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电压、电流异常对异步电动机运行可靠性的影响
2026/01/19

一、电源电压异常的原因、危害和处理措施

电压监测反映电源供电情况,电机发生欠压或过压一般有两方面原因,

1、电源电压波动,导致供电电压波动,造成电机输入电压波动;

2、多台用电设备同时启动运行或电机短时过载,导致欠压,同时停止工作时,造成供电电压陡增,导致过压。

电机的运行电压过高或过低,都会对电机运转产生不良影响。

当运行电压高于额定电压的10%以上时,铁芯磁路饱和,主磁通增加,使激磁电流增加为电压增加值的几倍,从而使定子电流增大,电机过热烧毁。

当电压低于额定值的5%以下时,电机转矩随电压平方关系下降,使起动转矩下降很多,电机起动缓慢,带载情况下,甚至起动不起来;

正在运行的电机,如果在重载或额定负载下运行时,转子需要保持必须的电磁转矩来平衡负载阻力矩,迫使转子电流增大,导致定子电流随之增大,造成电机过热,甚至烧毁电机。

电机低电压起动和运行的情况较多,这时应尽量减轻负载或间歇使用。

标准规定,电动机的电压允许在+5%~-5%的额定电压范围内波动。如电机的额定电压为380伏,允许电机在电源电压360~400伏之间长期运行


二、电机电流异常的原因、危害和处理措施

电流监测反应电机的用电情况。电流异常一般分以下三种情况:

1、电流大,电机运行电流超过电机的额定电流值时,首先检查电机的供电情况,如果运行电压正常,说明电机负载发生了异常变化,轴承磨损、缺油、传动机构配合异常均会造成电机负载变大;其次,电机绝缘损伤,导致电机相间短路或者对地短路,造成过流,这种情况下,电流的平衡度会相差很大,故障表现为电流大且不平衡。

2、电流小,当电机的传动机构与负载连接发生松脱时,运行电流会明显变小。此时,应检查负载的工作状况是否良好。

3、电流偏差过大,引起电流偏差过大通常有三类原因:

a)电源的问题,供电电压不平衡会直接导致三相电流不平衡,此时,应对电源进行检修,保证输入电压平衡。

b)绕组绝缘老化,电机长期运行后,绕组绝缘老化,造成绕组绝缘的参数发生变化,导致电流不平衡,这种情况下应检查绕组的匝间绝缘及对地绝缘情况,查找绝缘薄弱处,通过加强绝缘或重新更换绝缘进行解决。

c)绕组的绝缘损伤时,电机的某一相或两相电流会明显增大,应立即停机,检查绕组的相间绝缘以及对地绝缘故障点,进行补强修复。

电机运行过程出现异常情况,运行电流会出现比较明显的变化。因此,当电机运行电流与额定值偏差超出+5%-30%,或者三相不平衡超出10%时,电机负载运行可能出现异常,需要检查电机的运行状况。


三、三相异步电动机空载电流检测及故障解析

1 笼型三相异步电动机的空载试验概述

   笼型三相异步电机的空载试验是给定子加额定频率的额定电压,进行的无载运行试验,其目的主要有:1)检查电机运转的灵活情况,初步判断噪音和振动是否符合要求。2求电机额定电压时的铁心损耗和在额定转速时的机械损耗。3)可绘出空载电流和空载电压之间的关系曲线,即电机的磁化曲线,以此反映电机电磁设计和相关原材料质量及加工工艺的实际情况。如铁心材料的性能和几何尺寸、定子绕组匝数及形式、定转子气隙的大小等参数选择是否合理、检测批量生产中的电机是否有异常变化等。

   笼型三相异步电动机的空载电流主要包括励磁电流和空载时的有功电流,其中约90%为励磁电流,用于产生旋转磁场,看作无功电流,影响电机的功率因数COSφ,其大小与电动机端电压和铁芯设计磁密有关;设计时,磁密选择过高或电机运行时电压高于额定电压,会造成铁芯饱和,励磁电流明显增大,对应的空载电流较大,功率因数低,所以空载损耗就大。其余10%为有功电流,用于空载运转时的各种功率损耗,影响电机的效率η。对于绕组截面为定值的电机来说,电机空载电流大,允许流过的有功电流就会减小,电机带负载能力会降低。

2 笼型三相异步电动机的空载电流的基本规律

   电机空载电流无统一标准,其大小与电机的容量,结构形式,铁芯质量,极数以及电机的生产加工工艺和装配质量有关。电机设计时可计算出空载电流和功率损耗,空载试验时与之比较,看电机是否正常。其常见故障主要分为:电流过大,过小和不平衡。

