摘　要：詳細(xì)介紹了異步電動機的選用、啟動前的準(zhǔn)備工作及保護裝置。分析了異步電動機常見的機械故障和電氣故障的產(chǎn)生原因，提出了電動機在運行中的運行參數(shù)和保養(yǎng)維護中需要注意的問題。

　　關(guān)鍵詞：異步電動機；選用；啟動；故障；保護

　　異步電動機是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常見的電氣設(shè)備，其作用是把電能轉(zhuǎn)換為機械能。企業(yè)中電動機消耗的電能占能耗量的６０％以上，其中用得最多的是籠型異步電動機，其結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、運行可靠、堅固耐用、便于維護和檢修。為了保證異步電動機的安全運行，電氣工作人員必須掌握有關(guān)異步電動機的安全運行的基本知識，了解對異步電動機的安全評估，做到盡可能及時發(fā)現(xiàn)和消除電動機的事故隱患。

　　１　異步電動機選用原則

　　為生產(chǎn)機械選擇合適的電動機，包括確定電動機的額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)形式和額定容量等，主要應(yīng)考慮以下３個方面的問題：

　　（１）符合電源電壓條件。要求所選用的電動機的額定電壓與電源電壓相符合。

　　（２）在機械特性方面，所選用的電動機應(yīng)滿足被拖動生產(chǎn)機械的要求。電動機的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)適應(yīng)周圍環(huán)境條件的要求。

　　（３）正確選擇電動機的容量。電動機的容量必須與生產(chǎn)機械的負(fù)載大小相匹配，同時要考慮生產(chǎn)機械的工作性質(zhì)應(yīng)與其持續(xù)、間斷的規(guī)律相適應(yīng)，選小了，不能保證生產(chǎn)機械的正常工作，對電動機來說，會造成它的各部分過載、過熱且使得溫度上升超過允許的限度而過早損壞；選大了，則增加設(shè)備的投資費用，電動機容量不能充分利用且使得效率和功率因數(shù)降低。

　　２　異步電動機啟動前的準(zhǔn)備及檢查

　　電動機在啟動前必須先進行外觀檢查、軸承潤滑油脂檢查、絕緣檢查和空氣隙檢查。經(jīng)一般檢查或電氣試驗后，當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量可疑或試運轉(zhuǎn)有異常情況時，需進行抽心檢查。

　　（１）新的或停用３個月以上的電動機，使用前應(yīng)該檢查電動機繞組間和繞組對地的絕緣電阻。

　　（２）檢查銘牌所示電壓與電路電壓是否相等，接法是否正確。

　　（３）檢查電動機的接地裝置是否可靠。

　　（４）檢查電動機內(nèi)部有無雜物。

　　（５）對新安裝的電動機需檢查接觸螺栓及底腳和軸承螺母是否擰緊，機械方面是否牢固。檢查電動機機座與電源線鋼管接地情況。

　　（６）檢查扳動電動機的轉(zhuǎn)軸是否能自由旋轉(zhuǎn)。對于滑動軸瓦，轉(zhuǎn)子的軸向游動量每邊約２～３ｍｍ。

　　（７）對不可逆轉(zhuǎn)的電動機還需檢查運轉(zhuǎn)方向是否與該電動機運轉(zhuǎn)指示箭頭方向相同。

　　（８）繞線式電動機還應(yīng)檢查滑環(huán)上的電刷表面是否全部貼緊滑環(huán)，導(dǎo)線是否相碰，電刷提升機構(gòu)是否靈活，電刷的壓力是否正常（一般電動機工作面上的壓力約為１５～２５ｋＰａ）。

　　（９）檢查兩端軸承潤滑油脂是否正常，是否符合電動機轉(zhuǎn)速及工作環(huán)境要求，如有變色、變質(zhì)及變硬現(xiàn)象，應(yīng)先取出潤滑油脂，再用煤油將軸承清洗干凈，然后再用汽油清洗。同時檢查軸承應(yīng)無傷痕、銹跡，轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活，滾動體與內(nèi)、外圈接觸良好，無松動，并記錄軸承型號。待汽油揮發(fā)完后，涂上同一牌號或性能符合電動機工作條件的潤滑油脂，潤滑油脂應(yīng)適量，一般約占軸承空間容積的２／３。

