直流、交流电动机、电动机的常见故障

本节只介绍常用的直流、交流电动机，其它特殊电机、电动机的常见故障。

一、关于旋转磁场三相交流异步电动机是在通三相电后，定子形成旋转磁场，带动转子旋转的。要实现电动机换向，只要更改电源相序即可。

二、机械特性

图7-1：

三相交流异步电动机的机械特性必须掌握的几个概念：1、同步转速n0：旋转磁场的转速。2、额定转速ne：名牌公称转速。3、最大扭矩Mm：电机可以实现的最大输出转矩。4、额定转矩Me：电机的公称扭矩，对应于额定转速。5、转差率：s=（n0-n）/n0。由于带负载时，实际转速和同步转速n0有差距，所以我们说电机速度是有“静差”的。

三、三相异步电动机的计算

（一）转速必须熟记如下公式：n=60f （1-s） /pn：转速，转/分f：频率，赫兹（Hz）p：极对数

（二）输出功率与扭矩的关系公式：P=MΩP：功率，瓦（W）M：扭矩，牛顿。米（N.m）Ω：角速度，弧度其中，Ω=2лf=2лn/60代入上面公式，折算成我们常用单位：P= MΩ=M*2лn/60=M*n/9554单位：KW、转/分、牛顿。米例：计算15KW，1435转电机的额定转矩。

（三）转矩与电压、频率的关系另外，要了解的一个结论是：三相交流异步电动机的输出扭矩和电压平方成正比，和频率平方成反比。即：MαU2/f2这个关系是变频器恒转矩调速的基础。

（四）功率与电流计算P=√3 UIcosφ近似计算，每KW对应电流在1.8A左右，我们考试时可以按2A估算。如15KW的电动机，电流近似为30A。

四、启动方法

1、直接启动：直接启动电动机。一般用于7KW以下电机，没有硬性规定，看现场使用要求。大于7KW的电机，要采取降压启动（如星三角）。2、星三角启动：前面有图。3、变频启动：即使用变频器启动。4、软启动器启动：使用专用软启动器启动。

五、调速方法

1、变极调速——变极电机即前面讲到的角/双星调速。能否实现这种调速，和电动机本身选型有关，市场上可以买到△/YY接法的电动机。2、变频调速——变频器下图是变频调速的机械特性，频率越低，则曲线越低。可以看出变频调速是一种特性很硬的调速方式。

图7-2：变频调速的机械特性3、转差调速——滑差离合器采用磁连接的离合器连接，由于没有硬连接，而是通过调整定子磁场使转子（负载）丢步的方式来调速，特性软，除了输送系统外，在机床上对速度有稳定性要求的时很少采用。这种技术已经基本淘汰。4、一种淘汰的调速方法——绕线转子串电阻调速

7.2 直流电动机

现在使用越来越少，了解一些基本概念即可。

一、导体在磁场中受力左手定则：磁力线通过左手手心，四指指向电流方向，拇指为受力方向。

二、电动机转速

机械特性公式为：n=（U-IaRa）/CeφU：电枢电压，Ia：电枢电流，Ra：电枢电阻。所以，一般直流电机调速有：1、调节电枢电阻：一般是在电枢回路中串联外电阻；2、调节励磁电流：在励磁回路中串联外电阻；3、调节电枢电压：调节电枢电源电压；三种方式。

三、励磁方法：有他励、并励、串励和复励四种。

（c）串励 （d）复励图7-3：直流电动机的不同励磁方式不同的励磁方式，机械特性也不同。一般他励、并励方式使用比较多。

四、机械特性

他励和并励是直流电动机两种特性比较好的励磁方式，下图是并励电动机的机械特性图。

图7-4：并励电动机的机械特性TN、nN为额定转矩与额定转速。机械特性坡度越大，表示机械特性越软，速度越容易随负载而波动。

五、调速方法

（一）降压调速这是常用的直流电机调速方法，其优点是机械特性比较硬。

图7-5：改变电枢电压时的机械特性曲线（二）弱磁调速改变励磁电流，也可以实行调速。但这种调速方法只能向下调整电流，原因是励磁电流不能超过额定值。由于向下调整励磁电流，也叫弱磁调速。弱磁调速时，依据前面的直流电动机的转速公式，我们知道其速度将向上升高。必须注意的是，励磁绕组不能开路，否则相当于磁场被减小到零，从而造成电动机达到最大转速，即“飞车”。

图7-6：减小励磁电流的机械特性曲线（三）转子串电阻调速转子串联电阻，方法简单容易实现，也是一种调速方法，但这种调速方式的机械特性软，在对速度稳定性要求比较高的场合，不建议采用。

