三相异步电动机单相运行的原因分析及预防措施

三相异步电动机单相运行的原因分析及预防措施【摘要】电动机在现代工业生产中得到非常广泛的应用，在很多设备当中是不可缺少的，同时也经常出现一些问题，其中因电动机缺相运行而烧坏现象较为重要，为了避免此故障带来不必要的经济损失，怎样才能减少这样的问题发生，全面提高电动机的使用效率，这是一个值得探讨的问题、是我们所有从事电工行业维修工作人员应当重视的问题，根据我自己多年的工作经验和参阅有关资料，现提出预防电动机单相运行的措施，不足之处请提出宝贵意见。【关键词】电动机缺相运行，原因分析，预防方案【前言】在三相异步电动机缺相运行烧坏电动机的原因中，是一相断电后逆序磁场产生较大的制动力矩，减小了电动机的输出力矩，当外加负载不变时、转差率增大、定子绕组中电流比正常运转时增大很多、致使铜耗、铁耗增大、结果使电动机温度升高烧坏定子绕组。在我做电工维修之中，发现由于人为疏忽造成主电源回路引起和起动电器引起三相异歩电动机缺相运行有很多。一、电动机单相运行时的状况分析１、电源、负载均为星形连接时，线电压等于√3倍相电压，线电流与相电流相等、当电源或是负载的一相断开时，其电流与电动机所带负载有关、成比例增长。２、当电动机为Y—△连接时线电压等于相电压、线电流为√3倍相电流.若外部(电源)断线时,电动机实际为两相绕组串连后与第三相并联再与两相未断相电源线连接,线电流等于并联之路之和、在负载不变时,串接两相电流不变,并联的第三相电流增加0.5倍,满负载时线电流的为额定电流的1.7—2.0倍.若电动机内部断相时、电动机变成V形接线、相电流和线电流均与电动机负载成比例增长、两相电流均增大1.5倍,一相线电流增加到1.5倍、其它两相线电流增加约0.9倍二、电动机单相运行产生的原因供电电源缺相在产生单相运行的比例中占一定的比例，表现为：断路器、熔断器方面１、断路器:很多时候、设备的操作者喜欢把断路器、作为停机的选择、一拉开了事、断路器属于不是常动性的电气设备，如果带负载拉闸、再加上对保护电动机选用类型不对时、极易产生缺相。2007年，欧意电器公司炉具车间新更换一条生产线，生产线装有两台各2.2千瓦三相电动机，二十四盏40瓦日光灯，二十四台60瓦鸿运扇，二十四个排插（基本不用），分三相接线，两个月后，两台电动机全部烧坏，经检查、日光灯电源接于一相，风扇电源接于一相，排插电源接于一相，电动机电源接三相，上下班用断路器直接开、关各用电设备。拆解断路器发现一相灭弧室很多积炭触头烧坏，分析为断路器由于带负载拉闸，使触头拉弧烧坏触头而缺相引起。２、熔断器：故障性熔断；电动机的频繁正反转、电动机主回路的单相接地，电动机的相间短路。非故障性熔断；熔断器熔体容量选择过小,安装不合理。３、接触器:选配不合理、安装不合理；我2004年在三乡宝元集团下属的一个木工车间碰到一个三相异步电动机单相单相运行的案例，一台多功能木工机床，功率3千瓦，刚开动二十分钟的样子就停了，再按起动按钮，电动电机起动不了，询问机器操作人员说：机器起动后，轻负载有很吃力的现象，十几分钟后电动机自动停车再也开动不起来，用手接触电动机表面，感到烫手且空气中有臭味、初步断定为电动机绕组烧坏，经检查，多功能木工机床的控制箱安装在工作台下方，打开控制箱门，箱内一层厚的细锯木灰，无热继电保护器、断开工作电源，用万用表测得电动机三相中的一相电阻为零，判定电动机为单相运行而烧坏绕组，测量接触器吸合时的三组主触头电阻，其中有一组电阻很大，判定该组触头为接触不良或烧坏，拆开接触器查看，内部铁芯极面有一层积灰，有一组触头损坏，分析原因为积灰引起接触器吸合不良而烧坏触头。