　　（１０）對可測量空氣間隙的電動機，應(yīng)用塞尺進行檢查。其間隙的不均勻度應(yīng)符合產(chǎn)品的技術(shù)條件規(guī)定，若無規(guī)定時，各點空氣間隙與其平均間隙之差值和平均空氣間隙的比值宜為±５％。

　　３　異步電動機的常見故障及分析

　　電動機在運行中由于種種原因，會出現(xiàn)故障。最常見的故障現(xiàn)象有：電動機溫升過高或冒煙、電動機振動、軸承過熱、外殼接地、運轉(zhuǎn)聲音不正常、負(fù)載運行時轉(zhuǎn)速低于額定值。故障分為機械故障與電氣故障。

　　３．１　機械故障

　　機械故障包括掃膛、振動、軸承過熱、損壞等。異步電動機定、轉(zhuǎn)子之間氣隙很小，容易導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子之間相碰。一般是由于端蓋軸室內(nèi)孔磨損或端蓋止口與機座止口磨損變形，使機座、端蓋、轉(zhuǎn)子３者不同軸引起掃膛。

　　應(yīng)先區(qū)分振動是電動機本身引起的，還是傳動裝置不良所造成的，或者是機械負(fù)載端傳遞過來的，而后再針對具體情況進行排除。屬于電動機本身引起的振動，多數(shù)是由于轉(zhuǎn)子動平衡不好，以及軸承不良、轉(zhuǎn)軸彎曲，或端蓋、機座、轉(zhuǎn)子不同軸，或者電動機安裝地基不平，安裝不到位，緊固件松動造成的。振動會產(chǎn)生噪聲，還會產(chǎn)生額外負(fù)荷。

　　３．２　電氣故障

　　電氣故障包括各種類型的開關(guān)、按鈕、熔斷器、電刷、定子繞組啟動設(shè)備等。主要是定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的故障。有定子繞組缺相運行，定子繞組首尾反接，三相電流不平衡，繞組短路和接地，繞組過熱和轉(zhuǎn)子斷條、斷路等。

　　（１）缺相運行是常見故障之一。三相電源中只要有一相斷路就會造成電動機缺相運行。缺相運行可能是由于線路上熔斷器熔體熔斷，開關(guān)觸點或?qū)Ь�接頭接觸不良等原因造成。三相電動機缺一相電源后，如在停止?fàn)顟B(tài)，由于合成轉(zhuǎn)矩為零而堵轉(zhuǎn)（無法啟動）。電動機的堵轉(zhuǎn)電流比正常工作的電流大得多，因此，接通電源時間過長或多次頻繁地接通電源啟動將會導(dǎo)致電動機燒毀。運行中的電動機缺一相時，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩很小，仍可維持運轉(zhuǎn)，僅轉(zhuǎn)速略有下降并發(fā)出異常響聲；負(fù)載重時，運行時間過長，將會使電動機繞組燒毀。

　　（２）三相繞組首尾錯接時，接通電源后會出現(xiàn)三相電流嚴(yán)重不平衡、轉(zhuǎn)速下降、溫升劇增、振動加劇、聲音急變等現(xiàn)象，如保護裝置不動作，很容易燒壞電動機繞組。所以，必須辨清電動機出線端首、尾后，方可通電運轉(zhuǎn)。

　　（３）三相電流不平衡的故障，常常是由于電動機外部電源電壓不平衡所引起。其內(nèi)部原因主要是繞組匝間短路或在電動機重繞修理時線圈匝數(shù)錯誤或接線錯誤。

　　（４）電動機繞組接地故障（通稱“碰殼”）。電機繞組受潮、絕緣老化以及大修更換繞組時槽絕緣被損壞或絕緣未墊好，都會造成接地故障，接地故障可用兆歐表檢查。短路會造成電流過大，短路故障可在降低定子繞組電源電壓情況下通過測量電流來判斷，也可以用測量其直流電阻來判斷。

