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怎样判断是电机还是变频器的问题
内容简介:将电机接线拆掉,上电对变频器空载进行了测试,起动控制与电压输出,都是正常的,变频器应该是好的,而要进一步确定变频器确实是没有问题,另找一台电机接入变频器,运行一下,是最保险的办法。
     为某车间的生产设备安装变频器时,遭遇了一个挺让人郁闷的事儿。明明是电机坏掉了,但车间主任非说是变频器不行,想找另一台电机试一下,这位领导又不让,如果拿不出变频器没有问题的有力证据,则这笔买卖只有泡汤了。
事情的原委是这样的:
     某单位因环保不合格,停产整顿数月后,重新生产,为一台设备增上了一台22kW变频器,电机是18.5kW的,由明明自动化公司的王前去安装与调试变频器。变频器由63A空气断路器引入三相电源,将变频器输出端连接设备上的18.5kW电机,线路连接完毕后,王涛并不忙于送电,而是检查了电缆连接情况。连接电机前,对连接电缆也做了测量检查,并且用绝缘摇表,测了电机绕组的对地(电机外壳)电阻,接近2MΩ,符合绝缘要求,电机应该没有什么问题。
     变频器上电后,王又据现场的供电电压、电机额定电流,起/停方式等要求,设置了变频器的相关参数,这才启动变频器试运行。嗨,就出现了一个异常情况!变频器在升速启动,操作面板上显示的输出频率到达10Hz以上时,变频跳OC过载停机。王将频率显示切换为输出电流显示,同时观看电机运转情况。重新启动变频器,电流值逐渐上升,很快就到达额定电流,当电流上升为45A以上时,变频器停机保护,在此过程中,电机发出哼声,似乎微动了一下,没有转起来。
     难道是电机有堵转现象吗?车间主任安排维护人员,用手对设备进行盘车,感觉运行比较轻快,机械上应该没有什么问题,此前维护人员也在转动部件做了上油润滑等维护工作。可疑的地方,只有变频器和电动机了。明明自动化公司做这一个国产品牌的变频器已经数年了,王涛现场安装与调试该品牌变频器,也已经三年多了,感觉这个品牌的变频器在质量上还是可以依赖的,是比较过关的。变频器是从厂家新发出的,问题应该出在电机身上。
     将电机接线拆掉,上电对变频器空载进行了测试,起动控制与电压输出,都是正常的,变频器应该是好的,而要进一步确定变频器确实是没有问题,另找一台电机接入变频器,运行一下,是最保险的办法。王涛将这个想法告诉了车间主任,谁知车间主任却在这件事上打起了梗,非要难为王一下。车间主任说:我的电机原来是正常转着的,怎么可能会坏掉呢?接线前你也用摇表摇了,说过电机是好的嘛。你的变频器不行,那就换牌子嘛。我早就给领导说过,要用就用进口的,国产的太滥。可领导就是为了图省钱,这下费事了吧,还是得拆了换进口的。是变频器的事,你还是赶紧拆了走人吧。别睡不着觉怨床歪!
     这位车间主任竟然还有点幽默感,冒出了一句歇后语来。但王并没有笑出声来。
     这事闹的!车间主任大概是以前有过国产品牌变频器质量不行的印象,但那只是部分品牌的质量有问题呀,不能以偏盖全啊。而最令王感到郁闷甚至是委屈的是:明明变频器是好的,问题出在电机上,要是拆掉变频器走人,明明自己有理,反成了理亏(变频器质量不行),这个买卖不但做不成,还闹个不明不白,岂不是大大地冤枉!
