感應電機定轉子發生故障怎么判斷？
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如何排除感應電機轉子故障呢？轉子故障有哪些？ 
轉子溫度過高，離心負荷過大，及轉子制造過程中的缺陷（間隙和氣泡以及不合格的鑄件澆鑄和金屬焊接技術）都會導致轉子故障。離心負荷過大在感應電機啟動過程中最為常見，生產制造缺陷則會導致導體電阻過高，從而引起過熱。轉子本體故障一般表現為：軸彎曲、不平衡、軸裂紋、不對中以及偏心等。轉子不平衡時，轉子質量偏心，會產生同轉頻的周期性激振力導致電機振動增大。電機轉子在加工過程中留下的傷痕在運行中，會出現裂紋，嚴重時會導致轉子斷裂的災難性故障。偏心分為靜態偏心和動態偏心以及混合性偏心，轉子發生偏心故障時會產生不平衡磁拉力，從而引起振動。轉子溫度分布不均使得轉子發生熱彎曲時，振動加劇，會導致定轉子之間發生碰摩，最終損壞感應電機。 2.1 轉子斷條故障分析 轉子斷條故障發生后，定、轉子電流都不對稱，感應電機轉矩失衡，其脈動成分也增加。斷裂的導條阻抗無窮大，導條的電流為零，電機轉矩總量會減小并且不對稱的轉子電流氣隙的磁場發生變化，形成反向旋轉的磁場，因而電磁轉矩也為反向，正負轉矩相互抵消，感應電機的有效轉矩就相應的減少。這種故障會引起電流和電磁轉矩的振蕩，在轉動慣量較大時（恒定速度），該故障現象更引人注目。當轉動慣性較小時，振蕩發生在機械轉速和定子電流幅值上。斷條發生后，通入電流以后，啟動時間明顯延長。隨著斷條根數的增加，轉矩也在變小，脈動成分增加，波動性變大。轉子故障后如果電機繼續運行，與斷條相鄰的籠條和與斷條空間位置對稱的導條電流會突增，導條溫度也會急劇升高，斷條相鄰和相對籠條受到更大的應力，更易斷裂。發生斷條后，很多電氣量都或多或少發生相應的變化。電機起動時間變長，有效力矩減小，轉差變大，感應電機振動和噪聲增強，定子電流波動，電機局部升溫。 感應電機定子故障是最常見故障之一。本文主要分析定子鐵芯、定子繞組匝間短路和繞組絕緣三類故障的形成原因。如何排除感應電機的故障呢？ 1.1 鐵芯故障 感應電機定子鐵芯是用硅鋼片夾緊鐵芯固定在定子支架上，正因為這個結構，如果損傷了定子鐵芯，就會形成定子片間短路。定子出現高溫、大環路電流、絕緣材料高溫分解現象。流過鐵芯短路位置的電流不斷增大。大到一定程度，定子鐵芯硅鋼片就會被熔化，導致定子槽中絕緣繞組被燒化，此時必須更換線圈。此種故障產生原因多為制造缺陷，電機劇烈振動導致的電機定子鐵芯片間絕緣損壞也是故障誘因之一。 （1）鐵芯多點接地故障。當鐵芯多點接地發生故障后，會伴隨很多奇特的現象，如：繞組過熱、絕緣損耗和老化、接地線路被燒斷、鐵損增大、鐵芯過熱。（2）鐵芯過熱故障。鐵芯過熱故障的原因通常包括：不正常接地、絕緣損壞、定子繞組匝間短路、過載運行等。鐵芯過熱多發生在夾件與鐵芯上。 1.2 繞組絕緣故障 感應電機的故障往往是由于繞組絕緣空洞或混有雜質等缺陷造成的。絕緣缺陷主要是生產過程中造成的，因此電機的運行狀況與使用壽命與生產工藝息息相關。絕緣缺陷和絕緣老化導致的絕緣故障都表現為電機內活動性放電量增加，通過一些檢測實驗可以獲得絕緣老化的一些數據參數，通過分析能夠判斷絕緣老化的程度和原因。 1.3 定子繞組匝間短路故障 定子繞組匝間短路也是感應電機常見故障之一，故障原因主要有生產工藝不合格和不正常的運行兩個方面引起。 1.3.1 定子故障的發展過程 感應電機定子故障的最初階段，電機仍可正常運行，功率、電壓及震動也都在正常范圍之內，但此時電機定子磁場已發生改變，定子電流中可以檢測到故障特征。這里我們采用了定子電流法診斷感應電機定子故障，隨著故障的惡化，電機正常運行受到影響，震動加劇，輸出轉矩波動，電機工況異常，故障即將爆發。再進一步發展，更多的絕緣被損壞使得短路故障加劇，劇烈震動，定子溫升劇增使得電機無法正常運行。 1.3.2 定子故障后果 （1）定子匝間短路引起電機機身和機座振動。感應電機一旦發生故障，電機機身和各零部件都會出現振動，振幅超過臨界值會造成定轉子的摩擦，嚴重時會損毀電機，甚至危害人身安全。感應電機發生匝間短路故障時，電機機身發熱造成的不對稱以及點磁拉力不平衡都會引起電機振動。 （2）短路故障引起各電氣量變化。定子繞組匝間短路致使絕緣損壞，相當于定子繞組中有效匝數減少，電磁場發生變化進而導致電機運行電氣量（轉速、轉矩、電壓、電流，磁鏈等）的改變，定子電流中表現為偶次諧波分量的出現以及奇次諧波含量的變化，該變化會隨著故障程度的加深而不斷演化。感應電機的氣隙磁場受勵磁電壓的影響，與負載是否對稱無關。定子狀態健康的電機，當電源三相對稱時，氣隙磁場完全對稱，定子繞組不出現偶次諧波分量。匝間短路后，氣隙磁場不再對稱，會導致偶次諧波成分（如2次諧波）的出現。 定子繞組與電源接通，定子繞組中流過的對稱的三相電流，基波旋轉磁動勢也相應地會在氣隙中建立起來，其同步轉速由電網頻率和電機繞組極對數共同決定，即： （3）定子繞組匝間短路故障的機理分析。感應電機定子繞組三相存在120°的相位差，并且在時間和空間上對稱分布，該結構的作用是既可以使由三相對稱電流產生的氣隙磁場達到基本正弦的要求，又可以使各個線圈磁勢中的低次諧波與間諧波（分數次）相互抵消。處于正常狀態的感應電機，定子電流中的主要頻率分量是基波分量。但是考慮到制造工藝不合格、材料不達標、安裝不正規等原因，實際的感應電機三相繞組不可能完全對稱，這會導致定子電流中2 次或3 次諧波成分的出現。電機定子繞組發生短路故障時，三相繞組不對稱性加劇，表現在氣隙磁場中為較強的空間諧波，在定子電流中則是較強的時間諧波成分，三相繞組不對稱性的加劇使得定子電流中奇次和偶次諧波增強。定子繞組匝間短路故障會改變原有諧波成分的能量，并且其它頻率的諧波成分也會增多。定子繞組發生匝間短路故障后在繞組電感中也表現出變化，根據磁鏈與電流的相互關系可以給出定、轉子中的感應電流的變化。 |
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