电动机故障大体上可分为电气故障和机械故障两大类。有些故障的原因可通过其所反映的现象，利用人的感官很容易地确定，例如某些异常的噪声;有些则需要利用仪器设备，并结合使用者的经验综合判定，必要时还需对故障电机进行“ 解剖”。下面介绍这些方法，其中涉及的大部分仪器仪表的选用和使用方法在本章前面已经介绍，没有介绍的将在以后逐步给出。

1. 3. 1通电后不起动或缓慢转动并发出“嗡嗡”的异常声响

(1) 电源电压过低。其原因有以下几个方面：

① 供电电源电压过低。

② 电源线电阻过大(较长或较细），造成压降过多，使电动机所得到 的电压过低。

③ 对使用降压起动的，降压数值超过了所需起动转矩的电压数值。

④ 三相绕组本应接成三角形的，接成了星形。

(2) 配电设备中有一相电路未接通或接触不良。问题一般发生在熔 断器、开关触点或导线接点处。例如熔断器的熔丝熔断、接触器或空气开 关三相触点接触压力不均衡、导线连接点松动或氧化等。此时电流将严 重不平衡。

(3) 电机内有一相电路未接通。问题一般发生在接线部位。如连接片 未压紧(螺钉松动)、引出线与接线柱之间垫有绝缘套管等绝缘物质、电机内 部接线漏接或接点松动、一相绕组有断路故障等。此时电流将严重不平衡。

(4) 绕组内有严重的匝间、相间短路或对地短路。此时电流将不平衡。

(5) 转子有严重的“细条”或“断条”故障。对于绕线转子,有短路、断 路等故障。此时电流将不平衡。

(6) 定、转子严重相擦(俗称“扫膛”)。

(7) 起动时所带负载过重(负载本身或传动机构等原因）。

3.3. 2起动时，断路器很快跳闸或熔断器熔体熔断

起动时，断路器很快跳闸或熔断器熔体溶断，在很多情况下是负载的 原因，例如负载过重，包括意外的机械阻力(例如传动机构中进人异物）和 调整不当(例如鼓风机的风门开启过大)等。下面讲述的是排除负载之外 的内容。

(1) 3.3.1项所述的(2)、(3)、(4)、(6)。

(2) 电源电压过高，造成起动电流较大，需调低电压。

■ (3)断路器瞬肘过流保护设定得较小，需重新调整。

(4) 对于使用计算机采样(电流)的，采样时刻距通电时刻的时间较短。

(5) 使用热敏开关作热保护元件的，将本应“常闭状态”为正常温度， 错认为“常开状态”为正常温度，或热敏开关本身损坏(原本就断路或线路 发生断路)。使用其他热保护元件的,元件本身损坏或线路发生短路或断路故障。这些问题在自动控制系统中比较容易发生。 3. 3. 3三相电流不平衡度过大

三相电流不平衡度过大，是指空载时超过±10%(电动机行业标准规 定）、负载(满载或接近满载）时超过±3% (非国家和行业标准规定，是电 机生产企业内部考核标准）。此时三相电压应平衡。

0. 三相电源电压不平衡度过大

三相电源电压不平衡度将直接影响到三相电流的不平衡度。在由国 际电工技术委员会（简称为“IEC”)技术资料转化成的国家标准GB/T 22713—2008《不平衡电压对三相笼型感应电动机性能的影响》中提到： 三相电源电压不平衡度对三相电流的不平衡度影响会因电动机的负载状 态不同而有区别，额定负载附近时，三相电流的不平衡度略大于三相电压 不平衡度;随着负载的减小，影响逐渐增大，当电动机空载运行时,将是三 相电压不平衡度的6〜10倍，例如三相电压不平衡度是1%，则电动机三 相电流空载电流的不平衡度将有可能高达6%〜10%。可见其影响之大。

确定三相电源电压不平衡度的方法是测量三相电源电压。如有可- 能，首先在电机与电源线连接的位置进行测量(一般在电机接线盒内的接 线端子上测量，应事先打开电机接线盒盖）。如测量结果证实确是三相电 源电压不平衡度较大，则继续沿着供电线路向配电柜的电源进线方向逐 级测量査找故障位置，如图3 - 66a所标出的顺序。

