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电机维修论文

摘要:

电动机是工业企业最常用的用电设备。

其作用是把电能转换为机械能。

在电动机的使用过程当中有很多注意事项以及要求，否则将会发生机器的损坏，这对企业的运转，人民生活等都会带来诸多不便。

对电动机常见的故障，主要分为电气和机械两种，每一种故障都给电动机的安全运行带来极大威胁。

因此，对电动机的故障分析维护与检修更显得至关重要。

电动机具有结构简单，运行可靠，使用方便，价格低廉等特点。

为保证时机的正常工作对运行的电动机要按电动机完好质量标准的要求进行检查，运行中的电动机与被拖动设备的轴心要对正，运行中无明显的振动，一定要保持通风良好、风翅等要完整无缺。

要时刻观察和测量电动机电网电压和正常工作电流，电压变化不应超过额定电压的±5%，电动机的额定负荷电流不能经常超过额定电流，以防时机过热，同时检查电机起动保护装置的动作是否灵活可靠。

检查电动机各部分温升是否正常，还要经常检查轴承温度，滑动轴承不得超过度，滚动轴承不得超过70度，滚动轴承运转中的声音要清晰、无杂音。

对于电动机的运转环境要做到防砸、防淋、防潮。

对于环境不良，经常挪动、频繁起动、过载运行等要加强日常维护和保养，及时发现和消除隐患。

三相异步电动机是使用最广泛的电气设备,其故障是很平常的。

当发生故障时,本文所学知识及一些维修书籍,对三相异步电动机机械故障和电气故障进行分析并提出相对应的处理办法，并对电动机的定期检修方法进行了探讨。

电动机发生故障的原因很多，但大体上可分为电动机本身和外部电源引起的故障两类；而电动机本身又可归纳为电磁方面和机械方面的故障。

关键词：

电动机；故障；检修

1、三相异步电动机的结构

三相异步电动机按转子结构的不同分为笼型和绕线转子异步电动机两大类。

笼型异步电动机由于结构简单、价格低廉、工作可靠、维护方便，已成为生产上应用得最广泛的一种电动机。

绕线转子异步电动机由于结构较复杂、价格较高，一般只用在要求调速和起动性能好的场合，如桥式起重机上。

异步电动机由两个基本部分组成：

定子（固定部分）和转子（旋转部分）。

笼型和绕线转子异步电动机的定子结构基本相同，所不同的只是转子部分。

笼型异步电动机的主要部件，如图3—6所示；绕线转子异步电动机的结构如图3—7所示。

图3—6笼型异步电动机的各个部件

1.1定子

三相异步电动机的定子由机座中的定子铁心及定子绕组组成。

机座一般由铸铁制成。

定子铁心是有冲有槽的硅钢片叠成，片与片之间涂有绝缘漆。

三相绕组是用绝缘铜线或铝线绕制成三相对称的绕组按一定的规则连接嵌放在定子槽中。

过去用A、B、C表示三相绕组始端，X、Y、Z表示其相应的末端，这六个接线端引出至接线盒。

按现国家标准，始端标以U1、V1、W1，末端标以U2、V2、W2。

三相定子绕组可以接成如图3—8所示的星形或三角形，但必须视电源电压和绕组额定电压的情况而定。

一般电源电压为380V（指线电压），如果电动机定子各相绕组的额定电压是220V，则定子绕组必须接成星形，如图3—8a所示；如果电动机各相绕组的额定电压为380V，则应将定子绕组接成三角形，如图3—8b所示。

