施進行研究。

關鍵詞：三相異步電動機;故障診斷;診斷方法

電機的種類多，用途廣，遍布在人們的生產生活中。但是，由于不同的電機材料不同，工藝不同，工作環境也都很復雜。工作在工廠的大型電機常年不停歇，不檢修，受周圍復雜環境和超負荷工作的影響，當電機突然出現故障時，會影響整個生產線的產品量，對于不同環境的電機操控人員素質不同，操作不當也會導致電機發生故障。因此，為了保證生產生活安全、高效率、優質、低耗運行，電機故障診斷具有重要研究意義。筆者將通過對異步電機的常見故障類型為研究重點，結合工作實際，對異步電機的故障診斷和診斷措施進行進一步闡述。

一、電氣故障

三相異步電機的電氣故障可分為兩大類：定子故障和轉子故障。

定子故障包含了定子繞組故障和外部故障。定子繞組最常見的故障是線圈短路，這就相當于該線組繞組匝數減少導致了三相電流的不穩定，引起相間短路故障或局部接地故障。產生此故障的原因主要有：開關浪涌、雷擊、鋼絞線振動、背部電暈或是局部放電、匝間絕緣處的化學反應、熱降解或鋼絞線和匝間絕緣材料不良而引起。

轉子故障包含了轉子斷條、轉子彎曲故障。轉子斷條故障是三相異步電最為常見的故障之一。其產生故障的原因有：生產水平低、結構設計不合理、沖擊載荷頻繁、制造工藝粗糙、人為誤差控制等。因此，在日常工作中，對三相異步電機轉子鏈條故障應當定期、及時的診斷和維修，避免因故障導致工業生產活動的停滯。轉子彎曲是指轉子中心與旋轉軸線不重合的情況，一般分為永久性彎曲和熱彈性彎曲兩種。當出現永彎曲后無法恢復的狀況稱為永久性彎曲，產生的原因有制造過程中轉軸結構設計不當，材質選取不良，長期擺放位置有誤等。因受熱膨脹而造成轉子的彎曲稱為熱彈性彎曲，一般出現熱彈性彎曲后可恢復因此也稱為臨時性彎曲。在未達到材料所允許的溫度極限時，通常轉子溫度均勻后這種彎曲會自行消失。當發生熱彈性彎曲后，若不立即停機，就可能使轉子由暫時的熱彎曲發展為永久性彎曲。

二、機械故障

三相異步電機的機械故障可分為三個部分：負載故障、軸承故障和偏心故障。

負載故障主要是指三相異步電機的負載發生波動導致的故障。此故障通常易發于電機在長時間過載情況下工作而定子電流大于額定值的情況下。工作人員可通過卸下異步電機負載，讓電機在空載情況下運行的狀態下，感受電機外部是否有明顯過熱的現象發生來診斷此故障。軸承故障會引起異步電機的異常振動、噪音較大、電機內外部溫度升高等不良表現，從而導致電機損壞，導致嚴重故障發生。軸承作為異步電機的關鍵部分，若是日常保養維修不當，極易發生故障，其導致故障的主要原因有三個方面，一是外部振動造成的故障。在日常搬運時因固定不當不慎發生摔落等情況造成軸承內部發生振動或位移造成的故障;二是錯誤的安裝和裝配造成的故障。一旦軸承發生故障，將會影響電機的正常使用，嚴重時會威脅電機的有效壽命;三是外部環境和保養不足造成的故障。在對電機進行潤滑油保養時，如果保養劑潤滑程度不足或是遭到外部污染，必然會導致電機軸承的故障。偏心故障又包含靜態偏心、動態偏心和混合偏心三種情況。偏心故障通常是由于電機工作時間過長、軸承過熱或是遭受嚴重磨損、轉子剛度不足或因安裝不良所引起的。當偏心程度較重時，會導致異步電機發生重大故障甚至燒毀報廢。

三、異步電機故障診斷基本措施

三相異步電機常用故障診斷措施主要包含以下幾點，現就其類型及原理一一列舉并作出簡單分析：1、絕緣法。此法可通過絕緣的診斷方法來判定電機的絕緣程度，進一步推算出電機的剩余擊穿電壓和使用壽命。2、化學診斷法。在電機出現故障時，通過檢測電機內潤滑油和部分絕緣材料的分解物、或是軸承及密封件的磨損碎屑，經過對比其中化學成分的含量和比例，進一步發現和診斷電機相關部件的故障程度。3、噪聲檢測法。此法較為簡單常用，在電機工作時，若工作人員發現電機的噪聲發生較大變化時，可初步診斷為電機出現故障。通過分析和進一步深入檢測，可以診斷電機的具體故障。4、溫度分析法。正常情況下，電機上會安裝溫度檢測器，可用于檢測電機運行時內部溫度的實時變化數據，若電機溫度出現較大程度變化，工作人員可以通過分析溫度數據診斷電機是否發生故障。5、振動分析法。電機運行時，其內部會發生振動，若出現異常振動，工作人員通過觀察可以大致診斷出電機故障出現的部位或是類型。此法雖簡單易行，但是可能會受到工作環境的影響，難以實現準確有效的診斷。6、電流分析法。根據研究表明，電流檢測已經被業界證明為是對電極、軸承和機械結構進行健康檢測最為有效和便捷的方法。電流分析法是指在電機發生不同故障時表現在定子電流的幅度和波形是不同的，因此可以通過分析定子電流判斷出電機的故障類型。7、磁通檢測法。此法是指工作人員使用探測線圈來對電機故障造成的磁通改變來診斷電機的運行情況，以此來判斷電機發生故障的類型和嚴重程度。

結語

本文以三相異步電機常見故障診斷為研究主題，分別對兩種類型的故障進行了研究分析，對三相異步電機常用故障診斷措施進行了較為直觀的對比，取得了一些成果。在完成文章的過程中，筆者通過研讀文獻、深入研究、結合實際，深知在現代化生產企業中異步電機有著舉足輕重的作用，一旦電機出現故障而不能及時診斷和修理，將會為企業、工廠和日常生活帶來極大的損失和不便利。作為電器工程師，筆者同時也希望后續能夠將此研究成果應用到實際工作中去，全力保障好企業的生產。

參考文獻：

[1]劉瑩瑩. 異步電機電氣故障診斷研究[D].上海電機學院，2020.

[2]梁昱. 基于深度學習理論的異步電機故障診斷方法研究[D].上海電機學院，2020.

作者簡介：陳新培，男，本科，電工技師，主要從事現場電氣設備維護工作。