電機故障診斷技術(shù)----康群

1、電機故障診斷技術(shù)生產(chǎn)制造部 康群2011.7.9 電機是國民經(jīng)濟各部門大量采用的一種動力機械和發(fā)電設(shè)備。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展、機械化自動化程度的提高,電機的需要量和種類也日益增加。 我們來回顧一下，電機的種類。 電機的分類一、直流電機：1、直流電動機： a、永磁式直流電機 b、電磁式直流電機 c、直流力矩電機 2、永磁式直線直流電機：a、動圈式直線電機 b、擺動式直線電機 3、無刷直流電機：a、有槽電樞無刷直流電機 b、無槽電樞無刷直流電機 c、繞線盤式電樞無刷直流電機 d、片狀電樞無刷直流電機 e、無刷直流力矩電機4、交直流兩用電機 5、電機擴大機 6、變流機 二、交流電機：1、異步電動

2、機： a、三相異步電動機 b、單相異步電動機 2、交流伺服電動機： a、鼠籠轉(zhuǎn)子伺服電動機 b、非磁性空心杯轉(zhuǎn)子伺服電動機 3、交流力矩電動機： 4、同步電動機： a、永磁式同步電動機 b、磁滯式同步電動機 c、磁阻式同步電動機 d、電磁減速式同步電動機 5、交流直線電機： a、同步式直線電動機 b、異步式直線電動機 6、交流發(fā)電機： a、同步發(fā)電機 b、異步發(fā)電機 三、步進電機： 1、磁阻式步進電機 a、分步式步進電機 b、多段式步進電機 2、永磁式步進電機 a、隱極式步進電機 b、單相永磁步進電機 3、混合式步進電機 4、直線與平面步進電機 a、磁阻式直線與平面步進電機 b、混合式直線與平

3、面步進電機 5、螺旋式步進電機 四、傳感電機： 1、自整角機 2、旋轉(zhuǎn)變壓器 3、測速發(fā)電機 4、多極自整角與旋轉(zhuǎn)變壓器目錄第一篇 直流電機的維護和保養(yǎng)第二篇 直流電機的調(diào)速系統(tǒng)第三篇 交流電機的構(gòu)成原理第四篇 交流電機的調(diào)速系統(tǒng)第五篇 電機故障診斷 本課程就從研究電機的工作原理出發(fā)，分析電機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，進而給出了維修應(yīng)用實例，以及日常維護的要求。第一篇直流電機的維護和保養(yǎng)目錄第一部分 前言第二部分 直流電機的工作原理及結(jié)構(gòu)第三部分 直流電機的日常維護 第一部分 前言 要維護好電機，首先要了解電機內(nèi)部的電磁過程及其表現(xiàn)的特性，以及結(jié)構(gòu)、工藝、材料等方面的問題。在此基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題

4、。 本課程就從研究直流電機的工作原理和結(jié)構(gòu)出發(fā) ，分析問題和解決問題，進而給出了直流電機的維護保養(yǎng)的安排表。第二部分直流電機的工作原理及結(jié)構(gòu) 直流電機的工作原理是建立在皮-薩電磁定律的基礎(chǔ)上的。 若磁場與載流導體相互垂直，則作用在導體上的電磁力為： f=磁場強度*導體中的電流*導體的有效長度 力的方向用左手定則。 直流電機由靜止和轉(zhuǎn)動的兩大部分組成，靜止和轉(zhuǎn)動部分之間要有一定大小的間隙，即氣隙。 靜止部分稱為定子，它的主要作用是產(chǎn)生磁場，由主磁極、換向極、機座和電刷等組成。 轉(zhuǎn)動部分稱為轉(zhuǎn)子，通常稱為電樞，它的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電勢，由電樞鐵芯和電樞繞組、換向器、軸和風扇等組成。第三部分

5、直流電機的日常維護 隨著市場競爭的日趨激烈,企業(yè)為提高產(chǎn)量,降低成本,減少電機的故障時間,加強對直流電機的維護是很有必要的。從換向器、電刷、絕緣等方面來說明直流電機日常維護的重要性,希望對實際工作有所幫助。1、電（碳）刷和換向器使用過程中的日常維護 帶有換向器的直流電機，由于碳刷不但起傳導電流的作用，而且還起換向作用，因而其監(jiān)護工作量要大得多。經(jīng)常和仔細觀察換向火花的狀態(tài)和特征是非常重要的。 碳刷在運行過程中，應(yīng)進行及時的維護，使用細砂紙進行修整，使得表面光滑。 直流電機換向火花的大小和狀態(tài)，是影響換向諸因素綜合作用的反映，是電機運行情況好壞的主要標志。因而仔細觀察火花的產(chǎn)生及其變化規(guī)律，是分

