電機損壞是電機繞組或軸承的累積溫度超過電機所能承受的溫度極限造成。當電機出現(xiàn)過載，單相，匝間等故障時，常會引起電機過熱燒壞；由于軸承與各零部件配合，特別是中型低壓大功率電機，電機運轉(zhuǎn)過程中，各零部件受熱產(chǎn)生變形，使軸承的間隙產(chǎn)生變化，從而造成軸承游隙變小，溫度升高。上述問題如不及時處理，將會造成嚴重的設(shè)備事故。

1   鼠籠式三相異步電動機溫升限度的影響因素和主要部件的溫升限值

溫升是電機溫度與環(huán)境溫度的溫度差，是電機設(shè)計及運行中考核的一項重要指標，由電機運轉(zhuǎn)過程中各部分散熱引起，國家標準規(guī)定正常電機的環(huán)境溫度為40℃。溫升限度是電機在額定負載下長期運行，達到熱穩(wěn)定時，電機各部件的溫升的允許極限。運行中的電機鐵芯處在交變磁場中會產(chǎn)生鐵損，繞組通電后產(chǎn)生銅損，還有其它雜散損耗，這些都會使電機溫度升高。同時電機依靠風扇和散熱片也會散熱，當發(fā)熱與散熱相等時，即達到平衡狀態(tài)，此時電機溫度不再上升，穩(wěn)定在一個水平上。當發(fā)熱增加或散熱減少時就會破壞平衡，使溫度繼續(xù)上升，擴大溫差，則增加散熱，在另一個較高的溫度下達到新的平衡。

對于正常運行的電機，理論上在額定負荷下其溫升應與環(huán)境溫度的高低無關(guān)，但實際電機溫升要受環(huán)境溫度等因素影響。當氣溫下降時，正常電機的溫升會稍許減少。這是因為繞組電阻R下降，銅耗減少。溫度每降1℃，R約降0.4%。對自冷電機，環(huán)境溫度每增10℃，則溫升增加1.5℃～3℃。這是因為繞組銅損隨氣溫上升而增加，所以氣溫變化對大型電機和封閉電機影響較大。空氣濕度每高10%，因?qū)岣纳疲瑴厣山?/span>0.07～0.38℃，平均為0.19℃。 海拔以1 000 m為標準，每升100 m，溫升增加溫升限度值的1%。

電機各部位的溫升限度值，在環(huán)溫40℃的情況下，電機常用絕緣的允許溫度和電機外殼允許溫升限值如表1所示，定子鐵芯溫升應不超過所接觸的繞組絕緣的溫升限度值。標準普通軸承的溫升限度為55℃，同時滾動軸承溫度應不超過95℃，滑動軸承的溫度應不超過80℃，如果軸承溫度太高會使油質(zhì)發(fā)生變化和破壞油膜，造成軸承過早損壞。鼠籠轉(zhuǎn)子表面雜散損耗很大，溫度較高，一般以不危害鄰近絕緣為限。

表 1   電機常用絕緣的允許溫度和電機外殼允許溫升限值

2   引起鼠籠式三相異步電動機定子溫升過高燒壞繞組的原因及預防措施

在額定負載下電機溫升超出銘牌規(guī)定，其外部原因主要是：電網(wǎng)電壓太低或線路壓降太大，輸入電機的電壓超出額定電壓的5%，負載太重，長時間過載運行，電機與機械配合不當，風道不暢；內(nèi)部原因主要是：單相運行、匝間短路、相間短路、定子接地、風扇損壞或緊固不牢、風道阻塞、軸承損壞，定轉(zhuǎn)子相擦、電機與電纜接頭發(fā)熱、電機受腐蝕或受潮等。此外，從理論上講電機均可正反轉(zhuǎn)，但有些電機的風扇有方向性，如接反，溫升會超出許多。當電機在額定負荷下，正常運轉(zhuǎn)過程中溫度超過最高工作溫度，致使電機溫升超過規(guī)定，或溫升雖然未超過規(guī)定，但在低負荷時溫升突然增大，說明電機存在隱患。在額定負荷下溫升雖未超過溫升限度，但由于環(huán)境溫度超過40℃，而使電機溫度超過最大允許工作溫度。這種現(xiàn)象說明電機本身是正常的。解決的辦法是用人工方法降低環(huán)境溫度或減小負載運行。

