【摘要】本文详细说明了电动机启动时可能出现的故障现象，分析产生故障的原因，从而提出相应的解决方案。
　　【关键词】电机；电机起动；电机故障
　　
　　目前各类港口的大型设备基本上全部以电能为动力来源，而电机则为电能转化为机械能的基本驱动装置。各种机电设备安装完毕，试运行时往往会碰到意想不到的异常现象，使电动机起动失败而跳闸，较大容量的电动机机会便多一些。为了便于事后分析，在电机起动之前，我们就应做好事前准备工作（尤其是大型电动机更需要重视），并对检查的结果加以分析。
　　以图1所示的典型电路，即其一次回路的短路保护是使用断路器QF（或熔断器），控制电器接触器K，热继电器FT作过载保护（有时FT接在电流互感器二次侧回路中）为例，来介绍电动机起动失败的异常现象，并分析其起动失败的原因及采取的对策。

　　1.电动机的控制与保护
　　1.1电动机一起动立即跳闸，即瞬动跳闸
　　1.1.1断路器QF瞬动跳闸
　　QF瞬动跳闸，会使人怀疑是否发生了短路故障，但凡发生短路故障均有迹象可查，或有火花。或有焦烟气味，同时兼有异常声音，事后再作绝缘试验，能发现绝缘已损坏。最迷惑不解的是一切都好，但断路器仍然发生瞬动跳闸，此时应确认断路器选择的脱扣电流值是否合理。如40KW的电动机，其额定电流约80A。在选择用断路器时，选用脱扣电流100A似乎可以了，而且瞬时电流倍数为10，可达1000A，足以躲开电动6 IN的起动电流，似乎不应该有问题。但如果考虑下列因素之后，原因便清楚了。
　　（1）断路器整定值，制造允许误差老产品为±20%、新产品为±10%，碰得不巧，所选用的断路器正好是—20%的误差，所以其实际瞬动脱扣电流值得注意 1000×（1-20%）=800（A）。
　　（2）电动机的起动电流6 IN通常指周期分量。在起始的2至3个周边中。非周期分量的作用很明显，两者叠加有时峰值可达到额定值的13倍。即40KW电动机的额定电流为80A，其起始（峰值）起动电流可达13×80=1040（A），超过了上述的800A。这个峰值出现在起始的1～2个周波,若用熔断器作短路保护是不会分断的，而断路器，特别是带限流特性的高分断能力的断路器，动作都是相当灵敏，会因此而跳闸。对策是提高断路器脱扣电流值。现在有一些型号的断路器，其整定值是可调的，当然更多的是固定不可调的，那只好更换断路器。
　　1.1.2熔断器的瞬时熔断与短延时分断
　　如果一次回路是用熔断器作保护电器，一般而言，凡是新设备且熔断器规格选择合理的，在故障时不会发生瞬时熔断的现象。但下列情况，应予以重视。熔断器熔断体严重受伤，但还维持着薄弱的电气导通性能，一旦起动电流通过时，该熔断体即熔断。如果正好是控制回路所接的一相，那么接触器线圈失电，即造成接触器失压跳闸，合闸失败。
　　有两种情况能使熔断器受伤：其一是机械外力作用，外壳破裂，导致熔断体受伤，此种情况是可观察到的：另一种是已在其它场合使用过的熔断器，曾发生过相间短路故障。如果熔断的一相不是控制回路的同相，接触器不会因此而失压跳闸，便表现为电动机缺相运行。此时电动机转矩不足，无法起动，表现堵转状态，电流值始终维持在6 IN左右。热保护因此而动作，接触器跳闸，起动失败。此时应更换全部熔断器（因为其它两相熔断器也因长时期6 IN工作电流而影响其特性），排除其它原因后再起动。当然在此过程中，必须注意电流表指示值，确保无其它异常情况。
　　1.1.3接触器K瞬动跳闸
　　K 起动时瞬动跳闸有两个原因：