４、热继电器：选配不配套，安装未达标、调试不到位。５、电动机本身的质量原因：主要表现为铜、铝的对接不良，绕组外引线的焊接不良。2006年，欧意公司新开冲压厂，购买一批新冲床，开工不到一个月，其中有一台100吨位冲床22千瓦三相异步电动机绕组烧坏，操作人员介绍、设备正常运行中，突然闻到一股臭味，转速也慢了下来，赶紧停机后再启动无反应。经检查，电动机额定电流45A，三相六线Y—△接线、热继电器保护整定值为50A，用万用表测量所得一相电阻零，一相电阻无穷大，经解构后发现电动机内部绕组为镀铜铝线，其绕组一端与处接铜端子处被烧断变成V形接线三、解决方案１、断路器：断路器用于不频繁地接通和分断电路、在保护电动机时，有两点需要特别注意，一是它的过载能力，二是它的起动电流很大，因此，在选择时要分清要保护电动机时的类别,选择保护笼型异步电动机时断路器的瞬时整定电流值在8-15倍于电动机额定电流,保护绕线转子异步电动机时瞬时整定电流值在3-6倍于电动机额定电流,严禁把断路器作为电动设备停止运行用的操作机构.上文提到的案例、我把风扇、日光灯的电源加装接触器起动且三相均匀分布，严格规定先停用电设备再拉断路器，再也没有出现断路缺相现象。２、熔断器：故障性熔断；严格按标准安装设备、电气线路。选择能适应周围环境的电动机、对需频繁正反转起动的电动机进行技术改造,加装延时装置错开高峰冲击电流。非故障性熔断；在非故障性熔断器熔断方面，要合理选择，不要存在一些误区，认为能躲过一般的起动电流、就是最佳的保护电动机熔体的标准值，因而尽量选择接近电动机启动电流值的标准熔断器，其实安装熔断保护器的作用，是用来保护电动机的相间短路事故或是单相接地事故，而不是用来对电动机进行过负荷保护，过负荷保护功能是由热继电器来完成的。在选择熔断器方面有下面几点问题要注意：按电网电压选用相应电应电压，等级的熔断器按配电系统中可能出现的最大短路电流，选择有相应分断能力的熔断器；根据被保护负载的性质和容量，选择熔体的额定电流电动机直接起动时，熔体电流按下列算公式选择Ifn=Is/k式中Ifn=ISK熔断器熔体的额定电流（A）IS=电动机的起动电流（A）K=系数，决定于电动机的起动情况和熔断器特性见表除按表1中的规定选择K值外.还可根据起动时间来确定K值大小表1熔断器型号.见表2根据熔断器特性和电动机起动情况选择K值；熔体材料熔体电流K（A）K电动机轻载起电动机重载起动动23322.53222.5RTO铜50及以下60-200200以下2.53.542.533.52.533RM10锌60及以下80-200200以上RM1RL1RC、A锌铜、银铅、铜10-35080-10010-2005表2起动时间K（S）3以下3-84-2.82.8-2按起动时间确定K值起动时间（S）K8以上起动频繁2-1.72-1.7注意：选择熔体电流时，不能选得太小，否则易造成某一相熔断而发生电动机单相运转。多台笼型异步电动机共用一组熔断器时、熔体额定电流按下面计算公式选择Ifn≥KL[ISM+In(n-1)]式中LKISM考虑负载情况的系数，一般情况取KL=0.4被保护电路中最大一台电动机（或同时起动的电动机组的起动电流（A）)In(n-)被保护电路中，除最大一台电动机（或同时起动的电动机组以外的其他电动机额定电流之和（A）３.