     王提出,进一步检查一下是不是电机的问题,若确属变频器的问题,当然拆走无话。大概是王涛的态度感化了车间主任,车间主任缓和了口气说;那好吧,你说是电机的问题,请你找出原因来,只要你给我修好了,还是用你的变频器吧。看你也是孙猴子跳五指山,不容易的。
     当电机烧损严重,绕组漆皮脱落使绝缘能力下降时,用摇表能测出绕组接地(或能测出两相之间短路),说明电机损坏。但若绕组内部击穿(烧毁),或发生匝间短路时,并不一定表现为绕组接地,用摇表检测好坏,就无能为力了。绕组的匝间短路,可能短接几匝,也可能短接几十匝,但问题是电机绕组的直流电阻极小(万用表电阻挡测量时与电阻值几乎为零),匝间短路在绕组电阻值上,也表现不出太大的电阻值变化,没法确定哪相绕组出现了匝间短路!换句话说,摇表与万用表,只能对相间对地,相与相之间的短路,每相绕组的通、断进行检测,对匝间短路故障根本是无可奈何的。
     王这时想,但愿是电机绕组的头尾接错,是电机的磁路顶牛,引起变频器跳OC。如果是匝间短路故障,用万用表测量也是,瞎子点灯白费蜡啊。
     王有过维修电机,为电机下线包的经验,当电机下线完毕,最后六根出线的连接是应该小心的,如果绕组头尾接反,造成磁路顶牛,使两相绕组之间电感量互相抵消,线圈形同一个短路导线,接通380V电源,结果只有一个,咣的一声,绕组起火绕毁!如果在对电机三相绕组进行角连时,头尾接错,则变频器跳OC,就理所当然了。
     确定电机三相绕组的同名端和异名端,对王来说,并不是难事,以前王从老电工那里,学来了两个好用的法子,百试不爽。
1)是剩磁法
     凡是运转过的电机,转子金属部件,总有会留有剩磁。用手扭动转子时,磁场变化,定子线圈切割磁力线产生感应电势(有通路时产生感应电流)。此感应电压当然极其微弱,可用数字表mV档或指针表μA档测量,一般为数十mV~数百mV,或数十μA~数百μA。所测为直流电压或直流电流,因而可按所测极性来分出三相绕组的同名端,如用指针表电流档测A(指定)相绕组,指针正向摆去,规定红表笔所接为同名端;测B相绕组时,指针正向摆去的一次,红表笔所搭接绕组头,即为同名端(或称为绕级的头);依次可测出C相绕组的同名端。绕组另一端当然为异名端(或称为绕组的尾)。
     分出三相绕组的同名端(和异名端)后,再进行星或角的连接,就不会搞错了。
2)直流法
     假定电机没有剩磁,基本上测不出感应电压来,就要为其中一个绕组外加一个直流电源,利用其电源通、断瞬间,另两个绕组感应电压极性测量,来判断出三个绕组的头、尾来。其测试原理和方法和1)是相同的,只不过是给电机绕组外加了激磁电流。也是利用变压器感应原理,当一个绕组通电或磁通变化时,其它绕组能产生出感应电压和电流来。
     王只带了一块数字表,转动电机转子时,测一相绕组有感应电压,说明电机有剩磁,测量起来就方便了。数字表没有正、反向的摆幅表示,不如指针表直观。但细心观察电压显示的-号,出-号时认为表针反摆,也是一样的。将电机端部接线拆开,分为六个头,先用电阻法量出分出三相绕组,然后用1)方法检测了一遍,说明原先的角连接,没有接错,电机不转不是连接错误的问题。
     那最大可能是电机绕组出现了匝间短路,摇表与万用表测电阻,都无能为力,有人说,拆开看看电机绕组的情况,电机的拆卸又非一件容量事,拆出转子还要拆出线圈来,不是一时半会能办到的事情,王涛不禁有点犯愁了。
这时候问题出现了转机,王涛突然想起来,刚才用万用表测量感应电压时,有两相绕相感应电压幅值是相近的,如35mV左右,但另一相感应电压总是偏低,如17mV左右。按道理说,三相绕组的感应电压都应该是接近的,不会有如此大的悬殊。王涛又用1)方法,反复认真细心地测了几遍,没错,其中一相绕组的感应电压偏低!
     王激动得快要蹦起来了,马上拍拍自己的脑袋,要自己冷静下来,分析一把,再将测试结果告诉车间主任。分析结果如下:
     电感元件当出现匝间短路时,内部损耗加大,Q值降低,虽然其直流电阻并无太大的变化,但交流阻抗和电感量大为减小,其产生感应电压(电流)的能力大打折扣,甚至不能产生感应电压。如开关电源中的变压器出现匝然短路时,会导致电路停振。耦合变压器,当出现匝间短路故障时,二次绕组感应电压输出幅度会大为降低。
     该相感应电压太低,证明了该相绕组内部恰恰出现了匝间短路!说明电动机确实是坏的,与我变频器无关。
     嘿,本来是用感应法,测试电机绕组的头尾有无接错,反而歪打正着,检测出了电机一相绕组异常,存在匝间短路故障,这真算是意外收获了!用摇表和万用表对电机的电阻检测无可奈何时,用感应法测绕组的感应电压或电流,就成为判断电机好坏,一个灵验可行的方法了。想不到被车间主任一逼,倒发现了一个检测电机好坏的好法子,真是老天帮忙啊。
     将检查结果和分析给车间主任说了,并以肯定的语气说是电机坏掉了,换上好电机,就可以运行了。车间主任也不好再加阻拦,从库房领出了一台新电机换上,毫无悬念,设备正常运行了。
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