图3—8三相绕组的联结

1.2转子

转子部分是由转子铁心和转子绕组组成的。

转子铁心也是由相互绝缘的硅钢片叠成的。

转子冲片如图3—9a所示。

铁心外圆冲有槽，槽内安装转子绕组。

根据转子绕组结构不同可分为两种形式：

笼型转子和绕线型转子。

1.2.1笼型转子

笼型转子的绕组是在铁心槽内放置铜条，铜条的两端用短路环焊接起来，绕组的形状如图3—9b所示。

它像个鼠笼，故称之为笼型转子。

为了简化制造工艺，小容量异步电动机的笼型转子都是熔化的铝浇铸在槽内而成，称为铸铝转子。

在浇铸的同时，把转子的短路环和端部的冷却风扇也一样用铝铸成，如图3—10所示。

a）转子冲片b）笼型绕组c）笼型转子

图3—9笼型转子

1.2.2绕线转子

绕线型转子绕组和定子绕组一样，也是一个用绝缘导线绕成的三相对称绕组，被嵌放在转子铁心槽中，接成星形。

绕组的三个出线端分别接到转轴端部的三个彼此绝缘的铜制滑环上。

通过滑环与支持在端盖上的电刷构成滑动接触，把转子绕组的三个出线端引到机座上的接线盒内，以便与外部变阻器连接，故绕线式转子又称滑环式转子，其外形如图3—11所示。

图3—10铸铝转子图3—11绕线型转子与外部变阻器的连接图

1.3气隙

异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，一般为0.2~2.5mm。

气隙大小对电机性能影响很大，气隙愈大则为建立磁场所需励磁电流就大，从而降低电机的功率因数。

如果把异步电机看成变压器，显然，气隙愈小则定子和转子之间的相互感应（即耦合）作用就愈好。

因此应尽量让气隙小些，但也不能太小，否则会使加工和装配困难，运转时定转子之间易发生扫膛。

　2、三相异步电动机的运行原理

三相异步电动机的定子绕组是一个空间位置对称的三相绕组，如果在定子绕组通入三相对称的交流电流，就会在电动机内部建立起一个恒速旋转的磁场，称为旋转磁场，它是异步电动机工作的基本条件。

因此，有必要先说明旋转磁场是如何产生的，有什么特性，然后再讨论异步电动机的工作原理。

2.1、旋转磁场

2.1.1旋转磁场的产生

图3—1为最简单的三相异步电动机的定子绕组，每相绕组只有一个线圈，三个相同的线圈U1—U2、V1—V2、W1—W2在空间的位置彼此互差120°，分别放在定子铁心槽中。

当把三相线圈接成星形，并接通三相对称电源后，那么在定子绕组中便产生三个对称电流，即：

iU=Imsinωt

iv=Imsin（ωt−120°）

iw=Imsin（ωt+120°）　

其波形如图3—2所示。

电流通过每个线圈要产生磁场，而现在通过定子绕组的三相交流电流的大小及方向均随时间而变化，那么三个线圈所产生的合成磁场是怎样的呢？

这可由每个线圈在同一时刻各自产生的磁场进行叠加而得到。

假如电流由线圈的始端流入、末端流出为正，反之则为负。

电流流入端用“⊕”表示，流出端用“⊙”表示。

下面就分别取t=0、T/6、T/3、T/2四个时刻所产生的合成磁场作定性的分析（其中T为三相电流变化的周期）。

当t=0时，由三相电流的波形可见，电流瞬时值iU=0，iv为负值，iw为正值。

这表示U相无电流，V相电流是从线圈的末端V2流向首端V1，W相电流是从线圈的始端W1流向末端W2，这一时刻由三个线圈电流所产生的合成磁场如图3—3a所示。

它在空间形成二极磁场，上为S极，下为N极（对定子而言）。

设此时N、S极的轴线（即合成磁场的轴线）为零度。

a）t=0b）t=T/6c）t=T/3d）t=T/2

图3—3两极旋转磁场

当t=T/6时，U相电流为正，由U1端流向U2端，V相电流为负，由V2端流向V1端，W相电流为零。

其合成磁场如图3—3b所示，也是一个两极磁场，但N、S极的轴线在空间顺时针方向转了60°。

当t=T/3时，iU为正，由U1端流向U2端，iv=0，iw为负，由W2端流向W1端，其合成磁场比上一时刻又向前转过了60°，如图3—3c所示。

用同样的方法可得出当t=T/2时，合成磁场比上一时刻又转过了60°空间角。

由此可见，图3—3描述的是一对磁极的旋转磁场。

但电流经过一个周期的变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转一周，即在空间旋转的角度为360°。