因在带电状态下进行测量，所以应高度注意安全，严格按相关规定进 行安全保护，例如穿戴绝缘鞋、配备监护人员等。

接触器的触点被电弧灼蚀后，会造成接触不良,是造成三相电压不平 衡的最常见原因。应经常检查,发现灼蚀较严重时尽快修理或更换，否则 将形成恶性循环。

0. 绕组有匝间、相间或对地短路故障

在确认电源正常的情况下，考虑绕组是否存在匝间、相间或对 故障。

1) 用绝电阻表检查绕组对地和相间绝缘情况

用绝缘电阻表测量各绕组对机壳和各相之间的绝缘电阻(见3. 2. 4)。对 1 〇〇〇 V及以下的低压电机，绝缘电阻>5 ΜΩ为完全合格，若不足5 ΜΩ，但 在0.5 ΜΩ以上，虽然可基本排除是绝缘的问题，但应对该电机绕组进行烘干 处理，然后再次进行绝缘电阻的测量，直至达到上述合格标准为止。

2) 无绝缘电阻表时，用指示灯或漏电保护开关检查绕组对地绝缘情 况(见 3. 2. 5)。

3) 用专用仪器检查匝间绝缘情况

检查匝间绝缘情况最有效的手段是使用本章3. 2. 6项介绍的“匝间 仪”。试验方法及判定标准如下：

' (1)试验时所加的冲击电压(峰值)按下式计算，结果取到百位数。

Uz = l. 4KUg

式中K——计算系数(见表3-2);

UG——电机成品耐交流电压试验值,17(； = 21^ + 1 000〇/>1为被 试电机的额定电压，V)。

表3-2交流低压散嵌绕组匝间冲击电压试验电压值的计算系数κ

例如，对一般运行的电机，当UN = 380 V时，L7G = 2t/N + l 000 = 2X 380+1 000 = 1 760 V，则 L7Z = 1· 4X1X 1 760 V=2 464 V，取到百位数后 为 2 500 V。

(2) 试验结果(显示波形)的判定。

此种试验方法是根据仪器示波器显示的波形曲线的状态，来判定绕 组是正常，还是可能有匝间、相间或对地短路故障。.

① 若两个绕组都正常时，两条曲线将完全重合，即在屏幕上只看到 一条曲线。如图3-67a所示。

① 若两条曲线不完全重合(严格地讲是未达到“基本重合”），有小'量 差异，但都很平稳，如图3-67b所示，可能是由下述原因造成的： ‘

a. 和总匝数相比而言，有极少量的匝间已完全短路(导体已直接相 连，形成电的通路，也称为“金属短路”）,这种故障一般在匝数较多的绕组 中出现。

b. 由于原始设计缺陷、加工工具缺陷、所用材料性能参数或生产工 艺波动等原因造成的，如定子铁心槽距不均、铁心导磁性能在各个方向不 一致、绕组端部整形不规则等。

α对于有较多匝数的绕组，其中一相绕组匝数略多或略少于正常值。

d. 对于多股并绕的线圈，在连线时，有的线股没有接上或接点接触 电阻较大，此时两个绕组的直流电阻也会有一定差异。

e. 由两个闸流管组成的匝间仪，在使用较长时间后，会因两个闸流管 或相关电路元件(如电容器的电容量及泄漏电流值等)参数的变化造成加

载时输出电压有所不同或振荡周期不同，从而使两条曲线产生一个较小 的差异，此时，对每次试验(如三相电机的三次试验)都将有相同的反应。 但应注意，该反应对容量较大的电机会较大，对容量较小的电机可能不 明显。

f. 仪器未调整好，造成未加电压时两条曲线就不重合。

g. 被试绕组与仪器之间的连线某些连接点接触不良，使相关线路直 流电阻加大。

② 两条曲线都很平稳，但差异较大，如图3 _ 67c所示。可能是由下 述原因造成的：

a. 两个绕组匝数相差较多或其中一个绕组内部相距较远(从线圈匝 与匝的排列顺序上来讲较远，例如总计100匝的绕组中的第1匝和第80 匝)的两匝或几匝已完全短路,此时两个绕组的直流电阻会有较大差异。

b. 两个绕组匝数相同，但有一个绕组中的个别线圈存在头尾反接现 象，此时两个绕组的直流电阻会基本相同，但交流电抗却会相差很多（有 线圈头尾反接的绕组交流电抗要比正常的小很多）。

