电动机故障检测技术
培训资料
电动机故障检测技术
一、 电动机绕组故障检测
电动机绕组的故障主要有以下四种：匝间、相间、短路、断路。三相阻抗不平衡、绝缘损坏。这些故障往往由于电动机长期运行或过载，特别是频繁地启动及反向，过电流产生的热量使绕线绝缘层发生质变，始于电机内部绕组品质的变化，造成初期局部的匝间短路或对地短路，短路严重时导致电机烧损。
电机最常见的故障是匝间、相间、短路和对地短路。这两种故障虽然机理相同，但相互独立：有时匝间短路的电机，其相间及对地绝缘是好的；而有些对地绝缘性能下降，甚至绝缘值只有几千欧，但匝间和相间是完好的。
以往的测试方法，如电桥法，电感法，摇绝缘，电流谱分析法等，由于电机绕组的电阻值很小（有的仅为十几毫欧），初期微小匝间短路，阻值的变化很小，难以准确测出，再受到温度、锈蚀、老化等因素的影响。阻值的变化与绕组品质的劣化程度并非成正比例。对绕组电感L 的测试会受到转子互感作用的影响，也很难判定故障发生在定子还是转子。
高压测试只能解决对地绝缘问题，对匝间短路无能为力。电流谱分析法是通过对电流进行谱分析，它的局限性在于只能查出较为明显的故障（如短条等）。在线运转测试，会受到多方面因素的干扰，对操作人员要求很高。这些方法也不能解决匝间短路问题。
目前交流变频技术的问世解决了这一问题：它提供了一整套简易确实可靠的检测技术与方法，在断电不解体电机的情况下能快速准确地判断定转子故障的程度，诊断初期微小的匝间短路具有很高的实用价值。
电机一相绕阻在交变电流下： ZL=2ЛfL 。
这里采用高频，频率被提高几倍至十几倍，此时ZL 增加了数倍或数十倍，而ZR 不变，这样就增加了ZL 对ZR 的比率，更加突出了电感量L 在阻抗中所占的比重，使得任何L 的微小变化都显著地表现出来。
二、 电动机绕组故障的检测方法。
1、 定子三相平衡测试------电流对比法。 三相平衡是指三相电机各相阻抗值的平衡。 2、 定子倍频测试------匝间短路。 3、 转子测试-----电模拟法。
4、 电角度的比较------电角度是指交变电流与电压的角度 既ZL 与ZR 的比例关系：Φ=arctg(ωL /R) 这种L 与R 的对比关系，同样反映了电感的有效程度，每一相电角度的比较将反映匝间短路发展过程。因此常用电角度值做为判断三相平衡及匝间短路的辅助手段。交流变频法是目前比较先进的电机故障检测方法现场使用简单、方便、快速、无需施加高压，对绕组也无损害应在企业电机维护中作为主要方式大力推广。
电动机故障特征与可能发生的原因
一、 电动机故障类型与排除方法：
1、 电机外壳的温度过热>65℃---过载，皮带过紧，散热器失 效，
各绕阻相间与匝间对地绝缘性能降低，三相电源电流不平衡，单相运转。
（排除方法-----减轻负载或更换电机功率，修复散热装置，修复绝缘性能，消除匝间短路现象。
2、 电机轴承过热----过载，皮带过紧，联轴器不对中，缺润滑 油，轴承磨损，轴承跑内外圈加油过量>2/3。
（排除方法-------减轻负载，调整皮带，正确安装联轴器，加入适当及量限的油脂，消除轴承跑内外圈）。
3、 电机的振动------轴承损坏，转轴弯曲，安装不良，联轴器 不对中，固定螺栓松动（底座，轴承端盖）三相阻抗不平衡，转子断条，电磁共振，三相电流不平衡。
排除方法-----更换新轴承，较正转子同心度，排除电机与电源共振频率。消除轴承跑内外圈，正确安装电机紧固螺栓，修复或更换转子。 4、 电机换向器故障----换向器磨损, 石英绝缘体凸出，电刷弹簧 压紧力不够工作时易跳动会引起火花，压力过大增加换向器上的摩擦损失, 使电刷发热，电刷支架与换向器角度不对，换向器表面有黑色的灼痕应立即用玻璃砂纸把换向器磨光。不可用金钢砂纸来磨，因导电的金钢砂屑聚集在换向片之间，造成换向器短路，电机工作时产生很大的火花。
二、 异步电动机的机械特性
1、异步电动机具有硬的机械特性，即随着负载的变化而转速变化很小。
2、异步电动机具有较大的过载能力。