上面分析说明，当空间互差120°的线圈通入对称的三相交流电流时，在空间就产生了一个旋转磁场。

国产的异步电动机的电源频率通常为50Hz。

对于已知磁极对数的异步电动机，可得出对应的旋转磁场的转速，如表3—1所示。

表3—1异步电动机磁极对数和对应的旋转磁场的转速关系表

p

1

2

3

4

5

6

n1（r/min）

3000

1500

1000

750

600

500

2.1.2旋转磁场的转向

由图3—3中各个瞬间磁场变化，可以看出，当通入三相绕组中电流的相序为iu→iv→iw，旋转磁场在空间是沿绕组始端U→V→W方向旋转的，在图中即按顺时针方向旋转。

如果把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中两相，例如，调换V、W两相，此时通入三相绕组电流的相序为iu→iw→iv,则旋转磁场按逆时针方向旋转。

由此可见，旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定的，即把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。

2.2、三相异步电动机的工作原理

2.2.1异步转动原理

由上面分析可知，如果在定子绕组中通入三相对称电流，则定子内部产生某个方向转速为n1的旋转磁场。

这时转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，切割磁力线而产生感应电动势。

电动势的方向可根据右手定则确定。

由于转子绕组是闭合的，于是在感应电动势的作用下，绕组内有电流流过，如图3—4所示。

转子电流与旋转磁场相互作用，便在转子绕组中产生电磁力F。

力F的方向可由左手定则确定。

该力对转轴形成了电磁转矩Tem，使转子按旋转磁场方向转动。

异步电动机的定子和转子之间能量的传递是靠电磁感应作用的，故异步电动机又称感应电动机。

转子的转速n是否会与旋转磁场的转速n1相同呢？

回答是不可能的。

因为一旦转子的转速和旋转磁场的转速相同，二者便无相对运动，转子也不能产生感应电动势和感应电流，也就没有电磁转矩了。

只有二者转速有差异时，才能产生电磁转矩，驱使转子转动。

可见，转子转速n总是略小于旋转磁场的转速n1。

正是由于这个关系，这个电动机被称为异步电动机。

由上式可知n1与n有差异是异步电动机运行的必要条件。

通常把同步转速n1与转子转速n二者之差称为“转差”，“转差”与同步转速n1的比值称为转差率（也叫滑差率），用s表示，即s=（n1−n）/n1。

图3—4异步电动机工作原理图

转差率s是异步电动机运行时的一个重要物理量，当同步转速n1一定时，转差率的数值与电动机的转速n相对应，正常运行的异步电动机，其s很小，一般s=0.01~0.05。

2.2.2异步电动机空载和负载运行

要使异步电动机运行，必须产生足够大的电磁转矩。

电动机空载运行时，它产生的电磁力必须克服轴与轴之间的摩擦和转子旋转所受风阻等产生的空载转矩，即Tem=T0，电动机才能稳定运行。

而T0一般很小，所以电磁转矩也很小，但其转速很高，几乎接近同步转速。

异步电动机轴上带负载转动时，也必须符合动力学的规律，即只有在电动机的电磁转矩与机械负载的反抗力矩相平衡时，即Tem=TL时，电动机才能以恒速运行。

如果电动机的电磁转矩大于反抗力矩，即Tem>TL时，电动机将产生加速运行。

反之，如果Tem

异步电动机是依靠转子转速的变化，来调整电动机的电磁能量，从而使电动机的电磁转矩得到相应的改变，以适用于负载变化的需要来实现新的平衡。

当电动机以稳定的转速n运行时，假如由于某种原因，负载转矩突然降低，即变为Tem>TL，电动机将作加速旋转，转子感应电动势和电流减小，从而使电磁转矩减小，直到电磁转矩与新的反抗转矩相平衡，此时电动机在高于原转速n的情况下稳定运行。

