赫永霞

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船用三相異步電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障的檢查及維修

赫永霞

（天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院，天津 300350）

為了讓船舶電子電氣員（ETO）掌握正確分析、判斷船用三相異步電動(dòng)機(jī)的故障及進(jìn)行相應(yīng)的維修，在此以舉例的形式將船用三相異步電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障的檢查步驟和維修方法進(jìn)行總結(jié)，希望可以為ETO在實(shí)際工作過(guò)程中解決常見(jiàn)故障提供分析依據(jù)及作為參考使用。

三相異步電動(dòng)機(jī) 故障檢查 維修

0 引言

隨著STCW公約馬尼拉修正案即將生效以及國(guó)內(nèi)相關(guān)履約文件的出臺(tái)，船舶上強(qiáng)制配置電子電氣員[1]，這將在很大程度上減少輪機(jī)員對(duì)于船舶電氣設(shè)備的管理難度，但是隨之而來(lái)的是船舶電子電氣員要全面負(fù)責(zé)船舶電氣設(shè)備的管理，那么面對(duì)全船的電氣設(shè)備，特別是目前船舶上比較常用的三相異步電動(dòng)機(jī)。船舶電子電氣員應(yīng)如何應(yīng)對(duì)船用三相異步電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障及維修呢？現(xiàn)將如何分析、判斷三相異步電動(dòng)機(jī)故障及進(jìn)行相應(yīng)的維修進(jìn)行介紹。

1 如何分析、判斷三相異步電動(dòng)機(jī)的故障

三相異步電動(dòng)機(jī)的故障有電氣和機(jī)械兩種故障，例如開(kāi)關(guān)、按鈕、熔斷器、定子繞組及啟動(dòng)設(shè)備等故障都屬于電氣故障，而機(jī)殼、軸承、風(fēng)葉及轉(zhuǎn)軸、端蓋等故障就屬于機(jī)械故障[2]。

三相異步電動(dòng)機(jī)一旦出現(xiàn)故障，要求船舶電子電氣員必須快速、準(zhǔn)確地找到出現(xiàn)故障的原因。為此，電子電氣員要熟悉各種發(fā)電機(jī)故障，運(yùn)用電機(jī)學(xué)理論對(duì)于不同的故障進(jìn)行分析、比較，最終判斷出產(chǎn)生故障的原因，一般的操作步驟如下：

1）能夠清楚熟悉電動(dòng)機(jī)的使用情況，以及電動(dòng)機(jī)的規(guī)格、結(jié)構(gòu)和工作原理。并且日常工作時(shí)就要注意電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，如有異?，F(xiàn)象（電動(dòng)機(jī)聲音異常、電動(dòng)機(jī)溫度升高等）要立即進(jìn)行檢修；

2）仔細(xì)觀察電動(dòng)機(jī)，特別是故障發(fā)生后的現(xiàn)象，例如電源電壓、電流、聲響、震動(dòng)、轉(zhuǎn)速、溫度、煙霧、焦臭味等；

3）如果故障現(xiàn)象不是很顯著，就可以借助儀器儀表進(jìn)行檢驗(yàn)，最終找出故障原因。

2 三相異步電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障的確定

熟悉電動(dòng)機(jī)的故障特性，并結(jié)合故障時(shí)電動(dòng)機(jī)所表現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，可以達(dá)到快速、準(zhǔn)確判斷故障原因的目的。

首先應(yīng)該正確區(qū)別電動(dòng)機(jī)所出現(xiàn)的故障是電氣故障還是機(jī)械故障，常用的簡(jiǎn)單方法就是將電動(dòng)機(jī)接通電源進(jìn)行試運(yùn)行，若電動(dòng)機(jī)接通電源時(shí)和斷開(kāi)電源時(shí)故障都存在，這顯然是屬于機(jī)械故障。如果電動(dòng)機(jī)接通電源時(shí)故障存在，而斷開(kāi)電源時(shí)故障就不存在了，那就屬于電氣故障。

常見(jiàn)的電動(dòng)機(jī)電氣故障有：定子繞組短路、斷路和接地以及轉(zhuǎn)子斷條或端環(huán)斷裂等。而這些故障又有相似之處，也有不同之處，這就要求電子電氣員要熟悉這些故障的特征。現(xiàn)將幾種常見(jiàn)故障特征列舉如下：

1）如果出現(xiàn)短路的故障，其特征是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱快，并伴隨有冒煙、火花和焦臭味。