6、析火花產(chǎn)生的原因和采取措施來消除火花的根據(jù)。 電機運行時所產(chǎn)生火花的形態(tài)，通常分為：電機運行時所產(chǎn)生火花的形態(tài)，通常分為：1、點狀火花(很微弱且不連續(xù))；2、粒狀火花(較點狀火花大，亮度也較點狀火花強)；3、火球狀火花(在碳刷滑出邊上停留或浮動的紅色或白色的明亮球狀火花)；4、火舌狀火花(在碳刷滑出時，火花拖長，有短火苗，一般為紅色)；5、爆鳴狀火花(火花明亮，有較大的放電聲響)；6、飛濺狀火花(火舌拖出較長，有火星飛越現(xiàn)象)；7、環(huán)火狀火花(碳刷滑出邊火花拖長并附在換向器表面形成環(huán)火，嚴重時形成正負刷架間的弧光短路)。換向火花產(chǎn)生的原因 電刷下小部分的微小火花對電機運行并無危害，若程度強烈、

7、范圍較大，則將灼燒換向器和電刷，使換向器電刷的接觸面粗糙，產(chǎn)生灼痕，從而造成接觸不良，火花繼續(xù)增大引起的惡性循環(huán)，將使發(fā)電機不能正常 。 換向火花產(chǎn)生的原因很復雜，它受到電磁、機械、電熱、電化學等多種原因的影響，如電刷壓力過大、過?。粨Q向器不平，造成的機械振動；維護不當，換向器表面受灰塵污染等。但最主要的原因是電磁因素。 2、對于直流電機，日常的維護包括：備用電機的存放,電機的安裝和調(diào)整,維護維修的日程安排表,等。 序號維修計劃 安排維護周期1檢查在電刷座中的電刷的磨損和自由活動情況。要對電刷和換向器的表面情況進行檢查。每個月2調(diào)節(jié)電刷座彈簧，以及連接線。 每個季度 3檢查換向器表面的同心度。

8、 每個季度4檢查電機上所有傳動和電源，以及保護元件的連接線。每個季度 序號維修計劃安排維護周期5在電機的不同點，檢查噪聲震動和溫度，尤其是在軸承處。每個月6檢查空氣或水冷卻裝置和過濾器。如果需要的話，要進行清潔。每個月7電機內(nèi)部的總體清潔，尤其是它的電樞繞組。每年8軸承潤滑。每個月9軸承的清潔和擦去油脂。3到4年10檢查是否有松動的螺栓每個月小結(jié) 直流電機是一種調(diào)速性能優(yōu)良，啟、制動方便，能經(jīng)受沖擊負載的電機，因而被廣泛使用。但由于其電樞回路中有一個電刷換向器組成的滑動接觸，因此出現(xiàn)了“換向問題”，這是一個理論復雜又與運行情況密切相關(guān)的問題，造成直流電機維護比較麻煩。但是我們按照一定的維護程序

9、進行維護保養(yǎng)，就可以保障直流電機的正常工作。第二篇直流電機的調(diào)速控制系統(tǒng)目錄第一部分 直流電機的電力拖動第二部分 直流電機的調(diào)速方式第三部分 直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成第四部分 調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用分析 前言 本課程就從研究直流電機的電力拖動技術(shù)出發(fā)，分析問題和解決問題，進而給出了直流電機的直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用實例分析，以及日常維護的要求。第一部分直流電機的電力拖動1、他勵直流電機的啟動： 降壓啟動：為了限制啟動電流，啟動的時候電壓比較低，電流不大。 手動調(diào)節(jié)電壓時，電壓不能升得太快，否則電流會發(fā)生較大的沖擊。 在電樞電路中串接電阻以限制啟動電流，在啟動過程中并將啟動電阻逐步切除。2、他勵直流電機的制動：（1）

