三相交流同步電機(jī)在運(yùn)行中可能因設(shè)計(jì)缺陷、安裝不當(dāng)、維護(hù)不足或環(huán)境因素引發(fā)各類故障。

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以下是其常見故障類型、原因及排查處理方法：

一、電氣故障
1. 勵(lì)磁系統(tǒng)故障
故障現(xiàn)象：
轉(zhuǎn)子無勵(lì)磁電流，電機(jī)無法同步運(yùn)行或失步。
勵(lì)磁電壓 / 電流異常（過高、過低或波動(dòng)）。
常見原因：
有刷勵(lì)磁系統(tǒng)：電刷磨損、接觸不良或電刷彈簧壓力不足；滑環(huán)表面氧化、臟污或灼傷。
靜止晶閘管勵(lì)磁：晶閘管元件損壞、觸發(fā)電路故障或控制模塊參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤。
無刷勵(lì)磁（旋轉(zhuǎn)二極管）：旋轉(zhuǎn)整流器二極管擊穿、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路。
排查處理：
檢查電刷磨損程度（通常磨損至原長(zhǎng)度 1/3 需更換），清潔滑環(huán)并調(diào)整電刷壓力（一般 15-20kPa）。
用萬用表檢測(cè)晶閘管通斷，更換損壞元件；校準(zhǔn)控制模塊的勵(lì)磁電流給定值。
停機(jī)測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組直流電阻（與出廠值對(duì)比偏差＞2% 可能匝間短路），必要時(shí)解體檢修。
2. 定子繞組故障
故障現(xiàn)象：
定子三相電流不平衡（偏差＞10%）、過載或跳閘。
繞組絕緣電阻下降（如低于 0.5MΩ），伴隨異常發(fā)熱或冒煙。
常見原因：
繞組相間短路、匝間短路或接地（絕緣老化、受潮或機(jī)械損傷）。
電源電壓不平衡（三相電壓偏差＞5%）或缺相運(yùn)行。
長(zhǎng)期過載導(dǎo)致絕緣過熱老化（如 F 級(jí)絕緣長(zhǎng)期超過 155℃）。
排查處理：
用兆歐表測(cè)量各相繞組對(duì)地及相間絕緣電阻，對(duì)受潮繞組進(jìn)行烘干（如溫度控制在 80-100℃，持續(xù) 24 小時(shí)）。
用雙臂電橋測(cè)量三相繞組直流電阻，偏差超 2% 時(shí)查找短路點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)需重繞繞組。
檢查電源電壓平衡性，修復(fù)供電線路或更換變壓器。
3. 失步（非同步運(yùn)行）
故障現(xiàn)象：
電機(jī)轉(zhuǎn)速突然下降，與定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速不同步，伴隨劇烈振動(dòng)、異常噪音（“嗡嗡” 聲）。
電流表指針大幅擺動(dòng)，有功功率表指示降低。
常見原因：
負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然超過電機(jī)最大同步轉(zhuǎn)矩（如機(jī)械卡阻、頻繁啟動(dòng)）。
勵(lì)磁系統(tǒng)故障導(dǎo)致勵(lì)磁電流驟降或消失。
電網(wǎng)電壓驟降（如雷擊、短路故障）使電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩不足。
排查處理：
立即減小負(fù)載或停機(jī)檢查機(jī)械負(fù)載（如聯(lián)軸器是否卡死、軸承是否損壞）。
恢復(fù)勵(lì)磁系統(tǒng)供電，檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是否誤動(dòng)作（如 PID 參數(shù)設(shè)置不當(dāng)）。