　　（1）二次回路故障
　　如果从电压表上看，起动时电压没有太大的跌落，原因便在二次回路，可以从以下两个方面逐一检查。
　　一是二次回路熔断器FU熔断：一般情况下不管接触器的容量大小，选用额定电流2A的熔断体（熔芯）很多。对于小容量的接触器问题不大，当接触器容量达250A时，接触器线圈起动容量达1KVA以上（如B型接触器），如果使用～220V的线圈，其电流可达到4.5A,2A的熔断体便可能熔断,这就造成接触器线圈失电,合闸失败。此时信号灯均熄灭,很容易判断原因,只要将熔断器换成10A的即可。
　　二是合闸回路接触器K自保持触点故障： K的辅助触点一直用来作接触器合闸后的自保持，因它是常开的，接触不良在合闸前是不会发觉的，合闸后的自保持全靠该触点，接触不良就不能自保持，接触器线圈失电跳闸，合闸便失败。发现此种情况，应再按一次按钮，此时注意合闸时接触器辅助触点动作情况，再检查一下触头上无杂物污染。若有，应用砂纸将杂物、污染物擦去，再试合一下即可。
　　（2）一次母线电压过低
　　要保证接触器K可靠吸合，其线圈电压不得低于额定电压的85%。如果电动机比较大，供电线路离电源又较远，在起动时由于起动电流较大，线路压降就要大一些，很可能低于额定电压85%，接触器无法吸合，这从电压表上可以观察到。对策是在接触器所处的母线上设置补偿电容。因为电动机起动时70%是无功电流，设置电容补偿以减少流过供电线路的电流。补偿的电容量可按电动机额定容量的80%考虑。如仍不够，可增加电容量直至电动机能起动时为止。当然也可通过相关的计算来确定。
　　1.2降压起动失败跳闸
　　降压起动失败跳闸有两种情况。
　　1.2.1在未切至全电压时即跳闸
　　这种情况往往是电动机端电压不足造成的，此时从监测到电压情况便可判断。造成端电压过低的原因是：一方面可能是变电所至配电室供电线路过长，另一方面可能是降压电抗（或电阻）值偏大，致使电动机端电压过低，起动转矩不足以克服负荷转矩，电动机如堵转一般，电流始终不衰减，热保护到时动作跳闸，起动失败。
　　如果是供电线路过长可设法用电容补偿方法，提高配电室母线电压。当然电容器应是可调节的，以免电动机停机时母线电压过高。
　　如果是电抗过大，则设法减小电抗值，使得母线电压与电动机端电压均有妥当的数值，各方面工作都正常。
　　1.2.2降压过程是成功的，在投切至全电压运行时跳闸
　　在电动机从降压阶段至全电压工作的切换过程中，有一供电间隙（如Y—△起动），此时因电动机内有乘磁，它的电磁场的情况与停机是不同的，有自己的极性方向，类似发电机。当合至电网时由于相位不一致，有时会造成大的冲击，其电流甚至会超过全电压起动的情况，出现意料不到的断路器过流动作，或接触器失压跳闸。这种状况往往是有时起动能成功，有时起动要失败，有很大的偶然性。成功的原因是两个相位接近或完全相同，相位差就很小，二次起运冲击电流很小，起动便能成功。
　　这种情况，100kw以上的电动机发生的较多，因为其乘磁能量大。遇到这种情况应使用电抗器降压，用短接电抗来达到全电压起动目的。其过程中间没有供电间隙，就不会产生上述情况。
　　1.3短延时跳闸
　　电动机起动过程中,跳闸时间不足1s的为短延时跳闸。其异常现象不多见，上述熔断器不良是其中之一。另外，带有接地保护的断路器，其漏电动作整定值偏小，因电动机的馈赠电线路在敷设中绝缘受伤，漏电流值偏大，有时会导致接地保护动作。为防止误动作，接地保护通常有0.2~0.5s的短延时，此时，便反映为短延时动作跳闸。一般而言，通过绝缘检查是能发现此故障的。
