杨馨

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 2018011

摘  要：三相异步电动机是污水处理厂常见的设备，针对故障进行维修是机电维修人员的技能。结合笔者所学知识和历次维修实践总结了三相异步电动机常见故障，分析了造成故障的原因，并且介绍了检查排除故障的一些方法，以提高维修效率。

       维修三相异步电动机是污水处理厂机电维修人员的一项基本技能。由于污水处理厂环境比较复杂，三相异步电动机经常受到进水、短路、老化、各种化学药品腐蚀以及误操作等影响，会引起多种多样的故障。虽然一般来说普通机电维修人员只要找出损坏的位置，通过换零件使电动机恢复正常运行即可，但对于一些人特别是新入职的维修人员来说，如果没有明确的接线图， 维修会有一定困难，有时会无从下手。同时， 操作不慎也可能造成电动机二次损坏，甚至引起触电事故。笔者对电动机无法转动的原因进行分析，并归纳各种排除故障的方法，以提高维修效率。

2.1原理和系统结构

       三相异步电动机是根据电磁感应原理发明的一种设备。它一般分定子与转子两部分，当电动机的三相定子绕组（各相差120°电角度）通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路）。载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电动机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电动机旋转方向与旋转磁场方向相同。相较于同样大小的单相电动机，三相异步电动机一般具有功率大的优势，所以在污水处理厂几乎处处可见。

       在污水处理厂中,三相异步电动机一般用作水泵，也有用作其他设备的动力部分，比如污泥脱水机、隔栅和螺杆等。在用作水泵时，若功率较小且临时架设，用完后就拆除，只需将其简单接入电路即可,不需要再安装继电控制回路。在其他情况下，对于三相异步电动机电路，一般从电学意义上来说，分主回路与控制回路两部分。主回路就是电动机本身运行的回路，控制回路一般有两种形式。普通的控制回路一般有按钮开关、紧急停止按钮、接触器控制触头、指示灯、接触器线圈、时间继电器、中间继电器和热继电器等，有时还带有故障判断回路，比如漏油指示电路。随着科技的发展，出现了一些精密设备，比如变频器（VFD）与可编程逻辑控制器（PLC），给控制回路带来了新的精密的控制方法。这些新的精密设备为了准确控制交流输出，有时还有直流控制电路，并用电位器控制这个电路，或另有接触屏进行控制。从空间分布来说，供手动操作的起动停止按钮、电位器和供查看运行情况的电压/ 电流表等元件和供维修或发生严重故障时用来断电的紧急停止按钮，以及VFD、PLC控制用的接触屏、电位器等，分布在电动机控制柜或电箱外壳上，其他接触器、继电器、变频器和PLC等在控制柜里，从控制柜到电动机本体需要连接端子排。

2.2常见故障及原因分析

        对于不需要控制回路控制的电动机，比如临时架设的潜水泵等，常见的损坏有两种情况：一种是由于吸到杂物，造成过载，继而导致过热、烧坏线圈，引起短路或相线接地；还有一种是搬运时不注意，拉拽电缆线力量过大，造成的各种电缆损坏，引起短路、漏电或纤芯断裂。

对于由电箱或控制柜控制的电动机，造成故障的人为因素主要有两个：一是垫片、弹簧垫片或螺母在安装时遗漏，卡在接线桩头之间，引起短路；二是安装时，触头没有拧紧，造成接触器触头或端子排等产生电火花，终烧坏电路或造成电动机输入的三相电缺相。

       排除人为原因，对控制柜或电箱外壳上的设备来说，老化、风化和锈蚀等是常见故障原因， 它们会造成这些设备断路、接触不良以及急停开关内的弹簧失去弹性等。对于电箱内部设备，进水、连接各元件的导线或铜排短路，由于积灰引起的接触器无法吸合，是导致其大面积损坏的原因。对于电动机本身，由于化学腐蚀引起的老化或被杂物卡住，是造成其无法转动的原因。这些故障如果存在时间过长，或出现在一些大功率电动机设备上，还会引起电路过载发热，造成绕组烧坏，引起短路或相线接地。

3.1无控制回路的三相异步电动机

       对于不需要控制回路控制的三相异步电动机，在使用之前要先检查电缆情况，并用兆欧表（即摇表）检测相线与金属外壳或者地线（PE 线）间电阻，若电缆有明显的损坏点，或兆欧表检测出相线与金属外壳间电阻过小，则可证明该电动机已损坏，需返厂维修。

3.2普通三相异步电动机

       对于那些由控制回路来控制的三相异步电动机，首先要确定是否有误报故障的情况，比如在之前维修时按下紧急停止按钮，修复完成后未重新复位，一般也会在控制中心有故障信号，但此时三相异步电动机或控制回路并没有损坏，只需要将开关复位即可消除故障信号。

       若确认没有误报，同时上一级电气装置没有损坏，即电箱输入电压正常，对于普通方式控制的电动机，则可按先机后电、先主后辅的大致顺序来排查各个设备的故障。首先根据先机后电，对电动机本身进行排查，尝试按下电动机起动开关，用耳朵听电动机动作情况，如电动机振动或嗡嗡发响但不转动，则可确定存在机械部分的问题。此时，将电动机风叶罩打开， 尝试拨弄风叶，如无法拨动，则拆除风叶，用管钳或扳手拨动转轴，若仍无法拨动，则查看管子，清除其他杂物（针对水泵），或查看电动机转轴带动的其他机械零件是否断裂或卡住，消除由机械原因引起的堵转。