3、异步电动机的最大转矩和转子的电路的电阻R2无关，而到达 最大转矩时的转差率Sk 则和转子电路的电阻R2成正比。 4、 电动机的电磁转矩与加在定子绕组上的电源电压的平方成正 比，因此，电源电压的变动对异步电动机转矩的影响较大。
三、 异步电动机的起动
1、 电动机开始起动，绕组出现很大的起动电流其值约为额定 电流的4----7倍。
2、 电动机直接起动，一般功率在10千瓦以下，通常都可采用
直接起动。
3、 电动机降压起动，Y-Δ起动，待电动机转速升高后，再通
过开
关把它改接成三角形，使它在额定电压下运行，用这种方法起动，其起动转矩只有直接起动的1/3。
Y-Δ起动的优点起动设备费用小，在起动过程中没有电能损失。 4、用自耦变压器起动，把开关K 放在起动位置使电动机的定子绕组接到自耦变压器的幅方，此时加在定子绕组上的电压小于电网电压，从而减小了起动电流。等到电动机的转速升高后，再把开关K 从起动位置迅速扳到运转位置。此时电动机便和电网相接，而自耦
变压器则同电网断开。 四、绝缘材料等级
电动机绝缘材料耐热性能的等级
MC-200电动机故障检测仪
一、 概述：
MC-200型电动机故障检测仪是本公司原MC-100型电动机故障检测仪的升级换代产品，在功能上新增加了相角检测，倍频检测，四档频率选择等先进的测试方法，适用范围也从三相绕组检测扩大到单相绕组、电容器、直流电机、变压器、发电机、等的检测诊断，仪器采用了自动背光的液晶数字显示，使仪器显示更清晰，绝缘电阻检测的电压也从原先的500伏提高到1000伏，更符合电机绝缘电阻的检测要求。 二、 检测原理：
1、平衡检测-----将测量信号电源在绕组中产生的电流用自 动校零的方法，把此电流值设定为标准值，然后用同工况去测其它绕组此时测得的偏差比值应小于5%，此时认为绕组是好的。若小于10%，是绕组早期匝间短路，若大于10%以上是严重匝间短路。或者是因转子故障，如断条，绕组损坏引起的偏差。
2、倍频检测-----一个绕组，其阻抗与所加的信号频率成正比。信号源频率提高一倍，流过绕组的电流减一半，在基频条件下，把测得的电流值设定为标准值（零），在倍频条件下，理想值应为-50%好的绕组一般为-15%---- -50%左右。
测电容器，其阻抗与所加信号的频率成正比。信号源的频率提高一倍，流过电容器的电流增加一倍。在基频条件下把测得的电流值设定为标准值，则在倍频条件下，理想值应为100%。好的电容器应在90%---100%。
3、相角检测-----交流信号加在绕组上，流过绕组的电流比电压滞后一个角度，称为相角。对纯电感，相角为90°。好的绕组应在35--38°左右。
交流信号加在电容器上，流过电容器的电流比电压超前一个角度，称为相角，对纯电容，相角为90°。好的电容器应接近90°。 4、绝缘检测---1000伏的电压通过取样电阻，加到被测器件两端，测量两端的压降，即可得到其绝缘电阻值。当读数值绝缘值大于1999时，只显示1。大于250时0K 灯亮。 三、 测量方法：
1、 先切断电源，进行测量允许在60米以内的远距检测，测量 单相电机时，必须先断开电容器。
2、 测量电容器，先将电容器放电，防止损坏仪器。
3、 测量电机绕组时不能校零时，可更换频率，选择从左到右， 分别为：100HZ 、300HZ 、850HZ 、2400HZ 。
4、 转子测量，可用相角、倍频、平衡的检测的方法。慢慢转动 转子，
显示值应为零或上下稍有波动。若大于10时表示有早期故障，大于30时，表示转子有严重故障。 四、 键功能使用：
1、 OL —灯亮，表示短路、或过载报警，更换频率来消除。 2、 LB —灯亮，表示欠压须充电。
3、 L —灯亮，表示被测件是电感性负载，负载开路灯不亮。 4、 C —灯亮，表示被测件是电容性负载，负载开路灯不亮。 5、 LO —灯亮，是100HZ 、HI —灯亮，是2400HZ 。 6、 OK —灯亮，显示绝缘电阻值大于250K Ω。 五、 三相异步电动机定子绕组可接成星形和三角形如下图：
六、 故障诊断案例 1、 定子匝间短路
2、转子故障
电动机状态检测记录表
