分析三相异步电动机转速过低造成电机不能启动的原因

    三相异步电机广泛地应用于工农业生产中,当电动机转速过低时,会造成异步电机不能启动。电动机不能启动的主要原因有三个方面:一是负载方面的故障,二是电机本身的故障,三是启动方法或电气接线错误。

   正常情况下电机应维持额定转速运行,若转速偏低使得转差增加,转子中感应电流增加,将使电机明显过热。转速偏低将直接影响到被拖动的工作机械的正常使用,工作效率低产品质量下降,甚至不能使用。主要故障原因如下:

    负载过重:对常用的笼型异步电机,启动转矩通常只有额定转矩的152倍,如果负载所需的启动转矩超过了电动机的启动转矩,那就不能启动了,可能是电动机容量选择过小。选择合理的情况下,应从以下几方面去查找。被拖动的机械有卡阻故障:水泵的轴弯曲、叶轮与泵壳摩擦、填料压的过紧、叶轮中堵有杂物或者水中泥沙过多等。风机的轴弯曲、风轮与外壳摩擦、叶片被杂物堵塞等,都可能使电动机严重过载而不能启动;传动装置装置不合理:电动机与工作机械经常用联轴器、传动带、齿轮的传动装置。如果传动装置装置不合理,就会发生一个很大的附加阻力矩,使电动机不能启动,对不同的传动方式,装置技术要求是不同的对联轴器传动,要求电动机转子轴与工作机械轴的中心尽量在一条直线上;对带传动,应使两轴尽量平行;对齿轮传动,应使齿轮啮合良好。

    电动机一相断线:电动机一相断线包括两种情况,一是外部断线或断一相电源,二是电动机内部绕组一相断线,如果电动机在运行过程中一相断线,电动机仍能运转但转速将明显降低。这是因为电动机一相断线后,变成了单相运行,单相电流产生的磁场,可以认为是两个旋转方向相反、大小相等的旋转磁场。当电动机已在旋转,由于惯性力加强了正方向的旋转磁场,从而使电动机仍能按原来的旋转方向继续运行。但因为是单相运行,所以电动机的功率已大大下降。

    电机机械故障:电机自身如有卡阻等机械故障,也可能使电动机无法启动。如电动机轴承磨损、烧毁,润滑脂冻结、灰尘杂物堵塞等,都会使摩擦阻力增加转动不灵活,尤其是使用启动,启动转矩只有全压启动的13遇到这种机械卡阻就更不容易启动了,更严重的转子与定子相摩擦时接通电源后,电动机发出强烈的嗡嗡"声响,转子根本不能启动,如不立即断开电源电机就会烧毁。造成这种故障的原因如下:轴承内套与电动机转轴临时磨损不保养,使间隙加大;定子绕组的某一局部发生短路或断路,使气隙中的磁场严重不对称,转子受力也不对称,转子被拉向一侧,这样,气隙磁场更不对称,加剧了转子被拉向一侧的力量。久而久之,使转子与定子相碰。

    电源电压低:电源电压降低后,电机的电磁转矩按电压平方值的比例下降,转速也降低。电磁转矩与电压的平方成正比。因此电压过低将使电机输出机械转矩大大降低。当这一转矩小于工作机械的启动转矩时,电机将不能启动。应提高电源电压。

    电源频率偏低:电源频率降低,将直接影响到电动机的转速。

    定子绕组匝间短路:这种情况将使电动机不能工作。但多数情况是绕组中有一局部线匝短路称为匝间短路短路线不能工作。虽然电机能启动,但输出功率下降了电机的转速将因匝间短路的严重水平不同而相应降低。引起匝间短路的原因:对于那些临时备用的电动机,以及那些临时工作在地下坑道、水泵房等潮湿场所的电动机,容易受潮,使层间绝缘性能降低,造成匝间短路;电机使用时间较久或者临时过载,热及电场作用下,使绝缘逐渐老化,如分层、枯焦、龟裂、酥脆等都属于老化现象,这种劣化的绝缘资料在很低的过电压下就容易被击穿;长期运行时聚集灰尘过多,加上潮气的侵入,引起外表爬电而造成匝间短路。

    判断匝间短路的方法:可以从丈量三相空载电流的平衡水平及直流电阻的大小来判断。电流偏大、直流电阻偏低的相,就应考虑属于匝间短路。确定了匝间短路故障后,还应找出匝间短路部位。寻找故障点的方法很多,下面是其中的几种。