③ 一条曲线平稳并正常，另一条曲线出现杂乱的波形，如图3-67d 所示。其原因如下：

a·曲线出现杂乱波形的绕组内 部存在似接非接的匝间短路，在高电 压的作用下，短路点产生电火花，如 发生在绕组端部，则可能看到蓝色的 火花，并能听到“吱吱”的放电声。

若将端盖拆下，可借助一段塑料 管将较小的放电声音传到耳朵里，寻 找短路放电部位，如图3-68所示。

b.仪器接线松动或虚接。此时 在电机绕组处听不到任何异常声响。

④ 两条曲线都出现杂乱的波形，如图3-67e所示。原因有如下 两个：

a*被试的两套绕组都存在匝间短路故障。

b.当铁心采用接地方式放置时，接地点松动不实。

⑤ 只有一条振荡衰减曲线，另一条还是原来的一条直线，如图3 - 67f 所示，则是有一相绕组断路或仪器与绕组的引接线断开或一路无输出电压等原因造成的。

(2) 检查绕组直流电阻的三相平衡情况

使用传统的电阻电桥、数字式电阻测量仪等直流电阻测量设备，测量

各相绕组的直流电阻。用双 臂电桥测量三相绕组直流电 阻的接线方法如图3 - 69 所示。

当三相直流电阻三相平 衡情况较差时（超过±3%), 则应考虑电阻值较小的一相 是否有匝间短路故障。

3.定、转子之间的气隙严重不均匀

相对于定子或转子铁心径向尺寸而言，定、转子之间的气隙是相当小 的，但它在整个磁路中的作用却相当大(磁阻远大于整个铁心的磁阻数 值），当气隙宽度出现严重不均匀的现象时，将会造成一个圆周上磁路的 不均衡，气隙大的部位，磁阻大，从而使三相电流的平衡性变差。

新电机定、转子气隙严重不均勻的原因主要是轴承室与定子铁心的 同轴度严重不合格所造成的。使用中的气隙变得严重不均匀的原因，主 要是轴承损坏后其径向游隙变大或轴承外圆在轴承室内滑动并将轴承室 严重磨损，造成转子与定子铁心的同轴度受到破坏，转子下沉，严重时将 出现定、转子铁心之间发生局部摩擦现象(俗称“扫膛”)。此时，轴承温度 将会上升，通过监听轴承部位的声音(如图3 - 70所示），可感觉到噪声明 显变大，并伴有异常的摩擦声。

3.3.4空载电流较大

空载电流多大为不合格？国家和行业都没有规定标准数值。所以 说，判定空载电流大的依据只能是同一生产厂提供的同规格一批电机中 其他认为正常的绝大部分电机的数值。

附录11给出了国内某知名生产厂多年出厂电机的统计平均值，可供 参考。 ..

若经判定，确实较正常值大很多，则可能是下述原因造成的。

(1) 定、转子之间的气隙较大或轴向未对齐(错位)。

(2) 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)。

(3) 铁心长度不足或叠压不实造成有效长度不足。

(4) 接线错误，如应三相星接实为三相角接(是正常值的3倍以上）。

(5) 额定频率为60 Hz的电机通人了 50 Hz的交流电(所加电压仍为 60 Hz的额定数）。此时的空载电流将是正常值的1. 2倍以上，最高可达 1.7倍左右。

(6) 电源电ffi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3次(甚至于4次，最高可达到7次)方成正比。 例如某电机在额定电压380 V时的空载电流为2 A，当电压高到400 V 时,空载电流至少可达到2 ΑΧ (400/380)3 =2. 33 A，最大可高达2 AX (400/380)7=2. 86 A。

3.3.5电机温度较高

温度较高的原因有两个方面，一个是发热部位产生的热量较多，另一 个是散热系统没有起到应有的作用。

1. 电流大于额定值

电动机的定子电流是产生热量的主要因素，一方面通过绕组后直接 产生与其平方成正比的热量(A=J2i?i)，另一方面，是转子输出转矩和自 身损耗、铁心损耗、风扇和轴承运转等所有需要能量的来源。所以在很大 程度上，电机过热的表现形式是电流大。

