众所周知，轮机员要负责船舶电气设备的管理。面对全船的电气设备，最常见的船用电器便是三相异步电动机。船舶三相异步电动机的故障处理和维修，无疑是轮机员工作的一大部分。目前，几乎所有需要进行变速控制的船舶拖动设备如起货机、锚机，以及船用泵等，也正在逐步采用三相异步电动机作为动力设备^[1]，所有甲板机械及机舱辅机动力电动机都是采用三相鼠笼式异步电动机，可想而知，轮机员工作量将大大增加。那么，轮机员要如何判断三相异步电动机的故障并进行维修呢？现将介绍分析和判断船用三相异步电动机常见故障的方法以及相应的处理对策。

2 三相异步电动机的工作原理

    三相异步电动机即感应电动机，与直流电动机不同，其转子绕组是在旋转磁场的切割作用下产生感应电流，并在磁场中受到电磁力作用，产生电磁转矩，从而使转子旋转。旋转磁场的产生过程是理解三相异步电动机工作原理的关键，产生旋转磁场必须满足两个条件：（1）至少有两个定子绕组，这些绕组之间要有空间相位差；（2）通入这些绕组之间的正弦交流电要有时间相位差。且旋转磁场的旋转速度n与交流电频率f成正比例关系，与磁极对数p成反比例关系（n=60f/p）。^[2]

3 分析、判断三相异步电动机的故障

   及时判断三相异步电动机运行中故障原因，是防止故障扩大，保证设备正常运行的关键。三相异步电动机的故障可分为电气和机械两种故障^[3]，例如开关、按钮、熔断器、定子绕组及启动设备等故障都属于电气故障，而机壳、轴承、风叶及转轴、端盖等故障就属于机械故障^[4]。正确区别电动机所出现的故障是电气故障还是机械故障，常用的方法是将电动机接通电源进行试运行，若电动机接通电源时和断开电源时故障都存在，这显然是属于机械故障。如果电动机接通电源时故障存在，而断开电源时的故障就不存存了。那就属于电气故障^[2]。

    常见机械方面的故障有：三相异步电动机定子与转子之间气隙很小，由于轴承损坏、轴弯曲等原因致使扫膛；引起定子转子相擦，使铁芯表而损伤，进而造成硅钢片间短路。电动机铁损增加，使电动机温升过高，造成绕组接地、匝间短路、相间短路，烧毁电动机。

    常见的电动机电气故障有：定子绕组短路，断路和接地以及转子断条或端环断裂等。而这些故障有相似之处，也有不同之处，这就要求轮机员要熟悉这些故障的特征。

4 三相异步电动机常见故障检测与维修

4.1 三相异步电动机运行时温升过高

    引起电机温升过高的常见原因有两个方面，以下是对原因及对策的分析。

    4.1.1 属于电动机绕组的原因

    定子绕组接法有错，误将Y接成△或某相接反，应检查定子电流，及时调整定子接法；定子绕组匝间、相间短路或接地，使电流增大，若故障轻微，可局部修理，严重时应更换绕组；转子部分绕组断路，对铜条转子可焊补或更换，铸铝转子只能更换转子。

    4.1.2 其他方面原因

    电源电压过高或过低，当电压过低时，电源电压过低则负载电流增加，因电流热效应而发热，温升过高。如果负载转矩不变，电动机的电流将会增大，从而使电动机的温度升高，甚至烧毁电动机；电源电压过高，电源电压过高使铁芯磁密过饱和，铁损增加，也会导致电动机的发热量剧增，不仅会使绝缘损坏，严重时还会烧毁电动机，若发生这种情况，应及时调整电压至额定电压，以免时间过长损坏电机；定子转子相擦，可检查轴承是否有松动，定子转子是否装配不良；电动机过载或频繁起动，应适当减少起动次数；环境温度过高通风不良，应采取降温措施；电机内冷却风道阻塞。无冷却风扇或损坏，应及时消除阻塞物，更换风扇；轴承配合不良或过紧，或轴承磨损，应重装调整或更换轴承；轴承严重缺油或油过多，应补油或更换润滑脂^[5]。

4.2 通电时不能起动

    通电后电动机不能起动说明电源断电或电源开关接触不良；也可能缺少一相电源，定子绕组相间短路或者控制线路有故障。也有可能因为负载过重或传动机械有故障或传动机构被卡住也可能导致此种现象的发生。总之，通电后电动机不转的现象时有发生，导致这种现象的因素也很多，需要检查人员在日常的工作中不断积累相关经验根据上述可能的原因，需要使用万用表、摇表、起子等仪表工具，对电动机、控制线路等作仔细检查^[6]。