    空载法:将电机在额定电压下空转约1min后,首先打开端盖,用手摸绕组端部,温度比其他部位高的则为短路线匝。

    短路侦查器法:短路侦查器法是利用变压器原理检查电动机匝间短路的方法,其主要设备是一个开口变压器。将开口变压器置于定子铁芯绕组的槽口上,开口铁芯和定子铁芯构成闭合磁路,定子绕组则变成了这一特殊变压器的二次绕组。若电动机绕组正常,相当于二次绕组开路,则短路侦察器中的电流表指示值很小;若绕组发生匝间短路,相当于变压器绕组短路,电流表指示值很大,从而确定已短接的线匝。

    电压降法:故障相的两端通以低压电注意电流不要超越绕组电流的额定值然后用一电压表丈量各绕组的电压,指示值为0或很小的线匝则为短路线匝。为了测试的方便,可将电压表的两端线接一钢针普通的缝衣针即可分别刺穿绝缘与导体相碰。

    定子绕组单相接地:三相四线制供电系统中,零线是接地的有些Y形连接电动机的中性点也是接地的因此,绕组的接地,相当于一局部线匝短接了这与前述匝间短路情况是一样的同样造成转速的降低。特别是接地处的电弧,线路没有可靠维护时,可能迅速发展为匝间短路。造成绕组接地的原因与匝间短路基本一致。此外,由于电动机内部残留的铁粉末没有清扫干净,这些铁粉磁场的作用下,发生一种向绕组内部的钻孔作用,使绝缘击穿。如果铁粉末颗粒过大,还会在其中发生涡流发热,致使电动机全部损坏。所以一定要将电动机内部清扫干净。寻找绕组接地的方法,首先用绝缘电阻表测试出接地故障的相别,然后寻找出接地点。查找方法有冒烟法及电压降法。接地点找到后,如果明显可见,可垫以适当绝缘物以消除接地点;如接地造成不能工作的线匝不多,可采取一定措施处置一下,电机可继续使用。

    定子绕组内部断线:异步电机的每相绕组一般由多个绕组并联而成,如果其中的并联绕组断线,使这一绕组不能工作,则转速也降低。绕组断线的原因是由于焊接质量不高,经多次弯折而断线。多数情况是由于短路、接地等故障产生的高热、大电流电动力增加而造成的,寻找断线点首先是丈量每相的直流电阻,判断出断线相别,然后进行丈量。其方法是将并联绕组的一端分开,万用表一表笔接于绕组一端,另一表笔接一钢针,依次拔出绕组线心,电阻值从一定值到∞"交界点,就是断线点。断线点如果明显可见,焊好后继续运转;如果断线在槽内,急用时可用跳线法,将一局部线圈废弃。

    笼型转子断条:笼型转子比拟坚固故障很少,但有时也呈现断条现象。断条以后转子导体内感应的总电流小了并且不对称,使得电磁转矩下降转速降低。同时定子电流波动,电机呈现振动等现象。断条故障一般发生在笼条与短路端环连接处,其原因有:电机频繁启动或重载启动、冲击性负载的影响、制造质量不高、笼条与端环焊接不牢等。

    定子绕组一相接反:定子三相绕组首尾连接正确时,随着各相电流大小、方向依次变化,发生的磁场是以同步转速旋转的如果一相绕组的头尾接反了就会使磁场不能规则地旋转,大大削弱旋转磁场拖动转子的力,使转速下降。与此同时,转子在不规则力的作用下,将发生剧烈振动,并在转子中产生很大的附加电流,使电动机过热;首尾接反的故障现象明显,通常发生在新投入使用或经过修理后第一次使用时,比拟容易判别。寻找首尾接反相可利用检查极性的原理进行。首先将三相绕组的六个头分开,找出三个绕组,然后处置。查找方法有交流电压法、直流电压法及剩磁法等。

    电源容量缺乏:电机启动时会产生很大的启动电流。此电流一方面使供电线路的电压损失加大,另一方面使电源设备输出电压下降。常用的电源,一是来自电网,经配电变压器供电;二是自备柴油发电机供电。对变压器来说,大电流将使得内部压降加大,输出电压下降,导致断路器跳闸,熔丝熔断,电机不能启动。对发电机来说,大电流使去磁作用增加,励磁电流供不上的情况下,发电机输出电压也将大大降低,导致电机不能启动。为了保证电机的正常启动,一般来说,允许直接启动的单台发电机的容量不能超越变压器容量的20%:30%,不能超越发电机容量的20%:30%,否则应采用减压启动。

    启动方式的选择或接线不正确:减压启动的基本动身点是降低启动电流,但使得启动转矩降低。如果启动电压过低如启动但使得启动转矩降低了13自耦减压启动器抽头位置选择不合适,启动电压过低;启动器内部接线错误或者触头接触不良,都有可能使电动机不能启动。

    电机控制线路有故障:用接触器、磁力启动器、断路器等开关直接启动的电机,一般都是通过自动控制线路控制开关的电磁铁使开关动作的如果控制线路有故障,开关合不上,则电机也不能正常启动。


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