反之转矩由于某种原因增大时，电动机将最终稳定运行在低于原转速的情况下。

2.2.3三相异步电动机的电磁关系

三相异步电动机的电磁关系与变压器的很相似。

异步电动机的定子绕组相当于变压器的一次绕组，转子绕组相当与变压器的二次绕组，只不过是短路的绕组。

但三相异步电动机的每相绕组不像变压器那样集中的绕在铁心上，而是分布在铁心内壁的槽内，每一相绕组是由许多沿周围分布的线圈串联而成的。

另外，三相异步电动机的磁路中有一个较大的空气隙。

三相异步电动机的每相电路如图3—5所示。

图3—5三相异步电动机的每相电路

　3、电动机机械常见故障的分析和处理

3.1定、转子铁芯故障检修：

　　定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成，是电动机的磁路部分。

定、转子铁芯的损坏和变形主要由以下几个方面原因造成。

（1）轴承过度磨损或装配不良，造成定、转子相擦，使铁芯表面损伤，进而造成硅钢片间短路，电动机铁损增加，使电动机温升过高，这时应用细锉等工具去除毛刺，消除硅钢片短接，清除干净后涂上绝缘漆，并加热烘干。

（2）拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向外张开。

此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整，使齿槽复位，并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。

　　（3）因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀，此时需用砂纸打磨干净，清理后涂上绝缘漆。

　　（4）因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。

可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净，涂上绝缘溱烘干。

　　（5）铁芯与机座间结合松动，可拧紧原有定位螺钉。

若定位螺钉失效，可在机座上重钻定位孔并攻丝，旋紧定位螺钉。

3.2轴承故障检修：

　　转轴通过轴承支撑转动，是负载最重的部分，又是容易磨损的部件。

（1）故障检查

　　运行中检查：

滚动轴承缺油时，会听到骨碌骨碌的声音，若听到不连续的梗梗声，可能是轴承钢圈破裂。

轴承内混有沙土等杂物或轴承零件有轻度磨损时，会产生轻微的杂音。

　　拆卸后检查：

先察看轴承滚动体、内外钢圈是否有破损、锈蚀、疤痕等，然后用手捏住轴承内圈，并使轴承摆平，另一只手用力推外钢圈，如果轴承良好，外钢圈应转动平稳，转动中无振动和明显的卡滞现象，停转后外钢圈没有倒退现象，否则说明轴承已不能再用了。

左手卡住外圈，右手捏住内钢圈，用力向各个方向推动，如果推动时感到很松，就是磨损严重。

（2）故障修理

　　轴承外表面上的锈斑可用00号砂纸擦除，然后放入汽油中清洗；或轴承有裂纹、内外圈碎裂或轴承过度磨损时，应更换新轴承。

更换新轴承时，要选用与原来型号相同的轴承。

3.3转轴故障检修：

（1）轴弯曲

　　若弯曲不大，可通过磨光轴径、滑环的方法进行修复；若弯曲超过0.2mm，可将轴放于压力机下，在拍弯曲处加压矫正，矫正后的轴表面用车床切削磨光；如弯曲过大则需另换新轴。

（2）轴颈磨损

　　轴颈磨损不大时，可在轴颈上镀一层铬，再磨削至需要尺寸；磨损较多时，可在轴颈上进行堆焊，再到车床上切削磨光；如果轴颈磨损过大时，也在轴颈上车削2-3mm，再车一套筒趁热套在轴颈上，然后车削到所需尺寸。

　　（3）轴裂纹或断裂

　　轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%-15%，纵向裂纹不超过轴长的10%时，可用堆焊法补救，然后再精车至所需尺寸。