2）若定子繞組是一路串聯(lián)的電路出現(xiàn)斷路故障，此時(shí)電動(dòng)機(jī)仍能旋轉(zhuǎn)，但是電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力減小，且電流增加；而在電動(dòng)機(jī)停機(jī)后將無(wú)法再啟動(dòng)。

3）若定子繞組是兩路并聯(lián)的電路出現(xiàn)斷路故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)可以重新啟動(dòng)，但是三相電流出現(xiàn)嚴(yán)重不平衡的現(xiàn)象。

4）電動(dòng)機(jī)的接地故障是指電動(dòng)機(jī)外殼帶電，用驗(yàn)電筆就可以很容易進(jìn)行確定。

5）若是轉(zhuǎn)子斷條或端環(huán)斷裂，則表現(xiàn)出電動(dòng)機(jī)帶不動(dòng)負(fù)載，以及三相電流也表現(xiàn)出嚴(yán)重不平衡的現(xiàn)象，且伴隨有噪聲和振動(dòng)等現(xiàn)象。

3 船用三相異步電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障檢測(cè)與維修舉例

3.1 定子繞組短路故障的檢查與維修

3.1.1定子繞組短路故障

定子繞組的故障分為兩類：匝間短路和相間短路。匝間短路是指定子繞組相鄰的兩個(gè)線圈絕緣漆皮破損而相互連接在一起形成的短路。相間短路是指三相繞組之間因絕緣損壞而產(chǎn)生的短路。產(chǎn)生前者的原因是嵌線時(shí)損傷定子繞組匝間絕緣，或是取出轉(zhuǎn)子時(shí)不小心碰破了線圈端的漆膜；或是定子繞組的漆包線制作時(shí)漆膜太薄或存在缺點(diǎn)；或是由于電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因過(guò)熱而使線匝之間絕緣皮老化，起不到絕緣效果。出現(xiàn)后者的主要原因是：繞組端部的相間絕緣出現(xiàn)薄弱點(diǎn)，被電場(chǎng)擊穿而短路；線鼻子在焊接處絕緣做的不到位，導(dǎo)致裸露部分因長(zhǎng)時(shí)間灰塵積累及受潮引起爬電現(xiàn)象而產(chǎn)生的短路等。

3.1.2定子繞組短路故障的檢查

檢查上述定子繞組短路故障的常用簡(jiǎn)單方法有以下幾種：

1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)短路故障時(shí)，首先將電動(dòng)機(jī)斷電，待停機(jī)后，迅速打開(kāi)電動(dòng)機(jī)，直接查看線圈燒灼焦痕及變色情況。

2）讓出現(xiàn)故障的電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)一會(huì)后再斷電停機(jī)，并迅速打開(kāi)電動(dòng)機(jī)，直接用手感受線圈的發(fā)熱情況，如果繞組溫度明細(xì)較高，嚴(yán)重時(shí)伴有焦糊味，則斷定有短路發(fā)生。

3）借助萬(wàn)用表或者兆歐表進(jìn)行測(cè)試。首先將三相繞組的頭部和尾部進(jìn)行拆開(kāi)，用萬(wàn)用表或兆歐表測(cè)量相間電阻，如果阻值很小或?yàn)榱?，則表明哪一相出現(xiàn)短路。

4）使用電橋測(cè)量直流電阻的方法也可以檢查哪一相短路。具體方法是用雙臂電橋分別測(cè)量三相繞組的直流電阻，測(cè)得電阻較小的那一項(xiàng)即為短路。

3.1.3定子繞組短路故障的維修

如果成功檢查出故障原因，那么接下來(lái)就是對(duì)于故障的維修，下面針對(duì)前面所述的幾類定子繞組短路故障的修復(fù)進(jìn)行介紹：

1）線圈間或匝間短路。視短路的具體情況而定：如果短路發(fā)生在端部或槽口處，對(duì)繞組進(jìn)行絕緣修復(fù)就可以了。如果是由于線圈端部出現(xiàn)破損導(dǎo)致的線圈匝間短路，那么要小心撬開(kāi)線圈，將破損處涂上絕緣漆。如果是只有少數(shù)導(dǎo)線的絕緣被損壞嚴(yán)重導(dǎo)致的短路，使用加熱的方法將絕緣軟化后，將損壞部分的端部剪掉，再換上新的，將接頭處理得當(dāng)就可以了。如果是整個(gè)線圈都燒壞了，那就換一個(gè)新的線圈。