10、反接制動：優(yōu)點：制動過程中制動轉(zhuǎn)矩叫穩(wěn)定，（隨轉(zhuǎn)速降低變化較?。┲苿虞^強烈，制動較快；在電機停轉(zhuǎn)時，也存在制動轉(zhuǎn)矩。缺點：制動過程有大量的能量損耗；制動到轉(zhuǎn)速等于零時，如不及時切斷電源，電動機會自行反向加速。應(yīng)用場合：轉(zhuǎn)速反向的反接制動，可應(yīng)用于未能負載，一般可以在小于理想轉(zhuǎn)速的條件下穩(wěn)速運行。（2）能耗制動：優(yōu)點：制動減速較平穩(wěn)、可靠；制動線路較簡單；便于實現(xiàn)準確停車（因轉(zhuǎn)速減到零，制動轉(zhuǎn)矩也減小到零）。缺點：制動轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低承正比第二部分直流電機的調(diào)速方式他勵直流電機的調(diào)速調(diào)速指標調(diào)節(jié)電源電壓電樞串接電阻減弱勵磁調(diào)速方向從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)速從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)速從額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)速在一般靜差率要

11、求下的調(diào)速范圍4-82-3（無靜差率要求時）一般1.2-2特殊電機3-4調(diào)速平滑性好差好調(diào)速相對穩(wěn)定性好差較好容許輸出恒轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩恒功率電能損耗較小大小設(shè)備投資多少較少第三部分直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成 圖圖8.1晶閘管電動機調(diào)速系統(tǒng)原理框圖（晶閘管電動機調(diào)速系統(tǒng)原理框圖（V-M系統(tǒng)）系統(tǒng)） 圖圖8.2直流斬波器原理電路及輸出電壓波型直流斬波器原理電路及輸出電壓波型 （a）原理圖（b）電壓波型 自20世紀70年代以來，電力電子器件迅速發(fā)展，研制并生產(chǎn)了多種既能控制其導通又能控制其關(guān)斷的全控型器件，如門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、電力電子晶體管（GTR）、電力場效應(yīng)管（P-MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體

12、管（IGBT）等，這些全控型器件性能優(yōu)良，由它們構(gòu)成的脈寬調(diào)制直流調(diào)速系統(tǒng)（簡稱PWM調(diào)速系統(tǒng)）近年來在中小功率直流傳動中得到了迅猛的發(fā)展，與V-M調(diào)速相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)有以下優(yōu)點： （1）采用全控型器件的PWM調(diào)速系統(tǒng)，其脈寬調(diào)制電路的開關(guān)頻率高，一般在幾kHz，因此系統(tǒng)的頻帶寬，響應(yīng)速度快，動態(tài)抗擾能力強。 （2）由于開關(guān)頻率高，僅靠電動機電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，同時電動機的損耗和發(fā)熱都較小。 （3）PWM系統(tǒng)中，主回路的電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)，損耗小，裝置效率高，而且對交流電網(wǎng)的影響小，沒有晶閘管整

13、流器對電網(wǎng)的“污染”，功率因數(shù)高，效率高。 （4）主電路所需的功率元件少，線路簡單，控制方便。 目前，受到器件容量的限制，PWM直流調(diào)速系統(tǒng)只用于中、小功率的系統(tǒng)。 第四部分直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用分析16251625噸壓力機噸壓力機西班牙FAGOR公司生產(chǎn)的1625噸壓力機主電機：ABB DC140KW調(diào)速裝置：ABB DCS402-04501000噸壓力機 日本AIDA公司生產(chǎn)的四點式機械壓力機 主電機：YASKAWA DC160KW 調(diào)速裝置：YASKAWA小結(jié) 直流電機是一種調(diào)速性能優(yōu)良，啟、制動方便，能經(jīng)受沖擊負載的電機，因而被廣泛使用。它的調(diào)速裝置也是比較復雜的，但是在了解了它的工作原理

14、之后，做好維護維修工作，就可以做到設(shè)備工作可靠，保障生產(chǎn)。 第三篇 交流電機的維護和保養(yǎng)目錄第一部分 前言第二部分 交流電機的工作原理及結(jié)構(gòu)第三部分 交流電機的日常維護第二部分 交流電機的工作原理及結(jié)構(gòu) 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)原理： (1)當三相異步電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三相對稱電流產(chǎn)生的三相磁動勢（定子旋轉(zhuǎn)磁動勢）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 (2)該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導體有相對切割運動,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,轉(zhuǎn)子導體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生感應(yīng)電流。 （3）根據(jù)電磁力定律，載流的轉(zhuǎn)子導體在磁場中受到電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當電動機軸上帶機械負載時，便向外輸出機械能。 我們知道，但相

