电机故障有哪些？电机诊断 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡。 电机故障有哪些？电机诊断 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡。

电机故障有哪些？电机诊断

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了解电机故障

定义：什么是电机故障？

电机缺陷 电机故障和失效包括机械问题（轴承故障、转子与定子接触不良、轴问题）、电磁问题（转子断条、定子绕组故障、气隙不规则）以及机电混合问题。这些缺陷会产生特征性故障。 振动 以及可通过以下方式检测到的电信号 振动分析, 电机电流特征分析（MCSA）和热成像。.

电动机是工业设施中最常见的设备之一，其故障会导致大量的计划外停机时间和维护成本。了解电动机特有的故障模式和诊断技术有助于及早发现故障并进行计划性维护，从而防止灾难性故障并提高电动机的可靠性。.

电机故障的分类

1. 机械缺陷（所有旋转机械的常见问题）

  • 不平衡: 转子质量不对称，1×振动
  • 轴承故障: 最常见的电机故障（约占电机故障总数的 50%）
  • 错位: 电机与负载联轴器不对中，振动倍数为2倍
  • 机械松动: 安装松动、端盖松动或转子部件松动
  • 轴问题： 弯曲或开裂的轴

2. 电磁缺陷（运动特异性）

转子电气缺陷

  • 转子条断裂： 鼠笼式转子导线断裂（10-15% 电机故障）
  • 端环破裂： 连接转子条的短路环出现断裂
  • 转子孔隙率： 铸造转子中的空隙会影响其电气性能
  • 高阻力接头： 钢筋与端环连接不良

定子电气缺陷

  • 绕组故障： 绝缘击穿、匝间短路、相间故障（电机故障的 30-40% 类）
  • 接地故障： 绕组绝缘失效至框架
  • 线圈损坏： 热降解、机械损伤、污染

气隙问题

  • 偏心转子： 制造或磨损造成的气隙不均匀
  • 擦： 轴承故障或不对中导致转子与定子接触
  • 磁力： 气隙不对称导致的磁力不平衡

3. 复合型机电缺陷

  • 散热问题： 过载、通风不良或电气故障导致过热
  • 通风问题： 冷却风扇堵塞或损坏
  • 电气与机械的耦合： 电气故障引起机械振动，反之亦然

电机缺陷的振动特征

转子条断裂

最重要的运动特异性缺陷之一：

  • 频率： 跑步速度附近的边带，间距为±(滑移频率)
  • 图案： 1×±fs，其中fs=滑差频率（对于60 Hz电机，通常为1-3 Hz）
  • 调幅： 电流和扭矩以 2 倍滑差频率波动
  • 负载依赖性： 负载下边带更加明显
  • 进展： 随着更多小节断裂，振幅增大。

定子问题

  • 频率： 2倍线路频率（60赫兹电机用120赫兹，50赫兹电机用100赫兹）
  • 原因： 绕组故障引起的磁力不对称
  • 额外的： 可能会出现线路频率的谐波
  • 电磁噪声： 两倍线路频率处可听见的嗡嗡声

偏心转子（气隙变化）

  • 频率： 极点通过频率及其谐波
  • 图案： （杆数 × 运行速度）± 运行速度
  • 磁不平衡： 即使机械平衡，也会产生径向振动。
  • 综合效应： 机械式（偏心率）和电磁式（磁阻变化）

检测方法

振动分析

  • 标准FFT： 识别机械缺陷和电磁频率
  • 边带分析： 对检测转子条和气隙问题至关重要
  • 方位频率： 包络分析 用于轴承缺陷检测
  • 趋势： 跟踪振幅随时间的变化以检测正在形成的断层

电机电流特征分析（MCSA）

  • 分析电机线路电流频谱
  • 无需振动传感器即可检测电气故障
  • 对转子条和定子绕组故障尤其有效
  • 可以在线完成，不会中断运营。
  • 补充振动分析

热成像

  • 红外摄像机可探测热点
  • 绕组故障显示出局部加热现象。
  • 通风堵塞处表现为高温区域。
  • 轴承问题表现为轴承温度升高
  • 过载情况下通常会出现温度升高。

电气测试

  • 绝缘电阻： 兆欧表测试显示绕组劣化
  • 极化指数： 表示绝缘状况
  • 耐压测试： 验证高压下的绝缘完整性
  • 当前余额： 测量各相电流（不平衡表明存在问题）

常见电机故障统计数据

了解相对频率有助于确定监测的优先顺序：

  • 轴承故障： ~50% 电机故障
  • 定子绕组故障： ~30-35%
  • 转子缺陷： ~10-15%
  • 外部因素： ~5%（污染、环境等）

预防性维护策略

状态监测

  • 每季度或每月振动调查
  • 对关键电机进行持续监测
  • 热成像调查（每年或每半年一次）
  • 电机电流分析（周期性或连续性）
  • 分析所有参数的趋势，以便及早发现变化。

日常维护

  • 润滑： 按计划对轴承进行重新润滑（通常为 6-12 个月）。
  • 清洁： 清除冷却通道中的灰尘和碎屑
  • 拧紧： 检查安装螺栓和端子连接
  • 检查： 目视检查是否有损坏、过热或污染
  • 测试： 定期绝缘电阻测试

平衡与协调

  • 保持良好 平衡质量 尽量减少轴承载荷
  • 精确度 轴对准 驱动设备
  • 定期（每年或维护后）检查对准情况

根本原因分析

当电机发生故障时，找出根本原因以防止再次发生：

轴承故障

  • 调查： 润滑是否充分、污染源、对准情况、振动水平
  • 常见原因： 润滑脂过多、润滑脂类型错误、未对准、振动过大

电气故障

  • 调查： 运行条件、电压质量、占空比、冷却充足性
  • 常见原因： 过载、电压不平衡、单相运行、冷却系统堵塞

机械故障

  • 调查： 负载特性、安装质量、运行环境
  • 常见原因： 冲击载荷、错位、安装不当、环境污染

行业应用与标准

  • NEMA MG-1： 电机性能和测试标准
  • IEC 60034： 国际电机标准，包括振动限制
  • IEEE 43： 绝缘测试标准
  • ISO 20816： 电机振动严重程度标准

电机故障在工业设备故障中占有相当大的比例。通过了解机械、电气和电磁故障的独特特征，并结合振动分析、电流分析和热成像等综合状态监测技术，可以实现早期故障检测和预测性维护策略，从而最大限度地提高电机可靠性并最大限度地减少计划外停机时间。.

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