变频器在使用中遇到的问题和故障防范

由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。外部的电磁感应干扰

如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC吸收器；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；指定采用屏蔽线回路，须按规定进行，若线路较，应采用合理的中继方式；变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。

安装环境, 电源异常, 雷击、感应雷电, 电源高次谐波

1, 安装环境

变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。

除上述3点外，定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。 2, 电源异常

电源异常表现为各种形式，但大致分以下3种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外，有些电网或自行发电单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。

如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，应和变频器供电系统分离，减小相互影响；对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适价格的变频器外，还因预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压回复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流；对于要求必须量需运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。

二极管输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，应及早检查处理。

3, 雷击、感应雷电

雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路器开闭也能产生较高的冲击电压。

变压器一次侧真空断路器断开时，通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。 为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时，应尽

量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。

过去的晶体管变频器主要有以下缺点：容易跳闸、不容易再起动、过负载能力低。由于IGBT及CPU的迅速发展，变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能，大幅度提高了变频器的可靠性。

如果使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”，其中“起动转矩不足”、“环境条件变化造成出力下降”等故障原因，将得到很好的克服。该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算，计算出当前时刻所需要的转矩，迅速对输出电压进行修正和补偿，以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。

此外，由于变频器的软件开发更加完善，可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施，并使故障化解后仍能保持继续运行，例如：对自由停车过程中的电机进行再起动；对内部故障自动复位并保持连续运行；负载转矩过大时能自动调整运行曲线，避免Trip；能够对机械系统的异常转矩进行检测。

变频器对周边设备的影响及故障防范

变频器的安装使用也将对其他设备产生影响，有时甚至导致其他设备故障。因此，对这些影响因素进行分析探讨，并研究应该采取哪些措施时非常必要的。

4,电源高次谐波

由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响，通常采用以下处理措施：采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离；在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量，对于有进相电容器的场合因高次谐波电流

将电容电流增加造成发热严重，必须在电容前串接电抗器，以减小谐波分量，对电抗器的电感应合理分析计算，避免形成 LC振荡。电动机温度过高及运行范围

对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：对电机进行强冷通风或提高电机规格等级；更换变频专用电机；限定运行范围，避开低速区。

5, 振动、噪声

振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分；调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外；由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件；在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM调制方式造成的高次谐波。

6,高频开关形成尖峰电压对电机绝缘不利

在变频器的输出电压中，含有高频尖峰浪用电压。这些高次谐波冲击电压将会降低电动机绕组的绝缘强度，尤其以PWM控制型变频器更为明显，应采取以下措施：尽量缩短变频器到电机的配线距离；采用阻断二极管的浪涌电压吸收装置，对变频器输出电压进行处理.

第二篇：维修电工技师申报论文

机电设备电动机损坏的原因与维修预防

中联重科股份有限公司、夏文

摘要：在现代工业生产中，电动机是机电设备的机械动力输出源。在实际生产中电动机发生故障，影响了机电设备的使用效率。电动机为什么会发生故障，怎样维修预防电动机的故障是值得思考和解决的问题。我根据有关资料和多年的实践经验阐述一些个人见解，仅供参考，不足之处请提出宝贵意见。

电动机的工作原理式转子与定子之间形成转动副，缠绕在转子上的导线受到的电磁力对转动副的转动中心线形成电磁转矩，驱动转子转动。电动机的输出为转动，故称为旋转电动机（简称旋转电机）。若将电动机沿其径向剖开，将转子和定子展开成一直线，分别称为原边和副边。再将转子与定子之间的转动副变为移动副，则原边和副边间的相对运动将变为直线运动，电动机的输出为直线运动。所以这类电动机被称为直线电机。

现代机电设备中电动机应用非常广泛。机床、水泵、皮带机、风机等需要电动机带动；电力机车、电梯，需要电动机牵引。家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机，甚至各种电动机玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生活中的各个方面。机电设备中的电动机发生故障，直接影响了设备的使用效率。那么电动机会发生故障的原因是那些，怎样维修.预防发生故障呢？ 一、电动机发生故障的原因：

1、电动机过热

1）、电源方面使电动机过热的原因

电源方面使电动机过热原因有以下几种

(1)、电源电压过高

当电源电压过高时，电动机反电动势、磁通及磁通密度均随之增大。由于铁损耗的大小与磁通密度平方成正比，则铁损耗增加，导致铁心过热。而磁通增加，又致使励磁电流分量急剧增加，造成定子绕 1