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一、 电动机绕组故障检测
电动机绕组的故障主要有以下四种：匝间、相间、短路、断路。三相阻抗不平衡、绝缘损坏。这些故障往往由于电动机长期运行或过载，特别是频繁地启动及反向，过电流产生的热量使绕线绝缘层发生质变，始于电机内部绕组品质的变化，造成初期局部的匝间短路或对地短路，短路严重时导致电机烧损。
电机最常见的故障是匝间、相间、短路和对地短路。这两种故障虽然机理相同，但相互独立：有时匝间短路的电机，其相间及对地绝缘是好的；而有些对地绝缘性能下降，甚至绝缘值只有几千欧，但匝间和相间是完好的。
以往的测试方法，如电桥法，电感法，摇绝缘，电流谱分析法等，由于电机绕组的电阻值很小（有的仅为十几毫欧），初期微小匝间短路，阻值的变化很小，难以准确测出，再受到温度、锈蚀、老化等因素的影响。阻值的变化与绕组品质的劣化程度并非成正比例。对绕组电感L 的测试会受到转子互感作用的影响，也很难判定故障发生在定子还是转子。
高压测试只能解决对地绝缘问题，对匝间短路无能为力。电流谱分析法是通过对电流进行谱分析，它的局限性在于只能查出较为明显的故障（如短条等）。在线运转测试，会受到多方面因素的干扰，对操作人员要求很高。这些方法也不能解决匝间短路问题。
目前交流变频技术的问世解决了这一问题：它提供了一整套简易确实可靠的检测技术与方法，在断电不解体电机的情况下能快速准确地判断定转子故障的程度，诊断初期微小的匝间短路具有很高的实用价值。
电机一相绕阻在交变电流下： ZL=2ЛfL 。
这里采用高频，频率被提高几倍至十几倍，此时ZL 增加了数倍或数十倍，而ZR 不变，这样就增加了ZL 对ZR 的比率，更加突出了电感量L 在阻抗中所占的比重，使得任何L 的微小变化都显著地表现出来。
二、 电动机绕组故障的检测方法。
1、 定子三相平衡测试------电流对比法。 三相平衡是指三相电机各相阻抗值的平衡。 2、 定子倍频测试------匝间短路。 3、 转子测试-----电模拟法。
4、 电角度的比较------电角度是指交变电流与电压的角度 既ZL 与ZR 的比例关系：Φ=arctg(ωL /R) 这种L 与R 的对比关系，同样反映了电感的有效程度，每一相电角度的比较将反映匝间短路发展过程。因此常用电角度值做为判断三相平衡及匝间短路的辅助手段。交流变频法是目前比较先进的电机故障检测方法现场使用简单、方便、快速、无需施加高压，对绕组也无损害应在企业电机维护中作为主要方式大力推广。
电动机故障特征与可能发生的原因
一、 电动机故障类型与排除方法：
1、 电机外壳的温度过热>65℃---过载，皮带过紧，散热器失 效，
各绕阻相间与匝间对地绝缘性能降低，三相电源电流不平衡，单相运转。
（排除方法-----减轻负载或更换电机功率，修复散热装置，修复绝缘性能，消除匝间短路现象。
2、 电机轴承过热----过载，皮带过紧，联轴器不对中，缺润滑 油，轴承磨损，轴承跑内外圈加油过量>2/3。
（排除方法-------减轻负载，调整皮带，正确安装联轴器，加入适当及量限的油脂，消除轴承跑内外圈）。
3、 电机的振动------轴承损坏，转轴弯曲，安装不良，联轴器 不对中，固定螺栓松动（底座，轴承端盖）三相阻抗不平衡，转子断条，电磁共振，三相电流不平衡。
排除方法-----更换新轴承，较正转子同心度，排除电机与电源共振频率。消除轴承跑内外圈，正确安装电机紧固螺栓，修复或更换转子。 4、 电机换向器故障----换向器磨损, 石英绝缘体凸出，电刷弹簧 压紧力不够工作时易跳动会引起火花，压力过大增加换向器上的摩擦损失, 使电刷发热，电刷支架与换向器角度不对，换向器表面有黑色的灼痕应立即用玻璃砂纸把换向器磨光。不可用金钢砂纸来磨，因导电的金钢砂屑聚集在换向片之间，造成换向器短路，电机工作时产生很大的火花。
二、 异步电动机的机械特性
1、异步电动机具有硬的机械特性，即随着负载的变化而转速变化很小。
2、异步电动机具有较大的过载能力。
