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如何排除感应电机的定子故障呢?

发布日期: 2021-7-29 11:41:53 浏览次数:10

感应电机定子故障是最常见故障之一。本文主要分析定子铁芯、定子绕组匝间短路和绕组绝缘三类故障的形成原因。如何排除感应电机的故障呢?

1.1 铁芯故障


感应电机定子铁芯是用硅钢片夹紧铁芯固定在定子支架上,正因为这个结构,如果损伤了定子铁芯,就会形成定子片间短路。定子出现高温、大环路电流、绝缘材料高温分解现象。流过铁芯短路位置的电流不断增大。大到一定程度,定子铁芯硅钢片就会被熔化,导致定子槽中绝缘绕组被烧化,此时必须更换线圈。此种故障产生原因多为制造缺陷,电机剧烈振动导致的电机定子铁芯片间绝缘损坏也是故障诱因之一。


(1)铁芯多点接地故障。当铁芯多点接地发生故障后,会伴随很多奇特的现象,如:绕组过热、绝缘损耗和老化、接地线路被烧断、铁损增大、铁芯过热。(2)铁芯过热故障。铁芯过热故障的原因通常包括:不正常接地、绝缘损坏、定子绕组匝间短路、过载运行等。铁芯过热多发生在夹件与铁芯上。


1.2 绕组绝缘故障


感应电机的故障往往是由于绕组绝缘空洞或混有杂质等缺陷造成的。绝缘缺陷主要是生产过程中造成的,因此电机的运行状况与使用寿命与生产工艺息息相关。绝缘缺陷和绝缘老化导致的绝缘故障都表现为电机内活动性放电量增加,通过一些检测实验可以获得绝缘老化的一些数据参数,通过分析能够判断绝缘老化的程度和原因。


1.3 定子绕组匝间短路故障


定子绕组匝间短路也是感应电机常见故障之一,故障原因主要有生产工艺不合格和不正常的运行两个方面引起。


1.3.1 定子故障的发展过程

感应电机定子故障的最初阶段,电机仍可正常运行,功率、电压及震动也都在正常范围之内,但此时电机定子磁场已发生改变,定子电流中可以检测到故障特征。这里我们采用了定子电流法诊断感应电机定子故障,随着故障的恶化,电机正常运行受到影响,震动加剧,输出转矩波动,电机工况异常,故障即将爆发。再进一步发展,更多的绝缘被损坏使得短路故障加剧,剧烈震动,定子温升剧增使得电机无法正常运行。


1.3.2 定子故障后果

(1)定子匝间短路引起电机机身和机座振动。感应电机一旦发生故障,电机机身和各零部件都会出现振动,振幅超过临界值会造成定转子的摩擦,严重时会损毁电机,甚至危害人身安全。感应电机发生匝间短路故障时,电机机身发热造成的不对称以及点磁拉力不平衡都会引起电机振动。


(2)短路故障引起各电气量变化。定子绕组匝间短路致使绝缘损坏,相当于定子绕组中有效匝数减少,电磁场发生变化进而导致电机运行电气量(转速、转矩、电压、电流,磁链等)的改变,定子电流中表现为偶次谐波分量的出现以及奇次谐波含量的变化,该变化会随着故障程度的加深而不断演化。感应电机的气隙磁场受励磁电压的影响,与负载是否对称无关。定子状态健康的电机,当电源三相对称时,气隙磁场完全对称,定子绕组不出现偶次谐波分量。匝间短路后,气隙磁场不再对称,会导致偶次谐波成分(如2次谐波)的出现。


定子绕组与电源接通,定子绕组中流过的对称的三相电流,基波旋转磁动势也相应地会在气隙中建立起来,其同步转速由电网频率和电机绕组极对数共同决定,即:


(3)定子绕组匝间短路故障的机理分析。感应电机定子绕组三相存在120°的相位差,并且在时间和空间上对称分布,该结构的作用是既可以使由三相对称电流产生的气隙磁场达到基本正弦的要求,又可以使各个线圈磁势中的低次谐波与间谐波(分数次)相互抵消。处于正常状态的感应电机,定子电流中的主要频率分量是基波分量。但是考虑到制造工艺不合格、材料不达标、安装不正规等原因,实际的感应电机三相绕组不可能完全对称,这会导致定子电流中2 次或3 次谐波成分的出现。电机定子绕组发生短路故障时,三相绕组不对称性加剧,表现在气隙磁场中为较强的空间谐波,在定子电流中则是较强的时间谐波成分,三相绕组不对称性的加剧使得定子电流中奇次和偶次谐波增强。定子绕组匝间短路故障会改变原有谐波成分的能量,并且其它频率的谐波成分也会增多。定子绕组发生匝间短路故障后在绕组电感中也表现出变化,根据磁链与电流的相互关系可以给出定、转子中的感应电流的变化。

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