造成电机绕组温度过高的原因一般有哪几类
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电机作为现代工业生产和日常生活中不可或缺的动力设备,其运行状态直接影响着设备的安全性和使用寿命。当电机出现故障时,往往会有一些明显的征兆,及时发现这些征兆并采取相应措施,可以有效避免更大的损失。以下是电机可能损坏的 10 个常见征兆,帮助您提前发现问题并采取应对措施。
异常声响:电机内部的“求救信号”,电机正常运行时如同轻柔的雨滴敲打窗户,发出均匀的嗡嗡声。若出现刺耳的尖啸声,可能是轴承缺油或磨损,就像自行车链条生锈时的摩擦声;若听到沉闷的撞击声,则可能是转子扫膛,如同两块磁铁强行吸附的震动。某维修平台数据显示,63%的电机故障前会出现异常声响,其中金属摩擦声占比最高。
机身过热:触手可及的“危险温度”。电机外壳温度超过环境温度40℃即属异常。某品牌电机实测显示,满载运行时外壳温度应稳定在60-70℃之间。若用手触摸明显烫手(超过80℃),可能是绕组短路或散热不良。某工厂电机过热引发火灾的案例中,事故前两周已出现外壳温度持续高于85℃的预警信号。
振动加剧:失衡转子的“舞蹈”,正常电机振动幅度应小于0.08毫米,相当于头发丝直径。若振动幅度超过0.15毫米,可能是转子动平衡失效或轴承损坏。某风电场实测发现,振动超标的电机故障率比正常电机高4.7倍,这种振动如同洗衣机脱水时的剧烈晃动,长期存在会加速设备老化。电流异常:电力消耗的“隐形增长”,通过电流表监测,正常电机工作电流应稳定在额定值的±5%范围内。若电流出现周期性波动,可能是负载不均;若持续偏高,可能是绕组匝间短路。某制造企业能源审计显示,故障电机平均多消耗18%的电能,这种浪费如同水管漏水般持续损耗企业利润。
电机作为各种旋转机械的主要驱动设备,广泛应用于工业生产中的各个领域,一台大型设备或一条生产线往往需要几十台、甚至数百台的驱动和控制电机,哪怕只有其中一台电机发生故障,将导致整套设备、系统或生产线故障;而现代化大生产特别强调连续性,要求成套设备可靠,不间断地运行,由于设备运行的中断,哪怕仅仅几小时,其损失就可高达几十万、几百万甚至更多,严重的可能造成成套设备的报废。因此,与之配套的电动机安全可靠地连续运行,显得至关紧要。
本文从对各类在正常运行中的电机的各个敏感参数进行检测,指出其中出现的异常现象,并提出一系列用于诊断的方法和步骤,用以帮助电机使用方较早的发现问题,更快的解决问题;以避免由于各种微小的故障发现不及时导致的问题扩大从而造成设备的停机甚至损坏。
Part 1、电机故障的主要现象
电动机作为能将电能转换为机械能以供使用的用电设备,被广泛地应用于工业以及家用领域的基础。结构比较简单,由定子和转子两个主要部分,以及端盖、轴承、风扇等辅件构成。
在电机运行中,这些部件都有可能出现问题,有些是制造过程中的工艺不当或设计不当,有些是使用过程中的劳损或使用不当,这些问题都会造成各类的异常现象,综合起来有以下几类现象:温度异常、振动噪声异常、电参数异常等。
Part 2、各类电机的故障现象及机理
温度异常
电动机的主要发热部件一般为绕组以及轴承,具体到表象上的温度异常一般分为以下几类:轴承温度过高、绕组温度过高、机壳温度过高等。
轴承温度过高
电动机的轴承作为支撑转子的主要部件,如果出现温度过高而不解决,会导致电机轴承损耗变大,效率变低;甚至可能导致电机轴承咬死,造成电机突然失速;造成整套传统系统的损毁。因此,对电机轴承状况的监测至关重要。
造成轴承温度过高的原因一般有以下几类磨损:机械部件在长期的运行过程中必然会发生损耗,正常运行的电机应该每隔几年对轴承进行更换,这方面的懈怠可能造成轴承的过度磨损。过度磨损后的轴承会产生一系列的现象,如轴承温度过高、轴承振动变大以及轴承异响等。
缺油:电机的轴承中会添加润滑脂用以对轴承进行润滑,正常运行中的电机轴承内的润滑脂会逐渐损耗,当润滑脂损耗过大时,会造成润滑不畅,进而造成电机轴承温度显著升高。当发现轴承温度过高而无其他伴生现象时,应当停机检查电机的轴承情况。