2）線圈間短路。這時(shí)只要用絕緣紙或絕緣漆將短路部分處理一下就可以了。

3）極相組間短路。只要將繞組進(jìn)行加熱，待軟化后，重新做好絕緣。

4）相間短路。一般這種故障發(fā)生在繞組端部，只要將繞組進(jìn)行加熱，待軟化后，小心打開(kāi)故障處的線包，用絕緣紙墊好，重新綁好端部就行。

3.2 轉(zhuǎn)子故障的檢查與維修

3.2.1轉(zhuǎn)子故障

目前，幾乎所有需要進(jìn)行變速控制的船舶拖動(dòng)設(shè)備，例如起貨機(jī)、錨機(jī)等[3]，也正在逐步采用三相異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力設(shè)備，所有甲板機(jī)械及機(jī)艙輔機(jī)動(dòng)力電動(dòng)機(jī)都是采用三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。在此主要分析籠式轉(zhuǎn)子的故障，常見(jiàn)故障是斷籠。斷籠主要是因?yàn)橹谱鬟^(guò)程中，制作質(zhì)量及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，當(dāng)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作或使用條件惡劣及操作不當(dāng)時(shí)，就會(huì)造成籠中的一根或多根斷裂的現(xiàn)象。

當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)負(fù)載能力和轉(zhuǎn)速都下降，且定子繞組的三相電流也不平衡。電流表指針擺動(dòng)不定，還伴有“嗡嗡”的聲音。如果轉(zhuǎn)子導(dǎo)條斷裂數(shù)量到達(dá)一定數(shù)量，電動(dòng)機(jī)就無(wú)法工作了。

3.2.2轉(zhuǎn)子故障的檢查

檢查轉(zhuǎn)子故障的常見(jiàn)簡(jiǎn)單方法可以總結(jié)為：

1）觀察法。就是將電動(dòng)機(jī)打開(kāi)，取出轉(zhuǎn)子，仔細(xì)查看轉(zhuǎn)子表面，如果有裂紋、發(fā)熱或變色等現(xiàn)象，則表明出現(xiàn)轉(zhuǎn)子故障。

2）測(cè)量法。首先得將定子繞組接到低壓電源上（電壓值約為額定值的10%），通過(guò)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，用電流表測(cè)量定子的三相電流，如果三相電流基本恒定不變，則表明轉(zhuǎn)子導(dǎo)條沒(méi)有問(wèn)題，否則表明轉(zhuǎn)子導(dǎo)條有斷裂。但是這種方法的靈敏度不高，且不能準(zhǔn)確判斷出故障位置。

3）鐵粉檢測(cè)法。在轉(zhuǎn)子兩端通過(guò)低壓大電流，利用電流產(chǎn)生磁場(chǎng)和磁場(chǎng)具有吸引鐵磁物質(zhì)的性質(zhì)，在轉(zhuǎn)子表面均勻撒下鐵粉，如果鐵粉均勻、整齊的沿直線排列在每根轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上，則表明轉(zhuǎn)子沒(méi)有故障。若某條導(dǎo)條沒(méi)有鐵粉，則表明該導(dǎo)條出現(xiàn)斷裂。

3.2.3轉(zhuǎn)子故障的維修

轉(zhuǎn)子故障進(jìn)行維修是比較困難的，在船舶上一般采用以下維修方法：

1）更換新的轉(zhuǎn)子。一般船舶上都有備用電動(dòng)機(jī)，可以使用備用的，待有時(shí)間或是等船舶靠岸直接與廠商聯(lián)系，更換新的轉(zhuǎn)子。

2）局部修補(bǔ)法。若斷條數(shù)量少，且斷裂在表面時(shí)，可以采用氣焊的方法進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)時(shí)，焊條的配方比例是：錫63%，鋅33%，鋁4%。

在此，主要是將三相異步電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的定子和轉(zhuǎn)子故障的檢查及維修作以介紹，其實(shí)在實(shí)際船舶上進(jìn)行操作時(shí)，還要結(jié)合船舶的特殊環(huán)境由電子電氣員進(jìn)行具體操作。

[1] 聯(lián)合國(guó)國(guó)際海事組織. 《1978海員培訓(xùn)、發(fā)證和值班標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際公約》2010修正案.

[2] 盛國(guó)林. 電氣檢修技術(shù). 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2008.

[3] 趙殿禮. 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng),大連: 大連海事大學(xué)出版社, 2008.

Fault Check and Repair of Marine Three-phase Asynchronous Motor

He Yongxia

(Tianjin maritime college, Tianjin 300350, China)

TM343

A

1003-4862（2014）02-0035-03

2013-05-06

赫永霞（1982-），女，講師。研究方向：海上交通信息及智能控制。