2.1   電機過載造成溫升過高繞組燒壞

正常運轉(zhuǎn)的電機在運轉(zhuǎn)過程中，由于電源電壓忽高忽低或被拖動負載的機械故障，會引起電機運行電流超過電機的額定電流，造成電機發(fā)熱，若不進行處理，長時間運行，就會造成電機溫升超過限值而過載燒壞。這種情況下，電機三相線圈溫度上升速度隨過流量的增大而加快，隨過流量的減小而減緩。當繞組溫度超過絕緣所承受的最高溫度時，絕緣就會燒壞，造成電機線圈損壞，此時電機三相線圈均有不同程度的過熱燒壞現(xiàn)象。修理時需更換整臺電機繞組。

2.2   電機單相運行造成溫升過高繞組燒壞

當三相異步電動機運轉(zhuǎn)過程中缺一相后，電動機仍能繼續(xù)運行，但轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差變大。如圖1所示，當電機為△接時，電源缺W相后，電機在U,V相電源下仍繼續(xù)運行，其中B、C兩相線圈變?yōu)榇?lián)關(guān)系后與A相線圈并聯(lián)，在負荷不變的情況下，A相電流過大，長時間運行，該相繞組溫度超過允許溫度極限，如不及時停機，長時間運行A相線圈就會燒毀。如圖2所示，當三相異步電動機繞組為Y接時，電源缺相后，電動機可繼續(xù)運行，但同樣轉(zhuǎn)速明顯下降，轉(zhuǎn)差變大，磁場切割導體的速率加大，當電源缺U相時，電機在V，W相下運行，B相繞組被開路，A、C兩相繞組變?yōu)榇?lián)關(guān)系，且通過電流過大，長時間運行，A、C兩相繞組溫升超過溫升限度，將導致A,C兩相繞組同時燒壞。如果停止的電動機缺一相電源合閘時，只會發(fā)生嗡嗡聲而不能啟動，這是因為電動機通入對稱的三相交流電會在定子鐵心中產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，但當缺一相電源后，定子鐵心中產(chǎn)生的是單相脈動磁場，它不能使電動機產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩。因此，電源缺相時電動機不能啟動。但在運行中，電動機氣隙中產(chǎn)生的是三相諧波成分較高的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，所以，正在運行中的電動機缺相后仍能運轉(zhuǎn)，只是磁場發(fā)生畸變，有害電流成分急劇增大，溫度增高，如不及時停機，最終導致繞組燒壞。

2.3  電機匝間造成溫升過高繞組燒壞

繞組匝間短路、相間短路、多速電機繞組極間短路常造成電機線圈局部燒壞，由于電機線圈短路處絕緣損壞，運行電流增大，產(chǎn)生熱量增多，長時間運轉(zhuǎn)致使局部溫升限值超標，造成電機燒壞，此種情況屬電機質(zhì)量問題，初期表現(xiàn)為三相電流不平衡，故障部位溫度高，如果故障點在電機線圈表面，可通過匝間放電找出故障點進行局部修理；否則長時間運行線圈故障點就會因過熱而燒壞。如在電機內(nèi)部，只能通過更換線圈進行修理。

2.4  預防電機單相和過載造成繞組過熱的保護措施

無論電動機是靜態(tài)還是動態(tài)，缺相運行帶來的直接危害就是電機一相或兩相繞組過熱甚至燒壞。與此同時，由于動力電纜的過流運行加速了絕緣老化。特別是在靜態(tài)時，缺相會在電機繞組中產(chǎn)生幾倍于額定電流的堵轉(zhuǎn)電流。其繞組燒壞的速度比運行中突然缺相更快更嚴重。所以我們對電機進行日常維護和檢修的同時，必須對電機電源線路進行全面的檢修和試驗。尤其是要認真檢查負荷開關(guān)、動力線路、靜動觸點的可靠性。杜絕缺相運行。

電機運行過程中預防繞組過載和缺相運行造成線圈溫升超限度而燒壞的直接措施是：在電機三相繞組中埋置正溫度熱敏電阻，當三相繞組中任何一相溫度升高到極限溫度時，熱敏電阻阻值突變，控制線路動作，斷開主電路，電機停轉(zhuǎn)，故障排除后再送電運轉(zhuǎn)，熱敏電阻埋置如圖3所示。

3   鼠籠式三相異步電動機軸承溫升測量方法及修理措施

       三相異步電動機軸承溫度是電機溫升考核的另一重要指標，特別對于機座號為H355及以上電機軸承溫升考核更是一項必不可少的項目。對此，在H355及以上機座號電機的軸承處一般裝有軸承測溫元件PT100，軸承溫度測試一般按如圖4所示方法進行溫度測量。