组铜损增大，使绕组过热。因此，电源电压超过电动机的额定电压时，会使电动机过热。

(2)、电源电压过低

电源电压过低时，若电动机的电磁转矩保持不变，磁通将降低，转子电流相应增大，定子电流中负载电源分量随之增加，造成绕线的铜损耗增大，致使定、转子绕组过热。

(3)、电源电压不对称

当电源线一相断路、保险丝一相熔断，或闸刀.起动设备触头烧伤致使一相不通，都将造成三相电动机走单相，致使运行的二相绕组通过 大电流而过热，及至烧毁。

(4)、三相电源不平衡

当三相电源不平衡时，会使电动机的三相电流不平衡，引起绕组过热。由上述可见，当电动机过热时，应首先考虑电源方面的原因。确认电源方面无问题后，再去考虑其他方面因素。

2）、负载使电动机过热的原因

负载方面使电动机过热原因有以下几种：

(1)、电动机过载运行

当设备不配套，电动机的负载功率大于电动机的额定功率时，则电动机长期过载运行（即小马拉大车），会导致电动机过热。维修过热电动机时，应先搞清负载功率与电动机功率是否相符，以防盲无目的的拆卸。

(2)、拖动的机械负载工作不正常

设备虽然配套，但所拖动的机械负载工作不正常，运行时负载时大时小，电动机过载而发热。

(3)、拖动的机械有故障

当被拖动的机械有故障，转动不灵活或被卡住，都将使电动机过载，造成电动机绕组过热。故，检修电动机过热时，负载方面的因素不能忽视。

3）、电动机本身造成过热的原因

(1)、电动机绕组断路

当电动机绕组中有一相绕组断路，或并联支路中有一条支路断路 2

时，都将导致三相电流不平衡，使电动机过热。

(2)、电动机绕组短路

当电动机绕组出现短路故障时，短路电流比正常工作电流大得多，使绕组铜损耗增加，导致绕组过热，甚至烧毁。

(3)、电动机接法错误

当三角形接法电动机错接成星形时，电动机仍带满负载运行，定子绕组流过的电流要超过额定电流，乃至导致电动机自行停车，若停转时间稍长又未切断电源，绕组不仅严重过热，还将烧毁。当星形连接的电动机错接成三角形，或若干个线圈组串成一条支路的电动机错接成二支路并联，都将使绕组与铁心过热，严重时将烧毁绕组。当一个线圈、线圈组或一相绕组接反时，都会导致三相电流严重不平衡，而使绕组过热。

(4)、电动机的机械故障

当电动机轴弯曲、装配不好、轴承有毛病等，均会使电动机电流增大，铜损耗及机械摩擦损耗增加，使电动机过热。

4）、通风散热不良使电动机过热的原因：

(1)、环境温度过高，使进风温度高。

(2)、进风口有杂物挡住，使进风不畅，造成进风量小

(3)、电动机内部灰尘过多，影响散热

(4)、风扇损坏或装反，造成无风或风量小

(5)、未装风罩或电动机端盖内未装挡风板，造成电动机无一定的风路

2、 三相异步电动机不能起动的原因：

1）、电源未接通 2）、熔丝熔断 3）、定子或转子绕组断路 4）、定子绕组接地 5）、定子绕组相间短路 6）、定子绕组接线错误 7）、过载或传动机械被轧住 8）、转子铜条松动 9）、轴承中无润滑油，转轴因发热膨胀，妨碍在轴承中回转 10）、控制设备接线错误或损坏 11）、过电流继电器调得太小 12）、老式起动开关油杯缺油 13）、绕线式转子电动机起动操作错误 14）、绕线式转子电动机转子电阻配备不当

15）、轴承损坏

三相异步电动机不能起动因素很多，应根据实际情况及症状作详 3

细分析、仔细检查，不能搞强行多次起动，尤其在起动时电动机发出异常声响或过热时，应立即切断电源，在查清原因且排除后再行起动，以防故障扩大。

3、电动机带负载运行时转速缓慢的原因

1）、电源电压过低 2）、鼠笼转子断条 3）、线圈或线圈组有短路点 4）、线圈或线圈组有接反处 5）、相绕组反接 6）、过载 7）、绕线式转子一相断路 8）、绕线式转子电动机起动变阻器接触不良 9）、电刷与滑环接触不良