15、電源相與相之間的電壓在相位上是相差120度的，三相異步電動機定子中的三個繞組在空間方位上也互差120度，這樣，當在定子繞組中通入三相電源時，定子繞組就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。 分四個時刻來描述旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生過程。電流每變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化是同步的。 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：n=60f/P 式中：f為電源頻率、 P是磁場的磁極對數(shù)、 n的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。 根據(jù)此式我們知道，電動機的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)和使用電源的頻率有關(guān)。第三部分 交流電機的日常維護 電動機起動前的檢查方法電動機起動前的檢查方法 ：（1）新的或長期停用的電機，使用前應(yīng)檢查繞組間和繞組對地絕緣電

16、阻。通常對500V以下的電機用500V絕緣電阻表；對500-1000V的電機用1000V絕緣電阻表；對1000V以上的電機用2500V絕緣電阻表。絕緣電阻每千伏工作電壓不得小于1M，并應(yīng)在電機冷卻狀態(tài)下測量。 （2）檢查電機的外表有無裂紋，各緊固螺釘及零件是否齊全，電機的固定情況是否良好。 （3）檢查電機傳動機構(gòu)的工作是否可靠。 （4）根據(jù)銘牌所示數(shù)據(jù)，如電壓、功率、頻率、聯(lián)結(jié)、轉(zhuǎn)速等與電源、負載比較是否相符。 （5）檢查電機的通風情況及軸承潤滑情況是否正常。 （6）扳動電機轉(zhuǎn)軸，檢查轉(zhuǎn)子能否自由轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時有無雜聲。 （7）檢查電機的電刷裝配情況及舉刷機構(gòu)是否靈活，舉刷手柄的位置是否正確。

17、（8）檢查電機接地裝置是否可靠。 專業(yè)電機保養(yǎng)維修中心對電機保養(yǎng)流程：清洗定轉(zhuǎn)子-更換碳刷或其他零部件-真空F級壓力浸漆-烘干-校動平衡。 電機保養(yǎng)的通常要求： 1、使用環(huán)境應(yīng)經(jīng)常保持干燥，電動機表面應(yīng)保持清潔，進風口不應(yīng)受塵土、纖維等阻礙。 2、當電動機的熱保護連續(xù)發(fā)生動作時，應(yīng)查明故障來自電動機還是超負荷或保護裝置整定值太低，消除故障后，方可投入運行。 3、應(yīng)保證電動機在運行過程中良好的潤滑。一般的電動機運行5000小時左右，即應(yīng)補充或更換潤滑脂，運行中發(fā)現(xiàn)軸承過熱或潤滑變質(zhì)時，液壓及時換潤滑脂。更換潤滑脂時，應(yīng)清除舊的潤滑油，并有汽油洗凈軸承及軸承蓋的油槽，然后將ZL-3鋰基脂填充軸承內(nèi)

18、外圈之間的空腔的1/2（對2極）及2/3（對4、6、8極）。 4、當軸承的壽命終了時，電動機運行的振動及噪聲將明顯增大，檢查軸承的徑向游隙達到下列值時，即應(yīng)更換軸承。 5、拆卸電動機時，從軸伸端或非伸端取出轉(zhuǎn)子都可以。如果沒有必要卸下風扇，還是從非軸伸端取出轉(zhuǎn)子較為便利，從定子中抽出轉(zhuǎn)子時，應(yīng)防止損壞定子繞組或絕緣。 6、更換繞組時必須記下原繞組的形式，尺寸及匝數(shù)，線規(guī)等，當失落了這些數(shù)據(jù)時，應(yīng)向制造廠索取，隨意更改原設(shè)計繞組，常常使電動機某項或幾項性能惡化，甚至于無法使用。 電機保護器電機保護器的作用是給電機全面的保護，在電機出現(xiàn)過載、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸

19、承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時，予以報警或保護的裝置。 電機保護常識電機保護常識 ：1為什么現(xiàn)在的電機比過去更容易燒毀？ 由于絕緣技術(shù)的不斷發(fā)展，在電機的設(shè)計上既要求增加出力，又要求減小體積，使新型電機的熱容量越來越小，過負荷能力越來越弱；再由于生產(chǎn)自動化程度的提高，要求電機經(jīng)常運行在頻繁的起動、制動、正反轉(zhuǎn)以及變負荷等多種方式，對電機保護裝置提出了更高的要求。另外，電機的應(yīng)用面更廣，常工作于環(huán)境極為惡劣的場合，如潮濕、高溫、多塵、腐蝕等場合。所有這些，造成了現(xiàn)在的電機比過去更容易損壞，尤其是過載、短路、缺相、掃膛等故障出現(xiàn)頻率最高。 2為什么傳統(tǒng)的保護裝置保護效果不甚理想？ 傳統(tǒng)的電機保護裝置以熱繼電

20、器為主，但熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩(wěn)定性差，保護不可靠。事實也是這樣，盡管許多設(shè)備安裝了熱繼電器，但電機損壞而影響正常生產(chǎn)的現(xiàn)象仍普遍存在。 3、電機保護的發(fā)展現(xiàn)狀？ 目前電機保護器已由過去的機械式發(fā)展為電子式和智能型，可直接顯示電機的電流、電壓、溫度等參數(shù)，靈敏度高，可靠性高，功能多，調(diào)試方便，保護動作后故障種類一目了然，既減少了電機的損壞，又極大方便了故障的判斷，有利于生產(chǎn)現(xiàn)場的故障處理和縮短恢復生產(chǎn)時間。另外，利用電機氣隙磁場進行電機偏心檢測技術(shù)，使電機磨損狀態(tài)在線監(jiān)測成為可能，通過曲線顯示電機偏心程度的變化趨勢，可早期發(fā)現(xiàn)軸承磨損和走內(nèi)圓、走外圓等故障，做到早發(fā)現(xiàn)，早處理，避免掃膛事

21、故發(fā)生。 4保護器選擇的原則？ 合理選用電機保護裝置，實現(xiàn)既能充分發(fā)揮電機的過載能力，又能免于損壞，從而提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。具體的功能選擇應(yīng)綜合考慮電機的本身的價值、負載類型、使用環(huán)境、電機主體設(shè)備的重要程度、電機退出運行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴重影響等因素，力爭做到經(jīng)濟合理。 5、理想的電機保護器？ 理想的電機保護器不是功能最多，也不是所謂最先進的，而是應(yīng)該滿足現(xiàn)場實際需求，做到經(jīng)濟性和可靠性的統(tǒng)一，具有較高的性能價格比。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況合理地選擇保護器的種類、功能，同時考慮保護器安裝、調(diào)整、使用簡單方便，更重要的是要選擇高質(zhì)量的保護器。 第三篇 交流電機的調(diào)速系統(tǒng)目錄第一

22、部分 交流電機的調(diào)速方式第二部分 交流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成 第一部分 交流電機的調(diào)速方式 控制交流電動機的轉(zhuǎn)速有兩種方法：1、改變磁極法；2、變頻法。第二部分 交流電機調(diào)速裝置的構(gòu)成 變頻器的基本原理變頻器的基本原理: : 將原來直接通入定子繞組的工頻交流電先行通入變頻器，在變頻器內(nèi)部通過電子變流技術(shù)將工頻交流電進行整流后再進行逆變，使其輸出的交流電為頻率變化可以控制的，然后將這樣的交流電再通入定子繞組內(nèi)，通過變頻器改變頻率，可以使電機的轉(zhuǎn)速下降，同時還能保證其輸出適當?shù)霓D(zhuǎn)矩，滿足拖動負載的需要，降低了回路電流，也就降低了輸出功率，這種調(diào)速可以由外控制依據(jù)負載大小隨時可以實現(xiàn)無極調(diào)速的方法是一種大力

23、推廣的節(jié)能技術(shù)，在滿載狀態(tài)下似乎不是太省電，但尤其是在輕載和變載的工況下，其節(jié)能效果非常顯著。 變頻器結(jié)構(gòu)：變頻器結(jié)構(gòu)： 變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備。 其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。 對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。 1. 整流器 ，它與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動的直流電壓。 2. 中間電路，有以下三種作用： a. 使脈動的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑

24、，供逆變器使用。 b. 通過開關(guān)電源為各個控制線路供電。 c. 可以配置濾波或制動裝置以提高變頻器性能。 3. 逆變器 ，將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。 4. 控制電路 ，它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時它也接收來自這些部分的信號。其主要組成部分是：輸出驅(qū)動電路、操作控制電路。主要功能是： a. 利用信號來開關(guān)逆變器的半導體器件。 b. 提供操作變頻器的各種控制信號。 c. 監(jiān)視變頻器的工作狀態(tài)，提供保護功能。 電機節(jié)能調(diào)速是重要的一個話題：電機節(jié)能調(diào)速是重要的一個話題： 電機在啟動時，電機的電流會比額定高5-6倍的，不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.