3、异步电动机的最大转矩和转子的电路的电阻R2无关，而到达 最大转矩时的转差率Sk 则和转子电路的电阻R2成正比。 4、 电动机的电磁转矩与加在定子绕组上的电源电压的平方成正 比，因此，电源电压的变动对异步电动机转矩的影响较大。
三、 异步电动机的起动
1、 电动机开始起动，绕组出现很大的起动电流其值约为额定 电流的4----7倍。
2、 电动机直接起动，一般功率在10千瓦以下，通常都可采用
直接起动。
3、 电动机降压起动，Y-Δ起动，待电动机转速升高后，再通
过开
关把它改接成三角形，使它在额定电压下运行，用这种方法起动，其起动转矩只有直接起动的1/3。
Y-Δ起动的优点起动设备费用小，在起动过程中没有电能损失。 4、用自耦变压器起动，把开关K 放在起动位置使电动机的定子绕组接到自耦变压器的幅方，此时加在定子绕组上的电压小于电网电压，从而减小了起动电流。等到电动机的转速升高后，再把开关K 从起动位置迅速扳到运转位置。此时电动机便和电网相接，而自耦
变压器则同电网断开。 四、绝缘材料等级
电动机绝缘材料耐热性能的等级
MC-200电动机故障检测仪
一、 概述：
MC-200型电动机故障检测仪是本公司原MC-100型电动机故障检测仪的升级换代产品，在功能上新增加了相角检测，倍频检测，四档频率选择等先进的测试方法，适用范围也从三相绕组检测扩大到单相绕组、电容器、直流电机、变压器、发电机、等的检测诊断，仪器采用了自动背光的液晶数字显示，使仪器显示更清晰，绝缘电阻检测的电压也从原先的500伏提高到1000伏，更符合电机绝缘电阻的检测要求。 二、 检测原理：
1、平衡检测-----将测量信号电源在绕组中产生的电流用自 动校零的方法，把此电流值设定为标准值，然后用同工况去测其它绕组此时测得的偏差比值应小于5%，此时认为绕组是好的。若小于10%，是绕组早期匝间短路，若大于10%以上是严重匝间短路。或者是因转子故障，如断条，绕组损坏引起的偏差。
2、倍频检测-----一个绕组，其阻抗与所加的信号频率成正比。信号源频率提高一倍，流过绕组的电流减一半，在基频条件下，把测得的电流值设定为标准值（零），在倍频条件下，理想值应为-50%好的绕组一般为-15%---- -50%左右。
测电容器，其阻抗与所加信号的频率成正比。信号源的频率提高一倍，流过电容器的电流增加一倍。在基频条件下把测得的电流值设定为标准值，则在倍频条件下，理想值应为100%。好的电容器应在90%---100%。
3、相角检测-----交流信号加在绕组上，流过绕组的电流比电压滞后一个角度，称为相角。对纯电感，相角为90°。好的绕组应在35--38°左右。
交流信号加在电容器上，流过电容器的电流比电压超前一个角度，称为相角，对纯电容，相角为90°。好的电容器应接近90°。 4、绝缘检测---1000伏的电压通过取样电阻，加到被测器件两端，测量两端的压降，即可得到其绝缘电阻值。当读数值绝缘值大于1999时，只显示1。大于250时0K 灯亮。 三、 测量方法：
1、 先切断电源，进行测量允许在60米以内的远距检测，测量 单相电机时，必须先断开电容器。
2、 测量电容器，先将电容器放电，防止损坏仪器。
3、 测量电机绕组时不能校零时，可更换频率，选择从左到右， 分别为：100HZ 、300HZ 、850HZ 、2400HZ 。
4、 转子测量，可用相角、倍频、平衡的检测的方法。慢慢转动 转子，
显示值应为零或上下稍有波动。若大于10时表示有早期故障，大于30时，表示转子有严重故障。 四、 键功能使用：
1、 OL —灯亮，表示短路、或过载报警，更换频率来消除。 2、 LB —灯亮，表示欠压须充电。
3、 L —灯亮，表示被测件是电感性负载，负载开路灯不亮。 4、 C —灯亮，表示被测件是电容性负载，负载开路灯不亮。 5、 LO —灯亮，是100HZ 、HI —灯亮，是2400HZ 。 6、 OK —灯亮，显示绝缘电阻值大于250K Ω。 五、 三相异步电动机定子绕组可接成星形和三角形如下图：
六、 故障诊断案例 1、 定子匝间短路
2、转子故障
电动机状态检测记录表