其它:电机作为一个整体部件,各个部件的温度过高都有可能传导到轴承上而导致轴承温度过高,因此,当排查出轴承无异常后,应当着重检查问题轴承附近的电机各个部件的异常状况。
轴承温度显著升高的问题需要及时排查,因为这类问题如不及时解决,当轴承温度过高时,可能会造成润滑脂蒸发等现象,会大大增加润滑脂的损耗,在很短的时间内造成轴承的损坏甚至咬死,因此当发现轴承温度过高时,需要及时排查,避免造成进一步的危害。
绕组温度过高
作为电机电能转换为机械能为重要的部件,电机绕组的状态监控非常重要,通过对绕组温度的监控,能够反映很多问题,诸如轴承问题导致的负载过大、绕组绝缘受损、负载端异常等,都会导致电机的绕组温度过高。过高的温度会损害绕组的绝缘,传导到轴承上会加速轴承油脂的损耗;因此,对绕组的温度的监控也同样至关重要。
造成绕组温度过高的原因一般有以下几类:
负载异常:电机的使用方在选购电机之前会根据实际使用的情况选择一台合适的电机,在运行过程中的负载突然变化会导致电机的绕组温度发生明显的变化。一般负载的突然变化还会导致电机电流的突然变化。
散热异常:电机在运行的过程中,会产生各种损耗,其中定/转子损耗,铁耗都主要体现在绕组温度上,这就需要靠诸如机壳上的散热筋等部件将这部分发热耗散出去,当发现绕组温度过高时,可检查电机进风口或出风口是否有污物阻挡,散热筋是否有损坏等现象。
绕组老化:正常运行的电机内部温度一般较高,对于变频器供电的电机,还存在着谐波的问题,这些问题都会导致绕组以及磁钢等部件的老化,当老化达到一定程度时,就会造成电机性能的下降,电机从正常运行状况变成过载运行,绕组的温度就会显著上升,一般这类问题导致的绕组温度变化比较缓慢,不太容易发生温度的突然上升。使用兆欧表测量绕组对地绝缘电阻,正常值应>1MΩ(对于额定电压 380V 的电机,这一标准引自 GB 50150-2016《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》)。若绝缘电阻持续降低或出现漏电,可能是绝缘层受潮、老化或破损。例如,潮湿环境下运行的电机易因冷凝水侵入导致绕组短路。测量前需断开电机与电源的连接,并放电 3 分钟以上。电机启动时转速缓慢、发出异响或根本无法启动,常见原因包括电容失效(单相电机)、电源缺相、转子断条或机械卡死。例如,某用户发现水泵电机启动后跳闸,检查发现转子笼条断裂导致电流激增。对于频繁启动的电机,建议每季度检查启动电容容量,其衰减超过 20% 即需更换。
运行中散发烧焦味或可见烟雾,通常是绝缘材料过热碳化、绕组短路或润滑油脂高温挥发所致。此时必须立即切断电源,否则可能引发绕组烧毁。曾有案例显示,电机因长期过载运行导致漆包线熔化冒烟,修复成本超过新电机的 60%。在工业设备故障案例中,约65%的电机故障犹如潜伏的"定时炸弹",其根本诱因可追溯至维护工作的疏忽与滞后。这一触目惊心的数据背后,折射出预防性维护体系建设的严重缺位。通过构建系统化的状态监测机制,敏锐捕捉振动异常、温升超标、电流波动等早期"病理特征",企业能够将电机使用寿命延长30%以上——这相当于为每台设备额外注入数年的"青春活力"。更关键的是,这种前瞻性维护策略能将意外停机造成的"连锁反应"消弭于萌芽,避免每小时数万元的生产损失如决堤之水般倾泻。
当设备同时呈现多种异常征兆时,切忌头痛医头式的简单处置。这如同面对高烧患者仅给予退烧药,却忽视病灶的根治。此时亟需专业技术团队运用"全科医生"的思维,通过振动频谱分析、热成像检测等"诊断工具"进行综合会诊,从而揪出深藏的故障根源。对于维系生产线命脉的关键电机,更应构建故障树分析(FTA)模型这样的"预警雷达系统",运用布尔代数等数学工具量化评估各失效路径的风险值,将绝缘老化、轴承磨损等潜在威胁尽数标注在"风险地图"上。这种系统工程的思维,恰似为每台电机配备了全天候的健康监护仪,让隐性故障无所遁形。