25、系統(tǒng)在設(shè)計時，在電機選型上會留有一定的余量，電機的速度是固定不變，但在實際使用過程中，有時要以較低或者較高的速度運行，因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器的選擇可以根據(jù)具體電機用途來決定。 變頻器可實現(xiàn)電機軟啟動、通過改變設(shè)備輸入電壓頻率達到節(jié)能調(diào)速的目的，而且能給設(shè)備提供過流、過壓、過載等保護功能。進口變頻器ABB西門子比較好，價格較貴，國內(nèi)變頻器做得較好的有三晶、匯川和英威騰等。第五篇電機故障診斷 電機作為一種復雜的旋轉(zhuǎn)機械，具有復雜的電磁、機械特性，其故障也表現(xiàn)為多樣性、復雜性，征兆多種多樣，既有機械故障的一般特性，也有電氣部件、磁場等故障特性。大量故障結(jié)果的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，電機故障按其

26、原因分:軸承類占38.5%,繞組類占39%，兩者之和占77.5%;從發(fā)生的部位來看，這兩類故障分別占1/3，兩者之和達2/3。常見的電機電氣故障有三大類型，即定子繞組故障、轉(zhuǎn)子繞組故障和氣隙偏心故障。 在電動機設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)中有多種方法可使用，其中頻譜分析法是普遍采的基本方法?？稍\斷的故障包括：轉(zhuǎn)子斷條、轉(zhuǎn)子環(huán)斷裂、轉(zhuǎn)子中的高阻接頭、鑄鋁轉(zhuǎn)子中的鑄造間隙和氣泡、繞線式轉(zhuǎn)子中的不良銅焊接頭、不均勻氣隙、機械不平衡、軸承磨損、磁吸力不平衡。 定子電流分析診斷方法應(yīng)用最廣,它可以在線應(yīng)用,既保證了電機的連續(xù)運轉(zhuǎn),又不會破壞電機本身。 但基于穩(wěn)態(tài)電流診斷方法存在頻域混疊的缺點,使檢測準確

27、性降低。 頻譜分析方法的準確性易受電動機負載及供電品質(zhì)的影響,在具體實施過程中會遇到很多困難。 磁譜分析方法易受其他電磁干擾,使用不便。 利用測量電動機的電磁扭矩來檢測電機故障,但需要采用特殊的力矩傳感器。 一、電流頻譜分析法的原理及在實際診斷電磁故障中的應(yīng)用 交流感應(yīng)電動機的啟動電流較大（通常為滿載電流的57倍），在很短的啟動時間內(nèi)，籠形繞組將承受很大的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力，導致籠條和端環(huán)在很高的應(yīng)力作用下疲勞斷裂。根據(jù)故障統(tǒng)計結(jié)果，交流感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子斷條、端環(huán)開裂、高阻接頭、機械不平衡、轉(zhuǎn)子軸彎曲等是常見故障，其中有些故障即使停車拆下檢修仍難以發(fā)現(xiàn)問題。 交流感應(yīng)電動機定子繞組通以三相交流電后

28、，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與通過轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙磁通相互作用，在轉(zhuǎn)子與定子表面間產(chǎn)生電磁作用，其強度與磁通密度的平方成正比。如果電動機發(fā)生故障，就會改變正常的氣隙磁通波形。作為氣隙磁通波形函數(shù)的定子電流頻率信號及雜散磁通信號會對故障有明顯的反映。 理想電動機的定子電流應(yīng)當只存在單一頻率，而電動機轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)故障時，定子電流頻譜圖上電流頻率兩側(cè)各出現(xiàn)一個邊頻帶。邊頻帶峰值與主頻峰值的差值直接反映轉(zhuǎn)子損壞程度。 二、各種電機故障的振動頻譜特征 1電動機轉(zhuǎn)子與定子之間氣隙變化故障 振動頻譜特征：出現(xiàn)明顯的兩倍電源頻率2fL，并伴隨電機極通過頻率fP邊帶，說明電動機轉(zhuǎn)子與定子之