　　此外，短延时跳闸原因是上一级保护误动作。如图2所示，QF1的整定值是正确的，而QF整定值比QF1大，但有Mn等电动机负荷的存在，当M1起动时，有6 IN起动电流存在，QF保护越级动作，此往往表现为短延时，同时Mn等电动机也从运行中跳闸，表象很清楚，很容易识别。对策是提高QF的整定值。

　　1.4长延时跳闸
　　跳闸动作时间在5s以上的为长延时跳闸。其原因多在电动机一端。
　　1.4.1电动机端电压不足
　　在一些码头、水源地等场所，由于种种原因，无法设置变电所。这些电动机离变电所配电室较远，电动机容量又较大，在起动时电动机控制中心的母线电压不是太低，接触器能可靠合闸。但电动机端电压不足，不能拖动相关的负载运转，相当于堵转状态，时间一长，热保护便动作跳闸。
　　长延时跳闸更容易发生在电动机容量大。供电线路长，双采取了降压起动的场合。有些制造商根据电动机容量较大的状况，出厂时配置了降压起动装置，使用者误以为降压起动设备有比无好，也就用上去了。其结果是电动机端电压更低，问题更突出。当电动机与其电动机控制中心相距较远，例如大于200m时，其线路本身也能限制起动电流值，那时就不一定需要降压起动了。当然这是要经过计算下结论的。
　　电动机端电压要保证多少数值才能确保负载的起动，理论上是可以通过计算求得的。如在初次起动时，就有可能起动失败。这时需要监测电动机端电压，当电动机端电压在60%及以下时，应采取措施。优先的办法是在电动机端并联电容，如前面所述的那样。但电容量不必太大，按电动机功率因数0.8为依据，补偿至0.95为宜，这也是供电设计规范中所推崇的就地补偿方式。这样不但改善了电动机端电压水平，而且也补偿了功率因数。如在选择电动机时不清楚起动电流倍数，就只能适当地放大一些导线截面，以减少线路的阻抗和电压降。
　　1.4.2电动机反转
　　有一些负载，正转与反转，起动转矩是不一样的。例如堆取料机悬皮，反转时尽管能起动成功，但负荷电流始终超过额定电流，热保护自然要动作。发生此情况，可检查一下转向是否正确，发生电流偏大，转向有误，只要将电动机馈线相位变一下，使电动机正向转动即可。
　　1.4.3机泵安装有误
　　例如翻车机房通风机泵，其叶轮角度是可调的。叶轮角度不同时，风机提供的风量是不同的，所需电动机功率也是不同的。原来需要的风量不大，而风机安装时叶轮角度调节成了大风量时的角度，与所提供的电动机不协调，便造成长时期过载而导致热保护动作，起动失败。
　　另外，还有一些属于电动机及其机泵联结上不妥的场合，也会造成上述情况，上述情况可请制造商来处理解决。
　　1.4.4热保护选用不正确
　　有一些负载，如大直径类型的，起动惯量大，必须的时间达10s或更长。普通的热继电器如是10A级的可确保在7.2IN、10s内不动作，超过10s便难以保证了。如果发生此种情况，可改用20级（动作时间20s）或30级（动作时间30s）。
　　2.电动机运行中的监视与维护
　　电动机在运行时，要通过听、看、闻等及时监视电动机，以期当电动机出现不正常现象时能及时切断电源，排除故障。具体项目如下：
　　2.1听电动机在运行时发出的声音是否正常