   在一般正常同型号,同功率情况下,电机的额定电压越高,额定电流越小,相应额定电压下的空载电流也越小;额定电压越低,额定电流越大,相应额定电压下的空载电流也越大。连续运转的小型笼型三相异步电动机空载电流一般为额定电流的30%—70%,损耗为额定功率的3%~8%,其中小功率电机铜耗占比重较大,大功率电机铁耗占比重较高。

空载电流

3  笼型三相异步电动机的空载电流常见故障表现

3.1 空载电流大

   造成空载电流大的原因:

1)定子绕组匝数少于正常值。

2)定、转子之间的气隙较大。

3)铁心硅钢片质量较差(出厂时为不合格品或用火烧法拆绕组时将铁心烧坏)。

4)铁心长度不足或叠压不实造成有效长度不足。

5)因叠压时压力过大,将铁心硅钢片的绝缘层压破或原绝缘层的绝缘性能达不到要求。

6)绕组接线有错误。如应三相星接接成角接(空载电流是正常值的3倍以上)、并联支路数多于设计值(例如应1路串联实为2路并联,或2路并联实为4路并联,此时电流将成倍数地增长)。

7)额定频率为60Hz的电机通入了50Hz的交流电(所加电压仍为60Hz的额定数)。此时空载电流理论上将是正常值的1.2倍,但由于电机设计时一般将额定电压时的铁心磁密选择在磁化曲线的“膝部”,即线性部分以上,所以实际上要大于1.2倍,实测数据表明,最高可达1.7倍以上。

8)电源电压高于额定值。在额定电压附近,特别是高于额定电压时,空载电流与电压的平方,甚至3次方成正比,所以空载电流的增加将远大于电压的增加。

3.2 空载电流小

   绕组空载电流较小的原因与较大的原因大体相反。主要是绕组的每相串联匝数增多造成,如电机绕组的并联路数减少,应△接的绕组结成Y,会使电机的空载电流呈倍数关系减小。另外空载电流小的原因,也有可能定子为异电制,同一频率下,电压高的定子错当成电压低的定子使用,此时,堵转电流相应也降低,比较明显,更换定子即可解决;另一种为转子外径大,这种情况下,将造成定转子间的气隙减小,电机易造成定转子相擦,一般通过车转子解决。此时,堵转电流变化不明显,空载电流减小较多,例如:YT2H160M-4电机转子外径粗0.5mm,电机堵转电流降低15%,而空载电流降低30%左右。

3.3 空载电流不平衡

   当三相电源对称时,长时间运转的异步电动机在额定电压下的三相空载电流任何一相与平均值的偏差不得大于10%。如果三相电压平衡,而三相空载电流不平衡,且改换电源相序后三相空载电流不平衡的情况仍然不变(某相电流仍大),且运行时有嗡嗡声,则表明该电动机有缺陷。造成三相空载电流不平衡的原因有:(1)定子三相绕组不对称;(2)气隙严重不均匀或磁路不对称。如果三相绕组电阻平衡,或三相堵转(短路)电流不平衡度比空载电流不平衡度显著减小,则表明空载电流不平衡是由于气隙不均匀所造成;反之,则表明定子绕组不对称。新出厂电机空载电流的平衡度一般控制在5%以内,超出5%,即可认定为空载电流不平衡。如果空载电流不平衡是由三相直流电阻不平衡引起,一般为焊头虚焊或电缆头接触不良造成。如果三相直流电阻平衡而空载电流不平衡,通常是部分绕组接反或嵌错槽造成,也有可能是三相绕组各槽匝数分布不均造成,这种情况下,定子需重新接线或嵌线。交流电机空载损耗大且空载电流不平衡,表明绕组各并联支路的匝数不相等,或者是少数线圈有局部短路现象。

4 笼型三相异步电动机电流与电压和功率的关系

   空载电流是随着电压上升而上升,随着电压下降而下降。电压偏低时,负载状态下,电磁力矩降低,转差率增大,转子和定子电流都增大;空载状态下,转差率基本不变,空载电流减小。电压偏高时,负载状态下,电磁力矩增大,转差减小,负载电流减小;空载状态下,电流随电压的升高而增大。

   笼型三相异步电动机的额定电流与额定电压的关系有以下规律:三相二百二电机,千瓦三点五安培。 常用三百八电机,一个千瓦两安培。低压六百六电机,千瓦一点二安培。高压三千伏电机,四个千瓦一安培。高压六千伏电机,八个千瓦一安培。








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