电流大的原因有(参见图3 - 71):

（1）负载(包括附加在电动机输出转轴上的所有机械负载)超过了额 定值。

(2) 电源电压过低，在负载不变的情况下，促使电流增加。

(3) 电源电压过高，对不是恒定值的负载(例如风机和水泵)，电流将

随着电压的增大而增大，在很多情况下是与电压的平方成正比增加的。

(4) 轴承损坏，严重时造成定转子相擦，使运转阻力明显加大。

(5) 由各种原因造成的三相电流不平衡，使一相或两相电流明显增大。

(6) 转子细条或断条，使输出转矩不足，转速下降，电流增大。

(7) 接线错误，常见的是将正常三相角接的接成了三相星接,电流增

大幅度与负载性质有关，但大都会因输出功率不足而使转速下降很多，造

成转子损耗明显增加而过热。

2. 散热不良（参见图3-72)

(1) 环境温度过高，例如超过了规定的4(TC。据统计数据，环境温度

每増高1°C，电动机温度将增高0. 5°C左右。

(2) 海拔超过了规定的数值，但环境温度不低于规定的海拔地区。

这样会因空气稀薄而影响散热。据统计数据，环境海拔每增高100 m,电

机温度将在正常数值的基础上增高1%左右，例如正常数值为lOOC ,在

海拔为2 000 m的地方运行，则温度会达到HOC左右。

假设在海拔1 000m以下温度为100X：，在海拔高于1000m,但环境温度

不变的地区，加同样的负载运行时，电动机产生温度的情况如图3- 73 所示。

(3) 冷却系统出现故障，例如风扇损坏、通风道堵塞等。

(4) 机壳表面覆盖了影响散热的油污、灰尘等。

3.3. 6 定子绕组严重变色或烧毁

当绕组严重变色或烧毁时，可根据其变色或烧毁的状态来确定故障

原因。

1. 全部变色或烧毁

绕组全部变色或烧毁，绝缘和绑扎带等变黄变脆甚至开裂。说明该

电机曾长时间过电流运行，过电流常见的原因为过载或低转速运行。

2. 一相或两相全部变色或烧毁

三相绕组中有一相或两相全部变色或烧毁，是由于电源缺相(有一相

电源没有供电或供电电压不足额定值的1/2 时，均可认为是电源缺相)或

绕组断相运行造成的。具体对应关系和原因分析见表3- 3 和图3 - 74

(图中黑色表示变色或烧毁，白色表示正常)。

1. 绕组部分变色或局部烧毁

如绕组出现局部烧毁现象，如图3-75a所示，则说明该处发生了匝 间、相间或对地短路(常见在槽口处)。若部分绕组变色，则是已有短路但还未达到最严重的程度。匝间或对地短路时，各绕组过热部位和绕组内的电流大小状况分析见图3- 75b?图3 - 75e。