　　（５）電動機過熱主要原因是拖動的負(fù)荷過重，電壓過高或過低也會使電動機過熱。嚴(yán)重過熱會使電動機內(nèi)部發(fā)出絕緣燒焦氣味，如不及時處理或保護裝置不動作，很容易燒毀電動機。

　　（６）籠型電動機轉(zhuǎn)子鑄鋁導(dǎo)體斷條或繞線式電動機轉(zhuǎn)子繞組斷路時，會造成定子電流不正常，出現(xiàn)時高時低周期性變化，還出現(xiàn)忽大忽小的噪聲和振動。負(fù)載越重時，這種現(xiàn)象就越明顯。

　　４　電動機的保護

　　為使電動機安全運行，必須配置保護。電動機的保護非常復(fù)雜，在實際使用中，應(yīng)按照電動機的容量、形式、控制方式和配電設(shè)備等不同來選擇適應(yīng)的保護裝置及啟動設(shè)備。

　　４．１　電動機保護裝置分類

　　從前面的分析中可知，電動機損壞主要是繞組過熱或絕緣性能降低引起的，而繞組的過熱往往是流經(jīng)繞組的電流過大引起的。電動機的保護主要有電流、溫度檢測２種類型。下面結(jié)合產(chǎn)品情況進行介紹。

　　４．１．１　電流檢測型保護裝置

　　（１）熱繼電器工作原理是負(fù)載電流流過經(jīng)校準(zhǔn)的電阻元件，可使雙金屬熱元件加熱后產(chǎn)生彎曲，從而使繼電器的觸點在電動機繞組燒壞以前動作，其動作特性與電動機繞組的允許過載特性接近。熱繼電器雖然動作時間準(zhǔn)確性一般，但對電動機而言可實現(xiàn)有效的過載保護。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計的不斷完善和改進，除有溫度補償外，它還具有斷相保護及負(fù)載不平衡保護功能等。如從ＡＢＢ公司引進的Ｔ系列雙金屬片式熱過載繼電器；從西門子引進的３ＵＡ５、３ＵＡ６系列雙金屬片式熱過載繼電器；ＪＲ２０型、ＪＲ３６型熱過載繼電器，其中ＪＲ３６型為二次開發(fā)產(chǎn)品，可取代淘汰產(chǎn)品ＪＲ１６型。

　　（２）帶有熱－磁脫扣的電動機用斷路器（熱式）作過載保護，其結(jié)構(gòu)及動作原理同熱繼電器，其雙金屬熱元件彎曲后有的直接頂脫扣裝置，有的使觸點接通，最后導(dǎo)致斷路器斷開。電磁鐵的整定值較高，僅在短路時動作，其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低、動作特性符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、保護可靠，目前仍被大量采用，特別是小容量斷路器尤為顯著。如國產(chǎn)ＤＷ１５低壓萬能斷路器（２００～６３０Ａ）、Ｓ系列塑殼斷路器（１００，２００，４００Ａ）等。

　　（３）電子式過電流繼電器通過內(nèi)部各相電流互感器檢測故障電流信號，經(jīng)電子電路處理后執(zhí)行相應(yīng)的動作。電子電路變化靈活，動作功能多樣，能滿足各種類型的電動機的保護。其特點如下：

　　１）多種保護功能。主要有過載保護、過載保護＋斷相保護、過載保護＋斷相保護＋反相保護３種。

　　２）動作時間可選擇（符合ＧＢ１４０４８．４—９３《控制電路電器和開關(guān)元件》標(biāo)準(zhǔn)）。標(biāo)準(zhǔn)型（１０級）：７．２Ｉｎ（Ｉｎ