若轴的裂纹较严重，就需要更换新轴。

3.4机壳和端盖的检修：

　　机壳和端盖若有裂纹应进行堆焊修复若遇到轴承镗孔间隙过大，造成轴承端盖配合过松，一般可用冲子将轴承孔壁均匀打出毛刺激性，然后再将轴承打入端盖，对于功率较大的电动机，也可采用镶补或电镀的方法最后加工出轴承所需要的尺寸。

　　随着电动机在工矿的广泛使用，时机的维修和保养已经得到了各层领导和技术人员的高度重视，只有加强电动机的日常维修和保养才能够经济，安全的为社会创造更多的财富。

4、电动机电气常见故障的分析和处理

4.1时机接通后，电动机不能起动，但有嗡嗡声：

　　可能原因：

（1）电源没有全部接通成单相起动；

（2）电动机过载；

（3）被拖动机械卡住；

（4）绕线式电动机转子回路开路成断线；

（5）定子内部首端位置接错，或有断线、短路。

　　处理方法：

（1）检查电源线，电动机引出线，熔断器，开关的各对触点，找出断路位置，予以排除；

（2）卸载后空载或半载起动；

（3）检查被拖动机械，排除故障；

（4）检查电刷，滑环和起动电阻各个接触器的接合情况；

（5）重新判定三相的首尾端，并检查三相绕组是否有灿线和短路。

4.2电动机起动困难，加额定负载后，转速较低：

　　可能原因：

（1）电源电压较低；

（2）原为角接误接成星接；

（3）鼠笼型转子的笼条端脱焊，松动或断裂。

　　处理方法：

（1）提高电压；

（2）检查铭牌接线方法，改正定子绕组接线方式；

（3）进行检查后并对症处理。

4.3电动机起动后发热超过温升标准或冒烟：

　　可能原因：

（1）电源电压过低，电动机在额定负载下造成温升过高；

（2）电动机通风不良或环境湿度过高；

（3）电动机过载或单相运行；

（4）电动机起动频繁或正反转次数过多；

（5）定子和转子相擦。

　　处理方法：

（1）测量空载和负载电压；

（2）检查电动机风扇及清理通风道，加强通风降低环温；

（3）用钳型电流表检查各相电流后，对症处理；

（4）减少电动机正反转次数，或更换适应于频繁起动及正反转的电动机；

（5）检查后姨症处理。

4.4绝缘电阻低：

　　可能原因：

（1）绕组受潮或淋水滴入电动机内部；

（2）绕组上有粉尘，油圬；

（3）定子绕组绝缘老化。

　　处理方法：

（1）将定子，转子绕组加热烘干处理；

（2）用汽油擦洗绕组端部烘干；

（3）检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板；

（4）一般情况下需要更换全部绕组。

4.5电动机外壳带电：

　　可能原因：

（1）电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板；

（2）绕组端部碰机壳；

（3）电动机外壳没有可靠接地

　　处理方法：

（1）恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板；

（2）如卸下端盖后接地现象即消失，可在绕组端部加绝缘后再装端盖；

（3）按接地要求将电动机外壳进行可靠接地。

4.6电动机运行时声音不正常：

可能原因：

（1）定子绕组连接错误，局部短路或接地，造成三相电流不平衡而引起噪音；

（2）轴承内部有异物或严重缺润滑油。

　　处理方法：

（1）分别检查，对症下药；

（2）清洗轴承后更换新润滑油为轴承室的1/2-1/3。

5、参考文献

1、《电机维修与拆装技术》何军电子工业出版社2009.6

2、电动机常见故障检修出版社：

机械工业出版社,2003.尚艳华

3、电动机维修实训出版社:

高等教育出版社2003.刘万海

6.结语:

综上所述发电机虽然是一个比较简单而成熟的部件，但同样要按照规范的操作和维护才能使它长时间的正常工作。

对于发电机出现的问题，要从原理着手，一步步的排除。

只有随着经验的积累才能快速判断问题的出处，毕竟充电系统相对与其他系统来说比较简单。

学好基础，多总结就能很好解决充电系的检修。