3.3.7 轴承过热

(1) 轴承质量较差或在运行前的运输及搬运过程中受到了损伤。图

3- 76a所示的NU型柱轴承内外环滚道中的轴向中间一条最深的压痕，就是

在运输路途中道路颠簸，转子上下跳动带动轴承滚子冲击轴承外圈滚道而造

成的。这种损伤，在电机运行时可听到轴承中发出的有节奏的“ 刚刚”声。

(2) 轴承与转轴或轴承室的同轴度不符合要求，如图3- 761) 所示。

(3) 本应可轴向活动的一端轴承外圈被轴承盖压死，如图3- 76c 所

示。当运行一段时间后，转轴因温度上升而伸长时，带动轴承内圈离开原

•轴向位置，从而挤压钢珠研磨侧滚道，产生较多的热量。

(4) 轴承与转轴或轴承室配合过紧，使轴承内圈或外圈挤压变形，径

向游隙变小，滚动困难，产生较多的热量，如图3- 76d 所示。

(5) 轴承与转轴或轴承室配合过松，使轴承内圈在转轴上、外圈在轴

承室内快速滑动(内圈滑动是绝对不允许的，外圈有很缓慢的滑动在很多

情况下是无害的），如图3- 76e 所示。这种摩擦将产生大量的热量，会造

成温度急剧上升，严重时会在很短的时间内将轴

承损坏，并进而产生定转子相擦，绕组过电流烧

毁等重大事故。

(6) 环境中的粉尘通过轴承盖与转轴之间

的间隙进入到轴承中，大幅度地降低油脂的润滑

功能，增加摩擦阻力，产生较多的热量，如图3 -

76f 所示。

(7) 因各种原因造成的转子过热，转子的热

量传到轴承中，使轴承中的润滑脂温度达到其滴

点而变成液态而流失，轴承失去润滑而产生较高

的热量，如图3 - 76g所示。

(8) 润滑脂过多、过少或变质。对附带挡油

盘的轴承室结构(见图3- 77)，若不及时补充油

脂，就会逐渐出现润滑脂减少的现象。另外，在

低温下使用耐高温的润滑脂，会因其黏度较大而

产生相对较多的热量。

3.3.8 振动和嗓声过大

三相异步电动机振动和噪声较大的原因较多，就电动机本身而言，有

(参见图3- 78):

(1) 三相电源电压不平衡度较大。可通过测量三相电源电压数值来确定。

(2) 定子绕组有严重的匝间短路故障。三相电流也将严重不平衡。

(3) 轴承质量不符合要求，或轴承装配存在问题，造成轴承与轴承室

同轴度不符合要求。通过听轴承运转的声音来确定。

(4) 电机整体机械结构的固有振动频率刚好与通电运转产生的振动

频率相吻合，致使产生整机运行时的共振。这一问题在使用变频器供电

时，有时会在某一频率段产生。

(5) 转子铁心与轴脱离，此时将发出较大的异响，同时转速很低。

(6) 转子导条有断条现象，用指针电流表测量电流，电流表的指针按

一定频率来回摆动。

(7) 风扇或其他运转部件安装不符合要求或配合松动等原因，与固

定部件(如端盖或风扇罩)相擦。通过听声音或停机检査来确定。

3.3. 9 加载运行时电流表指针不停地按一定周期摆动

当电机加负载运行时，若其电流较正常时大并周期摆动时(摆动频率

接近于转速差，即同步转速与实际转速之差。摆动的幅度与负载的轻重

有关，负载重则摆动幅度大），如图3- 79 所示，可初步确定是转子断条。

电机在负载较重(但未超过额定值)时，会出现转速下降、电流增加，温度

升高、径向振动变大、发出按一定周期起伏的“ 嗡嗡”声等异常现象。

3.3.10 转子断条的判定方法

1. 利用感应发电法判定

通过调压器或变压器等给电机一相繞组通入较低电压的单相交流电，使

该相电流在额定值的20%左右(用一只串联在电路中的电流表观察输人电

流)。用手慢慢旋动转子一周，观察电流的变化情况。若在某点电流有较大

摆动，则可初步判定转子有断条。被称为“ 感应发电法”，如图3-80 所示。

2. 直接观察转子

将转子拆出，观察其外表面，若能看到导条局部有变色甚至于有空

洞，则可判定是断条的部位，并且此处原来是细条，如图3-81 所示。在

运行后的电流作用下逐渐氧化到熔化形成的断条。

3. 给转子通电法

若看不到明显的迹象，则需要使用被称为“ 断条侦察器”的专用仪器

(详见3.2.7 第2 项和图3- 23)进行査找。

也可以通过变压器给转子导条通低于5 V的交流电。在转子表面撒

铁粉或逐条放一段钢锯条，不吸铁粉或吸得很少的导条，或不吸钢锯条的

导条为断条，如图3 _ 82所示。

3.3.11 起动转矩小的解决 方法

对于与要求的起动转矩值 相差较小的情况，可通过下述方 法使起动转矩有所提高。

在转子端环处车沟 将转子拆出，用车床在两端 的端环处各车一个沟，如图3- 83所示。要控制宽度和深度，避免对端环的机械强度破坏到可能在运转 时断裂的程度。一般情况下，宽度为5 _以内（根据端环的厚度大小来 决定），深度不超过端环径向宽度的1/3,应位于端环轴向的中线位置。这 样会使转子绕组的电阻増大一些，起动转矩就会有所增加。其理论根据是 起动转矩与转子绕组的电阻成正比关系，当采用上述措施后，转子绕组的 电阻将有所加大，从而使起动转矩加大。但转子绕组损耗也会随之有所增 加，从而使温升略有增高、效率有所降低。