　　电动机正常运行时，发出的声音应该是平稳、轻快、均匀、有节奏的。如果出现尖叫、沉闷、摩擦、撞击、振动等异声时，应立即停机检查。观察电动机有无振动、噪声和异常气味 电动机若出现振动，会引起与之相连的负载部分不同心度增高，形成电动机负载增大，出现超负荷运行，就会烧毁电动机。因此，电动机在运行中，尤其是大功率电动机更要经常检查地脚螺栓、电动机端盖、轴承压盖等是否松动，接地装置是否可靠，发现问题及时解决。噪声和异味是电动机运转异常、随即出现严重故障的前兆，必须随时发现开查明原因而排除。
　　2.2通过多种渠道经常检查
　　检查电动机的温度及电动机的轴承、定子、外壳等部位的温度有无异常变化，尤其对无电压、电流指示及没有过载保护的电动机，对温升的监视更为重要。电动机轴承是否过热，缺油，若发现轴承附近的温升过高，就应立即停机检查。轴承的滚动体、滚道表面有无裂纹、划伤或损缺，轴承间隙是否过大晃动，内环在轴上有无转动等。出现上述任何一种现象，都必须更新轴承后方可再行作业。注意电动机在运行中是否发出焦臭味，如有，说明电动机温度过高，应立即停机检查原因。
　　2.3保持电动机的清洁，特别是接线端和绕组表面的清洁
　　不允许水滴、油污及杂物落到电动机上，更不能让杂物和水滴进入电动机内部。要定期检修电动机，清洁内部，更换润滑油等。电动机在运行中，进风口周围至少3米内不允许有尘土、水渍和其他杂物，以防止吸人电机内部，形成短路介质，或损坏导线绝缘层，造成匣间短路，电流增大，温度升高而烧毁电动机。所以，要保证电动机有足够的绝缘电阻，以及良好的通风冷却环境，才能使电动机在长时间运行中保持安全稳定的工作状态。
　　2.4要定期测量电动机的绝缘电阻
　　特别是电动机受潮时，如发现绝缘电阻过低，要及时进行干燥处理。
　　2.5保持电动机在额定电流下工作
　　电动机过载运行，主要原因是由于拖动的负荷过大，电压过低，或被带动的机械卡滞等造成的。若过载时间过长，电动机将从电网中吸收大量的有功功率，电流便急剧增大，温度也随之上升，在高温下电动机的绝缘便老化失效而烧毁。因此，电动机在运行中，要注意检查传动装置运转是否灵活、可靠；连轴器的同心度是否标准；齿轮传动的灵活性等，若发现有滞卡现象，应立即停机查明原因排除故障后再运行。
　　3.结束语
　　随着电动机及控制设备的不断发展，电动机及控制设备的技术性能也日益完善。电动机的保护往往与控制设备及其控制方式有一定关系，即保护中有控制，控制中有保护。如电动机直接起动时，往往产生4—7倍额定电流的起动电流。若由接触器或断路器来控制，则电器的触头应能承受起动电流的接通和分断考核，即使是可频繁操作的接触器也会引起触头磨损加剧，以致损坏电器；对塑壳式断路器，即使是不频繁操作，也很难达到要求。因此，使用中往往与起动器串联在主回路中一起使用，此时由起动器中的接触器来承载接通起动电流的考核，而其他电器只承载通常运转中出现的电动机过载电流分断的考核，至于保护功能，由配套的保护装置来完成。
　　此外，对电动机的控制还可以采用无触点方式，即采用软起动控制系统。电动机主回路由晶闸管来接通和分断。有的为了避免在这些元件上的持续损耗，正常运行中采用真空接触器承载主回路(并联在晶闸管上)负载。这种控制有程控或非程控；近控或远控；慢速起动或快速起动等多种方式。另外，依赖电子线路，很容易做到如电子式继电器那样的各种保护功能。但不管采用何种保护装置，必须考虑过载保护装置与电动机、过载保护装置与短路保护装置的协调配合。还需要我们在实际工作中不断积累经验，判断电动机及控制设备存在的问题与故障处理，找出故障原因并加以分析，及时采取对策，以保证电动机及传动设备的正常运行。