    首先要检查电源是否有问题，若无电压，则应该检查电源开关是否正常、熔断器中的熔丝或熔芯是否烧断，根据检查结果维修开关或更换熔芯；同时，检查控制线路是否正常。如控制回路保险丝是否熔断、热继电器常闭触点是否断开、热继电器热元件是否烧断、交流接触器线圈是否断路、起动按钮是否失灵、连接导线是否松脱等。接着用万用表、摇表检查定子绕组是否断路、接地、相间短路，若有，则应该仔细检查故障部位，如接地、相间短路发生在绕组端部，则重新填上绝缘纸、测上绝缘漆后烘干；如故障发生在铁芯槽内，则应该更换绕组：此外，要检查传动机构及负载情况，找出断路点并加以修复。最后检查转子是否被卡住。若是，则应该解体电机，检查轴承^[7]。

4.3 电动机起动无力，转速低

    可能的原因是：①电源电压过低或缺一相；②误将三角形接法接成星形接法；③转子导条断裂或脱焊；④定子绕组断相；⑤重绕绕组匝数过多，绕组同名端接反接错；⑥拖动负载过大或传动装置卡阻轴承；⑦磨损过大造成定转子相擦。

    处理方法：

    （1）检查电源电压是否过低或者缺相。如电源电压过低，则应调整电压或者等电压正常后再使用电动机；如果电源缺相则应作进一步检查，恢复正常电源。

    （2）对照电动机铭牌，检查电动机接法是否正确。如应为三角形接法而误接为星形，则应该改接过来。

    （3）检查鼠笼是否断条。方法是：先接上一只合适量程的交流电流表，起动电动机视电流表指针偏转情况：若指针呈周期性地摆动，则可判断为鼠笼断条。然后解体电机，在转子两侧端环上加3-5伏的交流电压，并在转子表面撒上细铁粉。若发现哪根鼠条未吸上铁粉，说明该鼠条已经断裂。再仔细查找断裂处，并做上标记，然后钻孔，用专用铆钉一劲打进孔里并修正后即可。

    （4）检查定子绕组是否断相。

    （5）绕组同名端接反。绕组同名端一旦接反，其后果如同绕组断相。所以对新买来的电动机或大修以后的电动机，首次使用前必须进行同名端的判断，以确保电动机的正常运行。判断同名端的方法有直流法和交流法，这里仅介绍其中的一种，即直流通电感应法^[8]。步骤如下：

    ①理相。先用万用表欧姆档测量任意两绕组端头之间的电阻，若测量得到的电阻比较小，则说明此两端头属于同一相绕组。用同样方法判断其余两相绕组，并做好标记。

    ②按附图所示接线判断。令在通电瞬间：若万用表指针正偏，则u1、w1为同名端；同理可判断u1、v1，进而判断出三套绕组的极性。

4.4 运行中电动机振动较大

    造成运行中电动机振动较大，引起电机振动加大的原因有机械和电气两个方面。判断方法是：起动电动机，电动机振动，切断电源，电动机还是振动，即为机械原因；如接通电源，电动机振动，切断电源，振动即消失，则为电气原因。

    机械方面原因有：轴承磨损或配合过松、间隙过大，应重新装配或更换轴承；转子动平衡不良，应重校转子平衡；联轴器装配不正或有松动如：皮带物中心未校正、风扇不平衡等等；端盖安装不良，应重新安装。

    电气方面原因有：定子绕组有轻微短路、断路或接地故障，应检修排除故障；定转子气隙不均匀，应检修调整使气隙均匀。电源电压不对称、电动机断相运行等，应重新校正电压以及对电机定转子检测维修^[9]。

5 结论

   三相异步电动机的机械故障及电气故障的正确判断，是解决生产过程中设备正常运行的重要保障。正确及时判断故障，是减少事故的最有效的方法。如果能够足够了解熟悉船用三相异步电动机的各种保护装置，有利于轮机员及时找出故障所在，提高生产效率，避免设备的过度损耗。

作者简介

李伟楠 （1994 -） 男  武汉理工大学能源与动力工程学院2013级本科生  轮机工程专业

研究方向：船舶动力装置故障及处理

郑卫刚 （1967-） 男  技师  大学  主要研究方向：机电技术，发表论文200余篇

参考文献

[1]赵殿礼.船舶电气设备及系统[M].大连:大连海事大学出版社,2008:45.

[2]盛国林.电气检修技术[M].北京:化学工业出版社,2008 :137.

[3]魏建军.三相异步电动机常见故障与分析[J].山西煤炭科技,2011(8):59.

[4]李炜.三相异步电动机常见故障的分析与处理[J].科技广场,2011(3):189.

[5]李玉珠,郑卫刚.浅谈一流大学工程训练中心软实力及巧实力建设[J].网友世界2012(12)：56-58.

[6]贺占杰.电机与变压器中判定同名端的方法[J].机械工程师,2006(2):63.

[7]王艳.三相异步电动机常见故障分析与处理[J].涟钢科技域管理,2009(6):21.

[8]郑卫刚.新型智能导航系统车载终端的设计研究[J].变频器世界,2015,(12):85-88.

[9]王超,郑卫刚.基于Matlab设计海洋浮子振幅放大传动装置[J].电力电子,2013,(2):32-34.