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    電機缺相故障特征和原理

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    電機缺相故障特征和原理

    發布日期:2019-02-28 作者:未知 點擊:

    任何一個電機生產企業都有可能會遇到因所謂的質量問題與客戶發生的爭執。

    電機缺相的特征表現

    電機缺相具體表現為振動增大、有異響、溫度升高、轉速下降、電流增大,啟動時有很強的嗡嗡聲而且無法啟動。

    導致電機缺相的原因是電源本身問題或連接問題,可能是保險絲選擇不當或壓合不好,熔絲斷開;開關接觸不良;接頭松動或斷線。也有可能是電機有一相繞組斷開。

    電機缺相燒毀后,繞組的直觀故障特征是規律性的繞組燒痕,而且燒毀的程度也差不太多。匝間、相間或對地故障,故障點位置燒毀特別嚴重,蔓延出的故障相對要輕一些,這是缺相故障與其他故障不同的一個特征。

    電機缺相運行時的理論分析

    ● 電磁和轉矩電機缺相運行時,定子旋轉磁場出現嚴重的不平衡,這樣定子產生負序電流,負序磁場與轉子發生電磁感應出接近100Hz的電勢,致使轉子電流急劇增加、轉子嚴重發熱;缺相時電機帶載能力下降,導致定子電流急劇增加,最為直接的表現是電機發熱。由于電機磁場的嚴重不均勻問題,電機振動嚴重,導致軸承損壞,若電機帶載缺相運行,瞬間電機會停止轉動,直接的后果是電機燒毀。為了防止該問題的發生,一般電機都有缺相保護。


    ●不同運行狀態下電流的變化

    正常起動或運行時,三相電為對稱負載,三相電流大小相等,小于或等于額定值。出現一相斷線后,三相電流不均衡或過大。

    起動時缺相,電動機不能起動、其繞組電流為額定電流的5~7倍。發熱量為正常溫升的15~50倍,因其迅速超過允許溫升而使電動機燒毀。

    當滿載時缺相,電動機處于過流狀態 即電流超過額定電流,電動機會從疲轉變為堵轉,未斷相的線電流增加更多,引起電動機迅速燒毀。

    輕載運行電動機斷相時,未斷相的繞組電流迅速增加,使這相繞組由于溫升過高而被燒毀。

    缺相運行對于長期工作制運行的鼠籠式電動機的危害很大,這類電動機被燒毀的事故中65%左右是由于缺相運行引起的。故對電動機的缺相防護十分重要。




    電機變頻供電的利與弊


    變頻電機和工頻電機是截然不同的兩個系列產品,但客戶將工頻電機變頻使用又是很常見的一種做法。無論對電機生產廠或配套設備廠,這種簡單易行的方法或許最為經濟、快捷,但存在極大的風險:可能導致電機壽命減少或直接燒毀。


    既然工頻電機變頻使用很常見,無疑有其合理的一面。異步電機的轉速與電源頻率成正相關:即頻率高,轉速也高(不考慮轉差的影響,成正比);輸出轉矩和電流的大小與負載(=“動負荷”+“靜負荷或穩態負荷”)有關,若諧波成分的影響不十分嚴重,額定負載時電流增長的幅度并不大;電機運行時變頻范圍不小于額定頻率的30%。符合上述情況的往往還挺多,實際運行時轉速不至于低到過于影響通風散熱,電流增長幅度也不至于太大,因而電機確能按設計預期正常工作。


    所謂極大風險,緣于大多終端用戶并不清楚變頻供電時,變頻器會輸出大量的高頻諧波,某一轉速時電機可能共振。因而額定負荷時會過載(電流增幅太大)、高頻諧波擊穿線包或漆包線絕緣、調速過程中嘯叫或劇烈振動,有些時候甚至會引發變頻器功率模塊爆炸

    性能參數選擇的差異性

    對普通異步電動機來說,設計時主要考慮的性能參數是過載能力、起動性能、效率和功率因數,而變頻電機,由于臨界轉差率反比于電源頻率,可以在臨界轉差率接近1時直接起動,因此,過載能力和啟動性能不需要過多考慮,而要解決的關鍵問題是如何改善電機對非正弦波電源的適應能力。因而在設計環節采取的措施主要有:  
     ● 盡可能的減小定子和轉子電阻。因為 減小定子電阻可降低基波銅耗,以彌補高次諧波引起的銅耗增加。
     ● 為抑制電流中的高次諧波,需適當增加電動機的電感。但轉子槽漏抗較大其集膚效應也大,高次諧波銅耗也增大。因此,電動機漏抗的大小要兼顧到整個調速范圍內阻抗匹配的合理性。

     將主磁路設計成不飽和狀態,一是考慮高次諧波會加深磁路飽和,二是考慮在低頻時,為了提高輸出轉矩而適當提高變頻器的輸出電壓。

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    結構設計對策

    結構設計時,充分考慮和評價非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結構、振動、噪聲、冷卻方式等方面的影響,可以通過以下方式保證產品的性能符合要求:  
    ● 一般為F級或更高的絕緣等級,加強對地絕緣和線匝絕緣強度,特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。 有的電機生產廠家采用加厚漆膜電磁線,規范的電機生產廠家采用變頻電機專用電磁線。從電磁線的性能指標分析,變頻電磁線采用的漆有別與普通電磁線,采用加厚線會有一定效果,但解決不了根本問題。但從成本造價分析,變頻電磁線要比普通電磁線價位高。

     要充分考慮電動機構件及整體的剛性,以有效規避電機的振動和噪聲問題,從提高電機固有頻率的角度,避開與各次力波產生共振現象。   

    ● 對容量超過132千瓦的電動機應采用軸承絕緣措施。主要是因為變頻電機容易產生磁路不對稱,導致電機運行時產生軸電流,當其他高頻分量所產生的電流結合一起作用時,軸電流將大為增加,從而導致軸承損壞,所以一般要采取絕緣措施。 
     對恒功率變頻電動機,當轉速超過2P電機同步轉速時,應采用耐高溫的特殊潤滑脂,以保證軸承運行時的潤滑效果,必要時應選用特殊的耐高溫軸承。 

    不同的電機廠家,同規格的電磁方案不盡相同,但電機運行的實際效果會有一些差異性;相同的產品,由于使用工況的特殊性,也會導致同規格產品穩定性的差異。Ms.參建議,電機生產廠家應盡力充分了解電機的使用工況,通過產品的頂層設計改進規避實際的使用風險。


    相關標簽:電機缺相故障特征和原理,電機

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