图7-7：转子串电阻时的机械特性

下面是电动机的常见故障：

一、三相交流异步电动机

1、三相异步电机缺相：

现象：电机无法启动，或启动后缺相时转速明显过慢，且发热，有低频声。

处理：此时应检查电源、接触器、电源开关等，一般是由于接线松动、保险熔断、触点拉毛等造成的。

2、三相异步电机三相不平衡

现象：电机转速变慢，有异常发热现象。

处理：方法与“三相异步电机缺相”类似。

如果是电源的原因，一般是由于三相负载不均衡造成，需要调整负载分配。

3、三相异步电机绝缘不良

现象：电机转速变慢，有发热现象；三相电流不平衡；严重时送不住电。

处理：需要测量电动机的绕组对地、绕组三相之间的绝缘。一般绝缘电阻不应该少于1M，可以运行的最低电阻是380K，过低的绝缘电阻将造成绕组对地或相间短路，烧坏电机。

此时需要打开绕组检查，发现有漆面破损时要对绕组重新浸漆，如果是因为潮湿造成的，且不严重，可以进行风干。

4、扫膛

现象：电机运转有刮碰杂音，用螺丝刀可以听到；

处置：需要拆卸，检查轴承是否磨损、松动及中轴是否变形，或者转子表面是否有异常。必要时要更换轴承。

5、机械问题

如轴承问题，干研后，可能造成附加震动，异响，扫膛。同样需要拆卸处置，加油或更换。

二、直流电动机

直流电机主要注意其特殊点：

1、整流子积碳，环火

要定期清理。

2、碳刷打火，表面磨损，剥蚀

要定期打磨更换。碳刷拆装要记住位置、方向，并按原状装回。

3、至于机械类问题，与交流电动机类似。

三、电动机良好运行的环境要素

了解电动机运行的环境要求是正常使用电机的基础，大致有如下因素和电机使用状态有关。

1、电网电压稳定性

电网电压对电机输出扭矩影响极大。如三相交流异步电动机的输出扭矩和电压的平方成正比，欠压时，扭矩将快速损失，将可能造成电机堵转而烧毁电机。

2、三相电压平衡度

三相电压不平衡，将造成异步电机三相电流不平衡，电机特性劣化，可能烧坏电动机。

3、环境湿度

使用环境潮湿时，一定要定期测量电机的绝缘，防止在绝缘破坏后，电机烧毁。如淋雨线、带有冷却水的冷加工设备等。

4、润滑

部分大型电机需要润滑，轴承润滑不良，将造成电动机轴承加速磨损，产生振动，严重时电动机会发生机械损坏。

5、地脚松动

由于电动机是旋转且承载的部件，因此地脚松动会导致设备振动，加速电动机及机械部件损坏，并影响加工精度。

6、接触器、空开触点烧毛

由于接触器、空开直接通过电机电流，在反复合、断期间，会发生弧光，因此要关注（特别是接触器）触点是否有烧蚀现象，触点严重烧蚀时，会造成电动机三相电压不均衡，进而损坏电机。

四、电动机的大修要求

我们不一定要求所有电动机都采取自主或委托维修的策略，但大型电动机因为其成本高昂，停台损失大，因此必须有针对性的主动性维修规范，而不能简单地等损坏时更换。

以下是公司的内定标准，应该比通用国家标准略高，对大型电动机的维修有指导意义。各车间可以根据自己的使用环境引用并做适应性调整。

（一）修理内容

1、电机前后轴承拆卸、更换，前后端盖、轴承内外端盖清理，并按轴承使用规定加润滑脂。

2、进行绝缘测试，绝缘达不到5M以上的，要烘干或重新浸漆。

3、电机定子线圈修理：

对定子线圈进行清理、维修，

1）定子线圈灰尘、油垢清除；

2）检查绝缘有无损伤，漆膜光滑；

3）检查引线焊接牢固，绝缘无损伤，无过热老化现象。

4、检查内部定子绕组固定情况，各固定结构件无松动、断股、移位现象，保证气隙均匀。

5、检查转子情况并进行修理：

1）转子表面灰尘、油污清除；

2）通风通路畅通；

3）导体无变形、开焊、裂痕、松动、移位现象；

4）平衡块紧固，无松动。

6、系统通风良好，风扇固定良好，旋转自如并工作正常，有问题要进行局部检修或更换。

（二）大修后的测试

电机大修后，应要求乙方提供测试手段，测试如下项目，并提交测试报告：

1、绝缘电阻：

用兆欧表测试：

1）三相对地电阻，不小于5兆欧。

2）相间电阻，不小于5兆欧。

2、直流电阻：

使用双臂电桥测量，三相电阻的：

不平衡度=100%X（最大阻值－最小阻值）/平均阻值

应小于5％。

3、电流不平衡度：

电机运行1小时内，检测：

1）空载检查三相空载电流是否平衡，不平衡度不超过5%；

2）带载检查三相电流是否平衡，不平衡度不超过8%；

4、定子与转子之间的气隙：

各处的气隙与平均值之差不应大于平均值的正负5％。

5、转子转动状态测试：

空载条件下转动轻松自如，负载条件下没有异常振动和异响。

由厂家提供不低于国标（GB755-87）的轴承公差配合标准、振动检测标准，由甲方确认，并提供维修后的检测数据。

编辑：黄飞