　　為電動機額定電流）時，４～１０ｓ動作，用于標(biāo)準(zhǔn)電動機過載保護；速動型（１０Ａ級）：７．２Ｉｎ時，２～１０ｓ動作，用于潛水電動機或壓縮電動機過載保護；慢動型（３０級）：７．２Ｉｎ時，９～３０ｓ動作，用于如鼓風(fēng)機中的電動機等啟動時間長的電動機過載保護。

　　３）電流整定范圍廣。其最大值與最小值之比一般可達３～４倍，甚至更大倍數(shù)（熱繼電器為１．５６倍），特別適用于電動機容量經(jīng)常變化的場合（如礦井等）。

　　４）有故障顯示。由發(fā)光二極管顯示故障類別，便于檢修。

　　（４）固態(tài)繼電器是一種從完成繼電器功能的簡單電子式裝置發(fā)展到具有各種功能的微處理器裝置。其成本和價格隨功能而異，最復(fù)雜的繼電器實際上只能用于較大型、較昂貴的電動機或重要場合。它監(jiān)視、測量和保護的主要功能有：最大的啟動沖擊電流和時間、熱記憶、大慣性負(fù)載的長時間加速、斷相或不平衡相電流、相序、欠電壓或過電壓、過電流（過載）運行、堵轉(zhuǎn)、失載（機軸斷裂，傳送帶斷開或泵空吸造成工作電流下跌）、電動機繞組溫度和負(fù)載的軸承溫度和超速或失速。上述每一種信息均可編程輸入微處理器，加上需要的時限，以確保在電動機啟動或運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生損壞之前將電源切斷。還可用發(fā)光二極管或數(shù)字顯示故障類別和原因，也可以對外向計算機輸出數(shù)據(jù)。

　　（５）帶有電子式脫扣的電動機保護用斷路器，其動作原理類同上述電子式過電流繼電器或固態(tài)繼電器。功能主要有：電路參量顯示（電流、電壓、功率、功率因數(shù)等），負(fù)載監(jiān)控（按規(guī)定切除或投入負(fù)載），多種保護特性（指數(shù)曲線反時限、Ｉ２ｔ曲線反時限、定時限或其組合），故障報警，試驗功能，自診斷功能，通信功能等。產(chǎn)品如施耐德電氣公司生產(chǎn)的Ｍ系列低壓斷路器。

　　４．１．２　溫度檢測型保護裝置

　　（１）雙金屬片溫度繼電器。直接埋入電動機繞組中，當(dāng)電動機過載使繞組溫度升高至接近極限值時，帶有一觸頭的雙金屬片受熱產(chǎn)生彎曲，使觸點斷開而切斷電路。該類產(chǎn)品有ＪＷ２溫度繼電器等。

　　（２）熱保護器是裝在電動機本體上使用的熱動式過載保護繼電器。與溫度繼電器不同的是，它帶２個觸頭的碗形雙金屬片作為觸橋串在電動機回路，既有流過的過載電流使其發(fā)熱，又有電動機溫度使其升溫，達到一定值時，雙金屬片瞬間反跳動作，觸點斷開，分?jǐn)嚯妱訖C電流。它可作小型三相電動機的溫度、過載和斷相保護。該類產(chǎn)品有ｓＰＢ型、ＤＲＢ型熱保護器等。

　　（３）檢測線圈。測溫電動機定子每相繞組中埋入１～２個檢測線圈，由自動平衡式溫度計來監(jiān)視繞組溫度。

　　（４）熱敏電阻溫度繼電器。它直接埋入電動機繞組中，一旦超過規(guī)定溫度，其電阻值急劇增大１０～１０００倍。使用時，配以電子電路檢測，然后使繼電器動作。該類產(chǎn)品有ＪＷ９系列船用電子溫度繼電器等。

　　４．２　接地保護

　　接地保護用于保護電動機內(nèi)部及引出線上的單相接地短路故障。

　　（１）中性點不接地系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)的單相接地電流小于１０Ａ?xí)r，裝設(shè)接地檢測裝置；電流在１０Ａ及以上時，應(yīng)瞬時動作跳閘。選擇ＬＴ－?７５型ＣＴ和ＤＬ－１１／０．２型繼電器。

