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电气设备常见故障分析技巧与排除方法

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发表于 2020-3-11 13:46:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

提高电气设备的维护管理水平,保证电气设备经常处于良好技术状态,是电气管理人员的基本职责。设备正常状态的管理是较容易进行的,可是非正常状态的管理,也就是故障状态的管理就比较复杂。电气设备的故障是多种多样的,电器维护及管理人员只有在了解设备运行原理的基础上,经过长期实际工作的锻炼,才能达到较熟练的程度,以迅速地判断故障和排除故障。

    1 电气设备维护的一般方法
    维护方法与电气设备的种类、技术要求、工作条件与实用工具等密切相关。根据各种维护方法的共同点,归纳起来,最简单、最常用的有6种,即看、听、闻、摸、测、做。
   看:①、观察电气设备组成部分的外形变态。如,熔断器是否烧断、紧固件是否松动、绝缘器是否碳化发黑。②、观察监测仪表所指示的数值或指示装置所呈现的状态。
   听:倾听电气设备运行时声音的变化来判断工况。如,异步电动机单项启动不了,同时发出“嗡嗡”声;电动机轴承损坏时,发出“沙沙”声,等等。
   闻:嗅闻电气设备运行时散发出来的气味。如电气设备因短路、过载等故障导致温升超限时,可出现刺鼻的焦糊味。
   摸:通过触摸电气设备外壳温度来粗略判断低级绝缘设备或一般设备的运行工况是否正常。
   测:通过常用测量仪器测试电气设备的各种运行参数和绝缘电阻值。做:根据电气设备维护保养周期的要求进行经常性的清洁保养和检查、维护。
   2 三相异步电动机常见故障分析
   三相异步电动机是煤矿企业应用最广、使用最多的大功率电器设备,科学合理地对其进行维护和管理,使之经常性地处于正常可用的技术状态,有着至关重要的意义。而要及时发现故障、解决故障的前提,则是对故障根源的深入了解。作为事例,对三相异步电动机常见故障根源作一简单的分析。
   2.1三相异步电动机单项运行
   电气拖动系统中常用2个热继电器作过载保护与单项保护,以防止异步电动机单项运行。由于热继电器不能准确整定动作值,所以常常发生三相异步电动机单相及运行的故障,使电动机过热或烧坏。这种故障产生的原因可从电动机故障和主电路不正常两方面分析。电动机电枢绕组发生一相断路、引出线断裂或接线螺钉松动时,都会引起异步电动机单线运行或V形三相运行。从主电路来看,若熔断器烧断时电源缺少一项或主接触器触头接触不良,都将使电动机接通单相电源。运转着的三相异步电动机有一相断电时,并不停车。由于一般来说,三相异步电动机单相运行时只能承担额定负载的(60~70)%,所以若热继电器失灵或整定不准,电动机将在单相过载运行,时间稍长将使电动机发热严重。单相运行故障表现为定子三相电流严重不平衡,运行声音异常,电动机显得没有“力气”;电动机停车后再接通电源时,不能启动并发出嗡嗡声。
    在维护保养时,应认真检查和调整热继电器的调定值,使其在单相运行时起到过载保护的作用;在巡视时应监视电动机的温升和运转的声音是否正常,以便及时发现单相运行故障;经常检查启动柜中主电路接触器的触头,当电器动作时,三相触头应能可靠接触。可用万用表检查单相运行故障。
   2.2定子绕组短路
   异步电动机定子绕组短路有相间短路和匝间短路两种。
   2.2.1定子绕组相间短路
   正常的三相异步电动机任意两相问的绝缘电阻应不低于0.5MΩ。当相问绝缘电阻为零或接近零时,则表明相间绝缘损坏,发生了相间短路故障。
   三相异步电动机发生相间短路的原因有:
   ①电动机绕组严重过热、尤其在井下环境(运行时发热、停车时吸潮)严重受潮时,由于定子绕组相间绝缘薄弱而产生电击穿;
   ②双层绕组的电动机,其一些槽中的上、下层边分属于两相绕组,可能会因层间绝缘薄弱而产生电击穿;
   ③相间短路故障表现为电动机运行声音不正常、定子电流不平衡、保护电器动作或熔断器烧断,甚至绕组烧坏。
    2.2.2定子绕组匝间短路
    三相异步电动机定子绕组匝间短路,是指在某相绕组的线圈中线匝之间发生的短路。这种短路是由于线圈中导线表皮绝缘损坏,使相邻的导体互相接触而造成的。匝间短路在刚开始时,可能只有两根导线因交叠处绝缘磨坏而接触。由于短路线匝内产生环流,使线圈迅速发热,进一步损坏邻近导线的绝缘,使短路的匝数不断增多、故障扩大。短路匝数足够多时,会使熔断器烧断,甚至绕组烧焦冒烟。当三相绕组有一相发生匝间短路时,相当于该相绕组匝数减少,定子三相电流就不平衡。不平衡的三相电流使电动机振动,同时发出不正常的声音。电动机平均转矩显著下降,拖动负载时就显得无力。
    产生匝间短路的原因有:
    ①在解体保养电动机时,由于操作不当,碰伤绕组端部绝缘,使导线互相接触;
    ②电动机长时间超负荷运行,电动机过热而使线圈局部较为薄弱的绝缘损坏导致匝间短路;