29、間氣隙在變化（可能是從電機葉輪不平衡使電動機轉(zhuǎn)子晃動造成的）。 2定子偏心或定子絕緣層短路故障 振動頻譜特征：2fL頻率分量非常突出?？捎萌N方法來區(qū)分是機械松動或不對中引起的機械故障激振頻率還是電氣故障激振頻率：時間同步平均譜，細化譜分析，斷電試驗。 3轉(zhuǎn)子條松動故障 振動頻譜特征：轉(zhuǎn)子條通過頻率的二次諧波頻率（2RBPF）幅值增大十分明顯，而1RBPF并不會很大，同時其兩倍電源頻率的邊帶幅值也明顯增大，說明該電動機轉(zhuǎn)子條松動。 4電動機相位故障（接頭松動） 振動頻譜特征：產(chǎn)生兩倍電源頻率的過大的振動幅值，并且2fL兩側(cè)伴有1/3電源頻率（fL/3）的邊帶。 三、振動頻譜分析和電流頻譜分析的

30、區(qū)別： 振動分析研究在1倍轉(zhuǎn)速頻率兩側(cè)的電動機極通過頻率邊帶；而電流分析則研究在電源頻率兩側(cè)的電動機極通過頻率邊帶，并且注重邊帶與主頻幅值的相對高度。 在1倍轉(zhuǎn)速頻率的兩側(cè)出現(xiàn)明顯的電動機極通過頻率的邊帶，邊帶甚至超過了轉(zhuǎn)速基頻分量的幅值，說明電動機轉(zhuǎn)子存在嚴重斷條故障。 在轉(zhuǎn)速頻率的高次諧波頻率（27RPM）的兩側(cè)出現(xiàn)明顯的電動機極通過頻率的邊帶，這是電動機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)嚴重斷條的典型征兆。 電機與其他旋轉(zhuǎn)機械一樣，可能產(chǎn)生不平衡、不對中、機械松動、軸承故障及共振等問題，對于交流電機的特有故障，診斷方法包括：轉(zhuǎn)子斷條或裂紋、轉(zhuǎn)子偏心、相位不平衡、轉(zhuǎn)子或定子鐵芯松動、轉(zhuǎn)子彎曲或轉(zhuǎn)子偏離磁場中心。 轉(zhuǎn)

31、子故障：1、頻譜和波形特征：徑向振動大，在1倍、2倍、3倍等處有較大的峰，并有間隔為p*s*f的邊頻帶（此處p為電機磁極數(shù)，s 為轉(zhuǎn)差率，f為電機電源頻率。2、頻譜中出現(xiàn)電源頻率f分量。3、時域波形有緩慢的時間調(diào)制。4、軸向振動大表明有軸向力作用在軸承上，這可能是轉(zhuǎn)子偏離磁場中心，轉(zhuǎn)子彎曲或軸承傾斜。 2、定子故障：（1）徑向振動存在2倍頻分量，表明有氣隙偏心，相位不平衡，繞組短路或鐵芯松動。（2）徑向振動存在線槽通過頻率分量，表明存在氣隙偏心故障（3）沒有轉(zhuǎn)子故障時，軸向振動小。 3、交流異步電動機故障的電流診斷法： 交流感應(yīng)電機啟動時電流比額定電流大許多倍，導致轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生極大的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力，結(jié)果在轉(zhuǎn)子鑄條與端環(huán)接頭處容易產(chǎn)生裂縫，并造成如下后果：在裂縫處產(chǎn)生過熱；鑄條斷裂并出現(xiàn)電??；斷裂增大了電阻，使相鄰鑄條電流增大，氣機械應(yīng)力和熱應(yīng)力隨之增大，轉(zhuǎn)子受到進一步損壞；由于高熱應(yīng)力，還可造成轉(zhuǎn)子迭片受損。 當存在斷裂鑄條時，由于電流分布的改變，氣隙中將產(chǎn)生諧波磁通量，定子繞組中感應(yīng)出諧波電流分量，在電機電流頻譜中，電源頻率兩側(cè)出現(xiàn)便頻率，轉(zhuǎn)子故障嚴重，邊帶越多，幅度越大。 軸彎曲，臨界轉(zhuǎn)速下的諧振，軸承磨損，以及電磁力不平衡，均可造成轉(zhuǎn)子與定子之間的靜態(tài)故障，此時電機電流頻譜的高頻部分將出現(xiàn)故