　　（２）中性點直接接地系統(tǒng)。當(dāng)相間短路保護能滿足單相接地短路的靈敏系數(shù)時，可由相間保護兼作接地短路保護；當(dāng)不能滿足時，應(yīng)另外裝設(shè)接地保護。保護裝置一般由一個接于零序電流互感器（ＬＪ－?７５）上的電流繼電器（ＤＬ－１１／２）構(gòu)成，瞬時動作于斷路器跳閘。

　　（３）高電阻接地系統(tǒng)。對于３～１０ｋＶ電動機來說，當(dāng)單相接地電流小于１０Ａ?xí)r，裝設(shè)接地故障檢測裝置；當(dāng)單相接地電流在１０Ａ?xí)r，單相接地保護瞬時動作于跳閘。線路長度小于１ｋｍ 時，選擇ＺＤＪ１－１Ｌ或ＺＤＪ１－２Ｌ型ＣＴ和ＺＤＪ１型電流繼電器（動作電流０．１Ａ，返回電流０．８Ａ）；當(dāng)線路長度大于１ｋｍ時，選擇ＯＬＭＪ－Ⅰ型或ＯＬＭＪ－Ⅱ型零序ＣＴ和ＺＤ－４Ｄ型零序方向繼電器（最大靈敏角為９０°）。

　　４．３　低電壓保護

　　（１）在廠用電系統(tǒng)中，對于Ⅰ類電動機來說，當(dāng)

　　電動機裝有自動投入的備用機械時，或為保證人身和設(shè)備安全，在電源電壓長時間消失后，必須從電力網(wǎng)中自動斷開時，應(yīng)裝設(shè)９～１０ｓ時限的低電壓保護裝置，動作于斷路器跳閘。該類產(chǎn)品有給水泵、凝結(jié)水泵等。

　　（２）在廠用電系統(tǒng)中，對不要求自啟動的Ⅱ，Ⅲ類電動機和不能自啟動的電動機宜裝設(shè)０．５ｓ時限的低電壓保護裝置，動作于斷路器調(diào)閘，如灰渣泵、灰漿泵、碎煤機等。

　　（３）對于壓力側(cè)無逆止閥門的循環(huán)水泵，為了避免水泵在倒轉(zhuǎn)情況下自啟動而燒壞電機，應(yīng)裝設(shè)電動機低壓保護，時間應(yīng)在實際運行中單獨整定，其值應(yīng)小于水泵的額定轉(zhuǎn)速下降至零所需時間。

　　５　電動機在運行中的維護

　　電動機運行前，應(yīng)檢查電動機各部分裝配情況，按電動機銘牌要求接線。測量絕緣電阻、繞組絕緣電阻應(yīng)符合要求，人工轉(zhuǎn)動電動機轉(zhuǎn)動部分應(yīng)靈活、無卡澀。

　　（１）運行參數(shù)。一般電動機允許電壓波動為額定電壓的±１０％，三相電壓之差不得大于５％；各相電流不平衡值不得超過１０％。

　　（２）保養(yǎng)和維護。電動機應(yīng)保持主體完整，零附件齊全、無損壞，周圍環(huán)境清潔。定期對電動機進行檢修和保養(yǎng)，是確保電動機安全運行的重要工作。日常維修包括清除外部灰塵和油污、監(jiān)聽有無異常雜音及定期更換潤滑油。換油周期一般滑動軸承為１０００ｈ，滾動軸承為５０００ｈ。在巡視檢查中，要注意電動機的溫升、氣味及振動情況。正常運行的電動機，其聲音應(yīng)輕而均勻，無雜音和特殊的響聲，無明顯振動，轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速，三相電流基本上平衡。

　　６　結(jié)束語

　　隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電動機在生產(chǎn)中的應(yīng)用會越來越廣泛。作為電氣工作人員，不但要掌握一定的電動機故障及保護知識，更要有高度的責(zé)任心，作好巡視、檢查工作，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時解決問題。