       若机械部分无堵转，或堵转已排除，电动机仍无法运转，那就按照先主后辅的原则，先检查电动机主回路是否存在短路、相线接地的问题。先拉掉电闸，将电动机接线盒拆开，用测电笔或万用表检测是否正确切断电源，然后拆除各条接连线，在拆之定要首先记下线号或线色，或用电工胶布做好标记，以便检查后无误地将电源线接回电动机。再拆除各个接线桩头间金属导条，否则可能会由于原先电动机星形或三角形接法干扰短路检测情况。之后就可以使用绝缘电阻表进行测量。为了好地说明测量顺序，下图所示为实际的接线盒照片，并对其中的桩头进行编号。其中PE为接地桩头，U1、V1和W1为进线桩头，U2、V2和W2为连接桩头，将接在U1、V1、W1与PE之间，如检测出任何接近0，则说明有相线接地情况，电动机已烧毁，然后接在U1、V1和W1两两之间，如检测出任何接近0，说明电动机存在短路情况，后将接在U1、V1和W1与U2、V2、W2左右两边，一般会大致如U1－U2，V1－ V2，W1－W2循三匝线圈，一一对应检测出三组接近0的数据。若不是这种情况，则线圈有问题，需要换。

       若电动机本身没有损坏，将接在进线任意两个接头上和进线与地线间，如测出接近0，则进线已烧毁，需要换，或控制柜其他地方有短路，需要一一排除。在某些情况下，如果测出穿线管仅有一根导线异常，同时该电动机需要急用的话，有的修理工可能不规范地将损坏相线与原先接地线进行互换，用原有接地线临时替代损坏相线功能，以减少电动机停用时间。此时接地的可靠性得不到保证，甚至可能给电动机使用者带来危险，千万不能这么做。

 

图1 接线盒参考

       在检测完电动机本身与进线后，如果没有故障，则将连线重新接好，注意如果电动机本身没有短路损坏，则在接线前需要清理桩头上的垫片、弹簧垫片或螺母等杂物，否则可能因其没装上桩头，反而卡在桩头或导线之间造成短路，引起电动机二次损坏。然后转到控制柜或电箱，首先检查各个电器元件外观是否正常，如有明显老化、烧毁或进水的，则行换，再检测各个熔断器，看是否有损坏，如有则进行换。之后按下起动开关，看电动机是否可以点动，若可以，则是负责自锁的接触器坏了，需换；若不可点动，再用螺丝旋具按下主回路接触器，看电动机是否可以转动，若可以起动，并能保持旋转，那再检查开关本身和接触器线圈，具体找到坏点进行换。若起动瞬间热继电器切断电源，则有可能是热继电器本身坏了或是缺相，那就检查各接线端子排是否有松动，若有则一一拧紧。若长时间无法拧紧，则说明接线端子排螺丝已经损坏，需换；若仍无法排除，则检查热继电器本身。注意若要换热继电器，换后要重起电动机，要将热继电器拨码拨回原来的档位， 否则可能无法起动，甚至造成多问题。

       检查完热继电器，还应该检查时间继电器。首先检查旋钮，查看是否松脱，如果松脱，则继电器内部弹簧已经损坏。若弹簧正常，然后再将继电器拆下，拨动旋钮到一定时间，检查延时接通和延时断开触头是否处于断开和接通状态，否则该继电器已失效。这两种情况均需要换时间继电器。

       如果检查完各接触器、继电器和端子牌无故障，电动机仍无法起动，则还应该检查故障回路， 有时由于故障回路元件损坏，会产生错误的故障信号也会锁死接触器或继电器，造成电动机无法起动。

3.3VFD或PLC控制的三相异步电动机

       对于VFD或PLC控制的电动机,由于变频器（VFD）与可编程逻辑控制器（PLC）种类较多， 操作方式各不一样，故障时显示的故障代码也有区别。所以普通维修工如果没有针对性地学过具体变频器（VFD）或可编程逻辑控制器（PLC）控制方法，仅能从外表上察看是否损坏，对大部分故障需要核对故障代码，还须查看说明书和网络，甚至需要联合生产厂家专业人员重新进行调试才能解决。所以对于这些精密器件，具体的维修方法非常专业，这里仅作简要探讨。一般而言，如果有电流输入，且VFD或PLC本身没有严重损坏的情况下，VFD或PLC能启动，并能通过指示灯或显示屏显示相应的错误，可以通过网络或手册查阅错误的原因。如果问题不是出在VFD 或PLC硬件或控制程序的话，则尝试拆除报错的信号线或输出线，看是否依然报错。如果能消除错误，则与修普通电动机类似，循线排除各零件故障。注意如果错误与电动机本身短路或相线接地有关，此时也需要用摇表确定具体故障位置，然而与普通电动机不同的是，在测量前，除了断开进线与三相异步电动机连接的一头外，务必要将其连接VFD或PLC的另一头也断开，否则因为摇表中有一个小发电机，摇的过程中会反送电，可能烧毁VFD或PLC。

4.1产品简介

       ARD该系列低压电动机保护器，具有过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转等保护功能。可与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。应用范围：可广泛应用于煤矿、石化、冶炼、电力、建筑等行业的配电领域。

4.2产品选型

产品功能

 5结束语

[1]吴一帆.污水处理厂三相异步电动机常见故障和维修[J].时代电气，2020，06：71-73.

    杨馨，女，本科安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为电动机保护器的设计与应用