    ③定子下线时,个别导线在槽内交叠,长期运行后,由于电磁力的作用,会使交叉处的绝缘损坏而发展成匝间短路。用外观检查或短路侦察器可确定短路点。
   2.2.3定子绕组接地故障
   定子绕组导体与铁心之间绝缘电阻为零或接近于零时,即认为电动机发生了定子绕组接地故障。发生定子绕组接地故障的原因主要有:电动机绝缘老化,失去绝缘性能;定子槽口处绝缘破损,导体与铁心接触;绕组端部绝缘损坏并碰端盖;定子绕组引出电缆绝缘破损而碰壳等。定子绕组接地后,若电动机机座未很好接地,会使机座带电,威胁操作人员的安全;定子绕组多点接地时,会发生短路故障。所以当定子绕组发生一点接地后,必须认真检查及时排除。用兆欧表可以检查接地故障。
   2.2.4电动机过热,超过允许温度
   异步电动机过热是较为常见的故障,其原因比较复杂,可从电源、电动机、控制设备和负载等方面分析。
   ①电源电压过高时,由U≈4.44f1w1kw1Ф可知,磁通将增大,电动机磁路出现饱和。这时定子电流剧烈增加,使电动机温升提高。电源电压过低时,若负载转矩已定,磁通减少必然导致转子电流增大。这时定子电流同时增大,电动机温升提高。
   ②电源电压三相不对称。三相异步电动机需在三相对称电压下工作,其三相电压不对称度应小于额定电压的5%。当三相电压数值相差较大时,将使异步电动机定子三相电流不平衡,在额定负载下,会使某相绕组电流超过额定值,使该相绕组过热,发生异步电动机定子绕组局部过热的故障。
   ③控制线路。若控制线路维护不良,触头接触不好,电动机单相运行也会使电动机电流增大。有些设备的拖动电动机有刹车装置,刹车装置动作配合不好,电动机堵转严重,将使电动机过热。另外,电动机每小时启动次数过多,或电动机超定额运行对定子发热都有影响。
   ④负载原因。电动机长时间在过载下运行而保护装置又不可靠,不能及时动作,使电动机定子电流超过额定值;电动机与被拖动的机械联接不好、齿轮箱有污物或联轴器偏心等使电动机空载损耗增大;电动机承受不应有的冲击负荷;由于负荷的故障使电动机堵转等。
   ⑤电动机本身故障。电动机定子绕组有短路、接地或一相断线;修理后的电动机定子绕组接线错误;电动机转子断条、端环开焊;电动机散热有障碍,如风扇损坏、风路堵塞、表面污垢过多等:机械方面装配不良、转轴弯曲变形、轴承损坏、定转子相擦等。
    3. 几种主要电气设备疑难故障原因分析
    电气设备可能有很多种故障现象产生,而任何一种电气故障又都有可能是一种或几种原因造成的,也就是说,多种原因可能导致相同故障现象的产生。在众多的故障原因中,有些是电气管理人员所熟知的,或是一般性常识,限于篇幅,不是本文所介绍的内容。下文重点介绍几种主要电气设备疑难故障及原因分析,以供检修人员及技术人员参考。
    3.1热继电器疑难故障及原因分析
    故障现象一:用电设备操作正常,但热继电器频繁动作,或电气设备烧毁而热继电器不动作。
原因分析:①热继电器可调整部件的固定支钉松动,不在原整定点上;②热继电器通过了巨大的短路电流后,双金属元件已产生永久变形;③热继电器久未检验,灰尘堆积,或生锈,或动作机构卡住、磨损、胶木零件变形;④热继电器可调整部件损坏。(常规原因:热继电器外接线螺钉未拧紧或整定电流值偏低一频繁动作;整定电流值过高一起不到保护作用)。
    故障现象二:热继电器动作时快时慢。
原因分析:①热继电器内部机构有部件松动;②在检修中使双金属片弯折;③外接线螺钉未拧紧。
    3.2自动开关疑难故障及原因分析
    故障现象一:电动操作自动开关,触头不能闭合。
    原因分析:①电磁铁拉杆行程不够;②电动机操作定位开关失灵;③控制器中整流管或电容器损坏。
    故障现象二:手动操作自动开关,触头不能闭合。
    原因分析:①失压脱扣器无电压或线圈烧坏;②贮能弹簧变形或断裂,导致闭合力减小或不闭合;③反作用弹簧力过大;④机构不能复位脱扣。
    故障现象三:自动开关温升太高。
    原因分析:①触头压力过低;②两个导电件连接螺钉松动;③触头表面过分烧损或接触不良。
    故障现象四:失压脱扣器有噪声。
    原因分析:①反作用弹簧力太大;②铁芯工作面有油污;③短路环断裂。 (常规原因举例:启动电动机是自动开关立即分断—过电流脱扣器瞬时动作整定值太小)。
    3.3三相异步电动机疑难故障及原因分析
    故障现象一:电动机启动后转速低且显得无力。
    原因分析:①负载过重;②单项运行,勉强起动后过载;③定子绕组应接“△”形而错接成“Y”形;④鼠笼转子导条或端环断裂或开焊。
    故障现象二:电动机温升过高。
    原因分析:①负载过重,且保护装置失灵;②定子绕组有短路或接地;③重载下单相运行;④电动机机械方面不灵活,空载损耗大;⑤散热有障碍。
    故障现象三:电动机运行时噪音大。
    原因分析:①单相运行;②定子绕组引出线接错;③定、转子相磨擦(即扫堂);④轴承损坏严重缺少润滑脂;风扇叶变形碰壳。 当然电气设备的范围较广,这里只对常规的电气设备和常见的故障作一概要性的总结,以供从事电气设备维修的人员参考。
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