4、动机运转时声音不正常的原因

1）、定子与转子相擦 2）、转子风叶碰壳 3）、转子擦绝缘纸4）、轴承缺油

5）、电动机内有杂物 6）、电动机二相运转有嗡嗡声

5、电动机外壳带电原因：

1）、电源线与接地线搞错 2）、电动机绕组受潮，绝缘老化使绝缘性能降低 3）、引出线与接线盒碰壳 4）、局部绕组绝缘损坏使导线碰壳

5）、铁心松弛刺伤导线6）、接地线失灵7）、接线板损坏或表面油污过多 6、绕组式转子滑环火花过大原因

1）、滑环表面脏污 2）、电刷压力过小 3）、电刷在刷内轧住 4）、电刷偏离中性线位置

7．电动机温升过高或冒烟的原因

1）、电源电压过高或过低 2）、过载 3）、电动机单相运行 4）、定子绕组接地 5）、轴承损坏或轴承太紧 6）、定子绕组匝间或相间短路

7）、环境温度过高 8）、电动机风道不畅或风扇损坏

8、电动机空载或负载运行时电流表指针来回摆动的原因

1）、鼠笼式转子断条 2）、绕组式转子一相断路 3）、绕线式转子电动机的一相电刷接触不良4）、绕线式转子电动机的滑环短路装置接触不良5)、机械负荷不平稳

9、电动机振动的原因

1）、转子不平衡 2）、轴头弯曲 3）、皮带盘不平衡 4）、皮带盘轴孔偏心 5）、固定电动机的地脚螺丝松动 6）、固定电动机的基础不牢或 4

不平

二、电动机故障的维修预防

1、对机电设备和电动机进行定时点检与检修，从预防事故为主，将故障抹杀在摇篮阶段。

1)、根据故障现象维修：

(1)、故障现象 ：电机接通后不能起动原因及处理方法：

a、定子绕组接线错误——检查接线，纠正错误

b、定子绕组断路，短路接地，绕绕转子电动动机绕组断路——找出故障点，排除故障

c、负载过重或传动机构被卡住 ——检查传动机构和负载

d、绕线转子电动机转子回路开路(电刷与滑环接触不良，变阻器断路，引线接触不良等)——找出断路点，加以修复

e、电源电压过低——检查原因并排除

f、电源缺相——检查线路，恢复三相

故障现象：电动机温升过高或冒烟原因及处理方法：

a、负载过重或起动过于频繁 ——减轻负载，减少起动次数

b、运行过程中缺相 ——检查线路，恢复三相

c、定子绕组接线错误 ——检查接线，加以纠正

d、定子绕组接地，匝间或相间发生短路——查出接地或短路部位，加以修复

e、笼型转子绕组断条——更换转子

f、绕线转子绕组缺相运行——找出故障点，加以修复

g、定子与转子相擦 ——检查轴承，转子是否变形，进行修理或更换 h、通风不良——检查风通是否畅通

i、电压过高或过低 ——检查原因并排除

(2)、故障现象：电动机振动过大原因及处理方法：

a、转子不平衡——校平平衡

b、带轮不平衡或轴伸弯曲——检查并校正

c、电动机与负载轴线不对齐——检查调整机组的轴线

d、电动机安装不妥——检查安装情况及底脚螺丝

e、负载突然过重 ——减轻负载

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(3)、运行时有异声原因及处理方法：

a、定子与转子相擦——检查轴承，转子是否变形，进行修理或更换 b、轴承损坏或润滑不良——更换轴承，清洗轴承

c、电动机缺相运行 ——检查断路点并加以修复

d、风叶碰机壳——检查并消除故障 (4)、电动机带负载时转速过低原因及处理方法：

a、电源电压过低——检查电源电压

b、负载过大——核对负载

c、笼形转子绕组断条——更换转子

d、绕线转子线组一相接触不良或断开——检查电刷压力，电刷与滑环接触情况及转子绕组

(5)、电动机外壳带电原因及处理方法：

a、接地不良或接地电阻太大 ——按规定接好地线，排除接地不良故障

b、绕组受潮——进行烘干处理

c、绝缘损坏，引线碰壳 ——浸漆修补绝缘，重接引线。

2)、电动机运行或故障时，可通过看、听、闻、摸四种方法来及时预防和排除故障，保证电动机的安全运行。

(1)、看：观察电动机运行过程中有无异常，其主要表现为以下几种情况。

a、定子绕组短路时，可能会看到电动机冒烟。

b、电动机严重过载或缺相运行时，转速会变慢且有较沉重的"嗡嗡"声。

c、电动机正常运行，但突然停止时，会看到接线松脱处冒火花;保险丝熔断或某部件被卡住等现象。

d、若电动机剧烈振动，则可能是传动装置被卡住或电动机固定不良、底脚螺栓松动等。

e、若电动机内接触点和连接处有变色、烧痕和烟迹等，则说明可能有局部过热、导体连接处接触不良或绕组烧毁等。

(2)、听：电动机正常运行时应发出均匀且较轻的"嗡嗡"声，无杂音和特别的声音。若发出噪声太大，包括电磁噪声、轴承杂音、通风噪 6

声、机械摩擦声等，均可能是故障先兆或故障现象。

对于电磁噪声，如果电动机发出忽高忽低且沉重的声音，则原因可能有以下几种。

a、定子与转子间气隙不均匀，此时声音忽高忽低且高低音间隔时间不变，这是轴承磨损从而使定子与转子不同心所致。

b、三相电流不平衡。这是三相绕组存在误接地、短路或接触不良等原因，若声音很沉闷则说明电动机严重过载或缺相运行。

c、铁芯松动。电动机在运行中因振动而使铁芯固定螺栓松动造成铁芯硅钢片松动，发出噪声。

对于轴承杂音，应在电动机运行中经常监听。监听方法是：将螺丝刀一端顶住轴承安装部位，另一端贴近耳朵，便可听到轴承运转声。若轴承运转正常，其声音为连续而细小的"沙沙"声，不会有忽高忽低的变化及金属摩擦声。若出现以下几种声音则为不正常现象。