接触器：不同工作制、选择与该工作制相匹配容量的接触器.例如:长期工作制时应尽量选择银合金或镶银触头的接触器.铜触头则要将其容量降至间断长期工作制额定容量的50%以下使用,频繁操作时必须考虑电弧能量的影响。不同的环境选择能适应环境的接触器.例如:潮湿、腐蚀气体、多尘、振动等环境都会便接触器的铁质部件生锈，增大动静触头间拉弧距离，减少吸合力，引起卡阻现象，铁芯极面不平等等。例如、上文提到的多功能木工机床故障，我采处了把机床控制箱移离工作台，改装到远离工作台灰尘少的墙面，加装热继电器，对控制箱进、出线口进行密封，在工作台上方安装吸尘装置，并且每天检查、一个礼拜除尘一次，两个月对主触头清洁一次以后类似情况再也没有出现。因而除了选择能适应环境的接触器外，还要定期检查，强制改善环境，定期维护保养。修理动静触头时勿使用砂子打磨、因砂子极易留在触头表面，引起热阻值升高使触头更快绕环，应而要使用小钢挫刀，轻轻磨平。及时清除铁芯极面灰尘，更换受损零部件。４、热继电器：选择相匹配的热继电器，分清长、短期保护功能，一般情况下按电动机额定电流的0.95-1.05倍选取.例:保护Y—△起动电动机时,普通型号的热断电器工作状况如下图三角形接法电动机满载运行下一相断电的电流关系三角形接法电动机在65%额定负载运行下相断电的电流关系.从上图得知在电动机满载运行时一相断线,其余两相的线电流约为额定电流的173%、热继电器能动作,可以起到缺相保护作用,但在65%额定负载运行时一相断开,这时两相绕组的电流为38%额线电流,一相绕组的电流为74%、大于原额定相电流58%、这相绕组过电流为16%Ie.但流过热继电器热元件上的电流只是112%额定线电流,因为热继电器整定电流值一般为电动机的额定线电流,所以热继电器会长时间不动作,从而使该相因长时间过载而烧坏。因而对于Y—△型起动电动机时要选择带断相保护机构的热继电器才可靠,当然也可把普通热继电器(3个热元件分别串接在△联结的各相绕组内)的整定电流值调为约0.6倍电动机额定电流的经验值、这样也可以达到很好保护作用.另外正确安装完成后一定要进行调试,用手拔动几次保护机构看能否正常动作。５、电动机：新购电动机或是新修绕组的电动机、要进行电阻测量电动机绕组质量的好坏、电功机的接线端子与电源线压接线耳的接触面之间涂上导电膏。因为电动机三相绕组的电阻值都是相等的、尤其对于铝线绕组外接到铜端子时要涂上导电膏、阻绝空气对铝的氧化、增加导电性、这样就不会出现因氧化断线而缺相现象。例如：上文提到的新电动机V形接线，首先我们对所有电动机进行电阻测试，挑出三相绕组电阻值不对等的与生产冲床厂家进更换，把热继电器的整定值调整为27A左右，以后也出现过电动机堵转现象，但从来没有烧坏过电动机绕组。【结论】综合以上所述:造成电动机单相运行的原因主要是以下的几种原因造成的:（1）启动设备及导线、触头烧伤或损坏、松动，接触不良，选择不当等造成电源断一相。（2）保险非正常性熔断。（3）环境恶劣或某种原因造成一相电源断相。（4）电动机定子绕组一相断路。（5）新电机本身故障，只有我们在施工时严格按照标准安装，对于恶劣的环境要强制改善。做好工作计划、定期与不定期进行巡查检修，一定可以避免由于电动机单相运行所造成的不必要的经济损失。【参考文献】周希章主编:《高级(技师)电工实用手册》、金盾出版社出版、2008年、第1版、294—302页王如桂编著:《实用电工检测170例》、人民邮电出版社出版、1999年、第1版、85—86页