电机与其他旋转机械一样,可能产生不平衡、不对中、机械松动、轴承故障及共振等问题,这些故障都可按照前面叙述的方法进行诊断。电机的电气故障,本质上讲,其原因还是机械的,是电动机电枢和定子的磁力不平衡造成的。这些故障可以分为与电枢相关的故障和与定子相关的故障,利用振动特性,可以很容易区分这两种故障。
电气故障形成原因
电气部分的故障主要由电磁原因引起,转子断条、电机转子偏心、三相不平、转子铁心松动变形、线圈开路或短路、转子气隙不均等导致的磁力不平衡引起电机振动
电气故障类型
电机特有故障包括:转子断条或裂纹、转子偏心、相位不平衡、转子或定子铁芯松动、转子弯曲或转子偏离磁场中心等。
电气动故障振动机理
电机运行时,转子在定子内腔旋转,由于定、转子磁场的相互作用,定子机座将受到一个旋转力波的作用,而发生周期性的变形并产生振动。由于定子三相绕组产生的是一个旋转磁场,它在定、转子气隙中以同步速度n0旋转。若电网频率为f0,则磁场同步速度n0=60 f0∕P,因此,作用在机座上的磁拉力不是静止的,而是一个旋转力,随转子旋转而转动,机座上受力部位是随磁场的旋转而在不断改变位置,当旋转磁场回转一周,磁拉力和电磁振动却变化2次
当电机上部磁极通过(+)电流产生磁场时,反方向磁极通过(-)电流产生磁场,这可以保证电动机相反磁极上产生的磁场强度平衡或相等,如果电机转子处于电动机磁极中间,在电枢和定子之间就不会产生径向不平衡磁力;若电机转子处于偏心状态,则会造成不平衡磁力振动。
电气故障诊断
测试电动机振动以确定电气故障时,电动机必须在一个合理的载荷下运行。建议做电机测试时,电机载荷不小于***大额定载荷的75%。磁力不平衡造成的振动幅度取决于电动机电流产生的不平衡磁力强度。电动机空载时不会产生足够的电磁力来显示潜在的电气故障。
既然电枢必须通过气隙来感应磁场,就会有能量损失,电枢跟不上旋转的磁场,因此,感应电动机有一个差频,它等于定子磁场的旋转频率同电枢旋转频率的差值。例如二极电动机的磁场转速为交流电频率,即3000 RPM (50 Hz),电枢转速为2950RPM,差频就是50 CPM(3000-290 = 50)。实际上,任何感应电动机,随着负荷增加,差频逐渐变大。
机械故障和电气故障产生的振动频率有时十分相似,如二级电机的转频和电机磁场旋转频率,因此,选择频带宽度和分辨率谱线这些频谱参数就显得尤为重要,选择的参数必须可以区分这些频率成分。