若電網(wǎng)故障引發(fā)，需待電壓穩(wěn)定后重新并網(wǎng)（同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)時(shí)需重新整步）。
二、機(jī)械故障
1. 軸承故障
故障現(xiàn)象：
軸承部位發(fā)熱（溫度＞95℃）、異常噪音（如 “沙沙” 聲、周期性撞擊聲）。
軸向或徑向振動(dòng)值超標(biāo)（如高速電機(jī)振動(dòng)速度＞2.8mm/s）。
常見原因：
潤(rùn)滑脂不足、變質(zhì)或混入雜質(zhì)（如金屬碎屑、水分）。
軸承安裝不當(dāng)（如過盈配合過緊導(dǎo)致內(nèi)圈變形）、軸向定位松動(dòng)。
軸承磨損或疲勞剝落（滾動(dòng)體、滾道出現(xiàn)點(diǎn)蝕）。
排查處理：
用紅外測(cè)溫儀檢測(cè)軸承溫度，通過聽針監(jiān)聽異響，必要時(shí)用振動(dòng)分析儀檢測(cè)頻譜（如出現(xiàn) 1× 轉(zhuǎn)頻、2× 轉(zhuǎn)頻諧波，可能軸承磨損）。
更換潤(rùn)滑脂（按電機(jī)說明書要求，通常填充量為軸承室容積 1/3-1/2），清洗軸承并檢查游隙（超過 0.1mm 需更換）。
重新調(diào)整軸承安裝精度，使用液壓工具壓裝避免敲擊損傷。
2. 振動(dòng)超標(biāo)
故障現(xiàn)象：
電機(jī)整體振動(dòng)劇烈，可能引發(fā)基礎(chǔ)螺栓松動(dòng)、聯(lián)軸器偏移。
常見原因：
機(jī)械方面：轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡失效（如風(fēng)扇葉片脫落、轉(zhuǎn)軸彎曲）、聯(lián)軸器對(duì)中偏差（徑向＞0.1mm、軸向＞0.05mm）。
電磁方面：定子與轉(zhuǎn)子氣隙不均勻（偏差＞5% 平均氣隙）、三相繞組不對(duì)稱。
安裝方面：底座地腳螺栓松動(dòng)、基礎(chǔ)剛度不足。
排查處理：
進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡測(cè)試（高速電機(jī)需做動(dòng)平衡，殘余不平衡量＜G2.5 級(jí)），修復(fù)或更換損壞部件。
用激光對(duì)中儀校準(zhǔn)聯(lián)軸器，調(diào)整電機(jī)位置使偏差符合標(biāo)準(zhǔn)。
緊固地腳螺栓，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行灌漿加固或增加隔振墊。
3. 轉(zhuǎn)子掃膛
故障現(xiàn)象：
定轉(zhuǎn)子摩擦發(fā)出 “刺耳” 金屬刮擦聲，伴隨異常發(fā)熱、電流增大。
常見原因：
軸承嚴(yán)重磨損導(dǎo)致轉(zhuǎn)子下沉，氣隙不均勻。
轉(zhuǎn)軸彎曲（撓度＞0.05mm/m）或轉(zhuǎn)子鐵芯變形。
安裝時(shí)電機(jī)與負(fù)載軸同心度偏差過大，長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致軸位移。
排查處理：
停機(jī)測(cè)量氣隙（用塞尺沿圓周均勻測(cè) 8 點(diǎn)，偏差＞10% 需調(diào)整），更換磨損軸承。
校直轉(zhuǎn)軸（冷校或熱校），修復(fù)或更換變形的轉(zhuǎn)子鐵芯。
重新調(diào)整電機(jī)安裝位置，確保同軸度符合技術(shù)要求。
三、熱故障
1. 電機(jī)過熱
故障現(xiàn)象：
定子繞組、軸承或外殼溫度超過額定值（如 F 級(jí)絕緣繞組溫度＞155℃）。
常見原因：
負(fù)載因素：長(zhǎng)期過載運(yùn)行（電流超過額定值）、機(jī)械負(fù)載卡阻導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)。
冷卻系統(tǒng)故障：風(fēng)扇損壞、風(fēng)道堵塞（如灰塵、油污堆積）、冷卻水流量不足（水冷電機(jī)）。