用铣床或其他工具将槽口扩宽一些，能提高起动转矩。本方法对温 升和效率几乎无影响。

1. 3. 12确定电机极数的简单方法

若铭牌丢失，无法确定该电机的极数(转速)时，可用下面讲述的方法 很快确定出来。

将电机三相头尾都打开或接成丫形。使用中心为〇位的直流毫安 (mA)表或将万用表置于直流电压或电流最小档（DC-V或DC-mA)。

两表笔分别接一相的头、尾端，如图3-84所示。实际上，三相接成三角 形也是可以的，此时两表笔分别接一个端点，就像测量线电压那样。

用手缓慢、匀速地旋转电机转子一周。观测记录表针左右摆动的次

数。摆动1次是指表针从0 到正再回到0,或从0 摆到负再回到0。

表针摆动次数即电机的极数。

在上述试验中，若表针不摆动或转子转动同样的角度时摆动次数或

幅度不同，则说明该电机绕组有断线、接线错误等故障。

3. 3. 13 确定三相绕组每相头尾的方法

当由于某些原因，电机三相绕组的6 条引出线分不清相次和头(首）

尾(末)时，可借助万用表或指示灯用下述方法进行确定。

需要说明的是：电机三相绕组的头(首）、尾(末)是相对而言的，或者

说当你确定一端为头(首)端，

另一•端就是尾(末)端。

1. 确定相次

用万用表电阻XI 挡，两

表笔分别接触6 根引线中的两

根。通，并有一定的阻值者(对

于较大电机阻值可能不足1 f l，

此时指针几乎在Of l 处)为一

相的头尾。如图3- 85 所示。

2. 用并联发电法

使用本方法必须是组装好的整机。因不用电源和开关，所以比较简

单易行。

假设三相绕组的头、尾后，将3 个假设的“ 头”相连，三个假设的“ 尾”

相连，形成三相并联，所以也被称为“ 并联法”。万用表拨到直流毫安

(DC-mA)或毫伏(DC-mV)档，表笔分别接上述引出线假定的头和尾公

共点，如图3-86a 所示(电路原理如图3-86b右图所示）。用手盘动电机

轴伸，使转子转动。若万用表指针基本无指示，则说明假设正确;若有较

大指示并来回摆动，则说明三相中有一相与假设不符，调换一相头尾后再

进行检査，至万用表指针不再有较大指示和摆动为止。

实际应甩中，如无万用表，可用额定电压为2. 5 V的灯泡代替万用

表，表现形式是：灯亮等于有电压，灯不亮等于无电压。此时转子的转速

可能要快一些。

3. 用串联感应法

用4 节1. 5V—号电池串联(也可用36 V以下交流电源或24 V以下

的直流电瓶)，通过一只开关(或用人工控制)接于一相绕组两端。剩余两

相绕组串联后连接万用表，由于两相绕组串联的顺序不同，又形成同端串

联法和异端串联法两种操作方法。实际接线和原理如图3-87 所示。

1) 同端串联法

先假设剩余两相的头尾，然后将这两相假设的尾相连“( 同端串联法”

名称的来历)，两个假设头接一只万用表的两个表笔。万用表设置到交流

电压适当档次(交流或直流电压均可，所选电压量程应不低于所用电源电

压的2 倍)。间断地合、断电池电源开关(或用手控制点接电池的一端)。

若仪表无电压指示或摆动极小，则说的假设的头、尾正确;若仪表指示一

定的电压值(表针来回摆动）,

则说明有一相头尾假设错误，反过来即可

(再核实一下，表针基本不动则说明改对了）。之后，将电池换接另一相绕

组，进一步确定另外两相的头尾。

2) 异端串联法

与电池相连的接线与上述方法相同。将剩余两相假设的一相头和另

一相尾连接“( 异端串联法”名称的来历），剩下的一个头和一个尾分别与

万用表的一个表笔相接。用同样的方法合断电源。表针摆动，假设正确•,

表针不摆动，假设错误。以下的操作同“ 同端串联法”。

3) 指示灯法

若没有万用表或电压表，可用额定电压为4. 5 V的指示灯作为发电指示

元件，接线原理如图3-87b所示。灯亮等于有电压，灯不亮等于无电压。