a、轴承运转时有"吱吱"声，这是金属摩擦声，一般为轴承缺油所致，应拆开轴承加注适量润滑脂。

b、若出现"唧哩"声，这是滚珠转动时发出的声音，一般为润滑脂干涸或缺油引起，可加注适量油脂。

c、若出现"喀喀"声或"嘎吱"声，则为轴承内滚珠不规则运动而产生的声音，这是轴承内滚珠损坏或电动机长期不用，润滑脂干涸所致。 若传动机构和被传动机构发出连续而非忽高忽低的声音，可分以下几种情况处理。

a、周期性"啪啪"声，为皮带接头不平滑引起。

b、周期性"咚咚"声，为联轴器或皮带轮与轴间松动以及键或键槽磨损引起。

c、不均匀的碰撞声，为风叶碰撞风扇罩引起。

(3)、闻:通过闻电动机的气味也能判断及预防故障。若发现有特殊的油漆味，说明电动机内部温度过高;若发现有很重的糊味或焦臭味，则可能是绝缘层被击穿或绕组已烧毁。

(4)、摸:摸电动机一些部位的温度也可判断故障原因。为确保安全，用手摸时应用手背去碰触电动机外壳、轴承周围部分，若发现温度异常，其原因可能有以下几种。

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a、通风不良。如风扇脱落、通风道堵塞等。

b、过载。致使电流过大而使定子绕组过热。

c、定子绕组匝间短路或三相电流不平衡。

d、频繁启动或制动。

e、若轴承周围温度过高，则可能是轴承损坏或缺油所致。

2、认真做好维护保养工作，建立先进的管理方式。

根据国际公认比较先进的“TPM管理”：利用包括操作者在内的生产维护保全活动，对电动机轴承定时加油，螺丝紧固，清灰等。发现异常及时可以得到处理。

3、应用保护功能电器对电动机可靠保护

电机保护就是给电机全面的保护，即在电机出现过载、缺相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、轴承磨损、定转子偏心、轴向窜动径向跳动时，予以报警或保护；为电动机提供保护的装置是电机保护器，包括热继电器、电子式保护器和智能型保护器，目前大型和重要电机一般采用智能性保护装置。

（1）、微型电动机的线圈通常是由很细的铜丝绕成，耐电流的能力较差。当电机负载较大或电机卡住时，流过线圈的电流会快速增加，同时电机温度急剧升高，铜丝绕阻极易被烧毁。如果能够在电动机线圈中串接高分子PTC热敏电阻，则会在电机过载时提供及时的保护功能，避免电机被烧毁。热敏电阻通常被至于线圈的附近，这样热敏电阻更易于感受温度，使保护更加迅速有效。用于初级保护的热敏电阻通常选用耐压等级较高的KT250型热敏电阻，用于次级保护的热敏电阻通常选用耐压等级较低的KT60-B、KT30-B、KT16-B及片状电机。瑞典的科尼公司设计制造的链式起重机的电动机里面就串接了PTC热敏电阻，实际证明可以有效保护电动机因过载温度过高而烧毁，使电动机寿命延长。

（2）、进入20世纪90年代以来，由于微机通讯技术和网路技术的发展国外一些公司又提出了兼有监控、保护功能的智能化保护器。它能与中央控制系统进行双向通讯，形成监控、保护与信息网络；也能监视电动机各种运行参数，不但能测量当前数据，并能对过去的运行参数及故障情况做出统计，帮助操作人员做出预测以减少线路和设备的 8

停机和维修时间。大大提高了整个系统的可靠性。目前国外大中型智能保护装置已经比较成熟，广泛的应用与我国的工业生产。

只要我们在日常的工作生产中使用先进的管理方法，维修方法。加强对于电气设备的维修及保养，运用成熟先进技术，预防电动机故障。这样不仅可以提高企业机电设备的使用效率，创造经济效益，而且可以提高我们自身素质和实际能力及水平。

注释：安维胜：《现代机电设备》，北京：电子工业版社，20xx年，第25页

参考文献

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[2]何焕山.工厂电气控制设备.高等教育出版社.2006.7

[3]李显全.维修电工.中国劳动出版社.2002.12

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