環(huán)境因素：通風(fēng)不良（如安裝在密閉空間）、環(huán)境溫度過高（超過 40℃）。
排查處理：
用鉗形表檢測(cè)三相電流，若過載需調(diào)整負(fù)載或更換更大功率電機(jī)。
清理風(fēng)道雜物，修復(fù)或更換損壞的風(fēng)扇；檢查水冷系統(tǒng)閥門、管道是否堵塞，確保冷卻介質(zhì)流量達(dá)標(biāo)（如冷卻水壓力＞0.2MPa）。
改善電機(jī)安裝環(huán)境，增加強(qiáng)制通風(fēng)或降低環(huán)境溫度（如加裝空調(diào)）。
2. 冷卻系統(tǒng)故障
故障現(xiàn)象：
水冷電機(jī)出水溫度過高（如＞60℃），空冷電機(jī)進(jìn)風(fēng)口溫度超標(biāo)。
常見原因：
水冷系統(tǒng)：冷卻水管路結(jié)垢（導(dǎo)熱系數(shù)下降）、水泵故障、散熱器堵塞。
空冷系統(tǒng)：風(fēng)扇葉片斷裂、風(fēng)罩脫落或?yàn)V網(wǎng)積塵嚴(yán)重。
排查處理：
對(duì)水冷系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗（如用檸檬酸溶液除垢），更換水泵葉輪或密封圈。
清理空冷系統(tǒng)濾網(wǎng)（建議每季度清洗一次），修復(fù)風(fēng)扇和風(fēng)罩結(jié)構(gòu)。
四、其他典型故障
1. 并網(wǎng)失敗（發(fā)電機(jī)場(chǎng)景）
故障現(xiàn)象：
同步發(fā)電機(jī)無法并入電網(wǎng)，或并網(wǎng)后出現(xiàn)沖擊電流。
常見原因：
并網(wǎng)時(shí)頻率、電壓、相位與電網(wǎng)不一致（如頻率偏差＞0.5Hz、電壓偏差＞10%）。
同期裝置故障（如自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤）。
排查處理：
使用同期表檢測(cè)并調(diào)整發(fā)電機(jī)頻率、電壓及相位，確保與電網(wǎng) “三相同步”。
校準(zhǔn)同期裝置參數(shù)，檢查電壓互感器（PT）和電流互感器（CT）接線是否正確。
2. 絕緣擊穿
故障現(xiàn)象：
繞組對(duì)地或相間絕緣電阻驟降，引發(fā)短路跳閘。
常見原因：
絕緣材料老化（如運(yùn)行超 10 年的電機(jī)）、受潮或遭受過電壓沖擊（如雷擊、操作過電壓）。
排查處理：
對(duì)繞組進(jìn)行耐壓試驗(yàn)（如額定電壓 10kV 電機(jī)，試驗(yàn)電壓 15kV 持續(xù) 1 分鐘），找出擊穿點(diǎn)并修復(fù)。
對(duì)老化繞組進(jìn)行絕緣升級(jí)（如更換為 H 級(jí)絕緣材料），加裝避雷器防止過電壓。
故障預(yù)防與維護(hù)建議
定期巡檢：
每周檢查電機(jī)溫度、振動(dòng)、噪音及電流，記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)（如勵(lì)磁電流、定子電壓）。
每季度清理電機(jī)外殼及冷卻系統(tǒng)，檢查接線端子緊固情況。
狀態(tài)監(jiān)測(cè)：
安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（如溫度傳感器、振動(dòng)變送器），實(shí)時(shí)預(yù)警異常（如溫升速率＞5℃/h 時(shí)報(bào)警）。
規(guī)范檢修：
每 1-2 年進(jìn)行一次全面檢修，包括繞組絕緣測(cè)試、軸承潤(rùn)滑脂更換、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校驗(yàn)。
對(duì)重要場(chǎng)合電機(jī)（如發(fā)電廠主發(fā)電機(jī)）進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)（如直流耐壓、繞組匝間耐壓）。