電機軸承溫升超限值的原因與電機各零部件的配合密切相關(guān)，關(guān)鍵零部件的尺寸直接影響軸承的運行時的間隙。高度重視機械加工質(zhì)量，軸承安裝質(zhì)量，總裝環(huán)境的清潔，以保證軸承在良好的狀態(tài)下運行，這些都是避免電機軸承溫升過高的良好做法。一般來說，軸承的內(nèi)、外套在軸和軸承室之間不應發(fā)生有害的相對滑動，但從目前通用軸承與零件間隙尺寸公差設(shè)計來看，當軸承室實際尺寸正好在下偏差時，容易導致過盈量大的緊配合。電機運轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應電流，溫度升高，熱量通過軸傳到軸承內(nèi)圈和軸承本身，運轉(zhuǎn)過程中滾動摩擦產(chǎn)生熱量，導致軸承溫升增高，軸承溫度升高后，內(nèi)外圈均膨脹，外圈膨脹受到軸承室的限制，致使軸承的徑向游隙縮小，即使是選用大游隙軸承，這樣的配合也會使軸承內(nèi)外套幾何形狀變壞，使軸承的噪聲和振動變大，溫度增高。將軸承外圈與軸承室的配合由緊配合改為有微小間隙配合，保證軸承有充分的工作游隙，軸承無噪聲，同時軸承溫升降低。軸承外圈與軸承室的配合由緊配合改為微小間隙配合后，電機開始運轉(zhuǎn)時，外圈會跟著軸承同時轉(zhuǎn)動。此時，可在自由端軸承外壁與軸承室內(nèi)壁外側(cè)位置加工一U型槽，槽內(nèi)放一合適的滾珠，采用滾珠定位法固定軸承外圈。為防止軸承外圈在軸承室內(nèi)產(chǎn)生有害的軸向竄動，可加一波形彈簧片，對軸承外圈產(chǎn)生一個軸向的預壓力，將抵消造成軸向竄動的力，消除軸承噪聲。但必須保證軸承外圈在波形彈簧墊的作用下，能夠在軸承室中自由移動，否則轉(zhuǎn)子受熱膨脹后，軸承的軸向游隙變小或消失。將引起軸承溫升增高或抱死。另外，軸承是比較精密的部件，需要清潔的潤滑，只有良好的潤滑，電機在運轉(zhuǎn)過程中，軸與軸承間隙形成負壓，油由間隙被吸入，形成油膜，產(chǎn)生油楔，在軸承內(nèi)將軸托起，防止軸承內(nèi)外圈與軸承滾動體間彼此硬性接觸，保證電機正常運轉(zhuǎn)。所以要求軸承安裝現(xiàn)場必須嚴格清潔，潤滑油中不能混入雜質(zhì)，避免在這個環(huán)節(jié)軸承發(fā)熱。

引起軸承溫升高的原因包括：潤滑不足或潤滑脂過多；潤滑脂中夾有雜物；轉(zhuǎn)動部分與靜止部分相擦；軸承走內(nèi)圈或走外圈（軸承與端蓋配合過松或過緊），V1電機后端軸承受軸向力，前端軸承不到位。這時必須停止運轉(zhuǎn)，采取必要的修理，改進措施。對于中型低壓大功率電機來說，由于定轉(zhuǎn)子長度均在一米以上，所以需要考慮定轉(zhuǎn)子溫度升高后的膨脹量問題，設(shè)計時應根據(jù)電機的冷卻方式，不同材料的膨脹系數(shù)，考慮機殼與轉(zhuǎn)子膨脹量因溫升的差異造成的不同。避免電機溫度增高以后，軸承間隙趨向于零的現(xiàn)象發(fā)生，保證軸承始終在良好的狀態(tài)下運行。總之，在電機運轉(zhuǎn)過程中，測試軸承本身或其它與之關(guān)聯(lián)的重要部件溫度時，如果在運轉(zhuǎn)條件不變的情況下，任何溫度的驟變均可表示與軸承配合的零部件存在問題或軸承發(fā)生故障，需立刻停轉(zhuǎn)，進行修理。

4            結(jié) 論

電機過熱是電機燒壞的直接原因，無論是定子線圈的過載，單相，匝間，還是軸承溫度過高，若能及早發(fā)現(xiàn)，提前預防，都能避免故障的進一步發(fā)展。所以對電機定子和軸承溫度的測量監(jiān)控是電機維護的重要項目。對中型低壓大功率電機通常在定子線圈中埋置熱敏電阻，軸承處加裝PT100軸承測溫元件進行溫度監(jiān)控，從而對電機實行實時在線運行溫度監(jiān)控。