三相异步电动机单相运行的原因分析及预防措施

在现代工业生产中，电动机的应用非常广泛，各种类型，各种电压型式和各种电压等级的电动机层出不穷，本文仅以目前生产活动中最常用的三相异步电动机为例，简要说明造成其单相运行的原因及预防措施。
　　1、三相异步电动机单相运行所造成的危害
　　三相异步电动机有Y型和△型两种接线方式。当Y型接线的电动机发生单相运行时，断线的一相电流为零。其他两相相电流变为线电流。同时会造成零点漂移，其相电压也会增加。
　　当△型接线的电动机内部断线时，电动机在三相电源的作用下，变为V型接线。两相相电流增大1.5倍。当△型接线的电动机外部断线时，相当于两相绕组串联后与第三组绕组并联接于两线电压之间。串联的两绕组电流不变。另外的第三组电流将增加1.5倍。
　　综上所述，当电动机发生单相运行后，其绕组电流迅速增加，绕组和金属外壳迅速发热，烧毁绕组绝缘，进而烧毁电动机绕组，影响正常生产活动的进行并且如果现场环境不好，周围堆积有易燃物品，非常容易引发火灾，造成更为严重的后果。
　　2、目前电动机运行的主要控制方式
　　因电动机的起动电流为运行电流的5～7倍，如直接起动会造成电动机起动电流过大，起动特性不好，所以起动运行方式常采用以下几种。
　　2.1 直接起动运行方式
　　一般7千瓦以下的小功率电动机起动电流对设备运行的影响不大。所以经常采用三相空气开关或漏电保护器或通过磁力起动器，直接起动和运行电动机。
　　2.2 Y/△起动运行方式
　　此方式适用于△型接线运行的电动机，利用交流接触器的接线组合，起动时电动机采用Y型接法降低起动电流，提高起动转矩，起动后自动采用△型接法进入正常运行状态。
　　2.3 起动运行方式
　　起动时利用自耦变压器的部分绕组与电动机串联，降低电动机的起动电压，从而降低电动机的起动电流。起动后自动切除自耦变压器，进入正常运行状态。
　　2.4 制起动运行方式
　　此方式是目前新兴的一种节能环保安全高效的起动运行方式，起动时输出电压随着启动频率的不断增加而增加，在满足负载起动转矩的要求下，控制起动电流的平稳上升，起动后根据负载的变化要求，自动调整调频器的输出转矩，使电动机能够安全平稳的运行。因为电动机的负载转矩低于电动机的额定转矩，否则不能正常运行，所以电动机正常运行以后不需要满负荷运行，此时调频器会自动降低运行电压，从而能够节约大量的电能。另外，在电动机发生故障时，调频器会自动切断输出电压，防止故障的进一步扩大，大大的提高了设备的安全性能。
　　3、造成电动机单相运行的原因及预防措施
　　（1）当电动机不能起动，有嗡嗡声响，同时外壳有温升时或运行中转速明显下降，温升增加时，应立即切断供电电源，仔细查找故障原因。判断是否因缺相所造成的上述状况。
　　（2）用500 V摇表摇测电动机的绝缘电阻和绕组电阻。一般情况下，绝缘电阻应>0.4 MΩ，每相绕组电阻为零。当确定电动机正常的情况下，应仔细检查电动机的接线端子，供电线路和供电线路中各种电器元器件是否完好。
　　（3）当主电路电源线过细或者遇到外力伤害时，电动机三相电源因一相烧断或外力碰断，会造成电动机单相运行。电动机主电源电线的安全载流量为电动机额定电流的1.5～2.5倍，电源线的安全载流量与电源线的敷设方式密切相关。特别是与热力管道并行或相交时，必须大于50 cm间隔。电源线在70 ℃温升下可长期运行的安全载流量一般可由电工手册中查得。根据以往经验，铜质电线每平方毫米安全载流量为6 A，铝质电线每平方毫米为4 A。另外，铜铝电线接头时应采用铜铝过渡接头，以免铜铝材料之间发生氧化，影响接头电阻。
　　（4）空气开关或漏电保护器配置不当可能造成电动机单相运行。如果空气开关配置过小，则可能由于供电电流过大烧坏空气开关内部接点，造成某一相接点接触电阻过大，形成电动机单相运行。空气开关的额定电流应是电动机额定电流的1.5～2.5倍。另外，在电动机运行过程中，应监控空气开关的运行温度，温度过高说明空气开关配置过小，或空气开关本身质量有问题，应予以更换合适的空气开关。
　　（5）交流接触器造成电动机单相运行的情况有以下几种。
　　①接触器配置过小，动静触头额定容量低，触头长期过热运行会产生形变，或因热继电器双金属片烧断而造成电动机单相运行。
　　②灭弧装置不良，灭弧能力小，长期运行后触点灼伤，使动静触头粘在一起。三相触头动作不同步，从而造成缺相运行。
　　③使用环境恶劣，如潮湿，振动，有腐蚀性气体或散热条件差等造成触头或接点氧化，接触不良而造成缺相运行。
　　预防措施有以下几种。
　　①选择合适的交流接触器，交流接触器的额定电流应为电动机额定电流的1.5-2.5倍。
　　②定期取下灭弧罩，观察动静触头有无灼烧，如有灼烧伤，及时刮磨修复或更换触头。
　　③设法改善接触器的运行环境，使交流接触器能够安全稳定的运行。
　　（6）自耦变压器选择不当可能造成自耦变压器长期过热运行，烧断绕组或接点造成电动机缺相运行。所以要选择合适的自耦变压器并经常监控自耦变压器的运行温度和接点颜色有无变化，确定接点是否接触良好。
　　（7）调频器的进出线的接线端子接触不良可能造成电动机缺相运行。接线端子的安全载流量要大于电线的安全载流量。并且端子和电线要有可靠的连接。必要时要进行挂锡焊接，同时要保证端子之间紧固的连接。
　　（8）电动机质量不好，比如电动机内部定子线圈之间连线开焊或定子线圈引出线开焊可能造成电动机的单相运行。此时可以打开电动机的出线端的端盖。找出开焊点，重新焊接牢固，并做好绝缘处理，合上端盖后进行开机实验，看能否正常运行。
　　（9）在有条件的情况下。可以在电动机的主线路上加装缺相互感器。当电动机缺相运行时，互感器检出缺相信号。给电动机控制设备，切断电动机三相供电电源，使电动机停机避免烧毁电动机。
　　（10）控制柜中各元器件之间的连接线烧断可能会造成电动机单相运行。连接线烧断的原因有以下几点。
　　①连接线过细，当电动机过负荷电流增大时，可能会烧断连接线。
　　②连接线两端接头接触不良，造成连接线接头过热，而烧断连接线。
　　③有小动物破坏，比如老鼠爬到两线之间，造成线间短路，烧断连接线。
　　解决措施是：每次启动运行前应打开控制柜仔细检查各连接线的颜色有无变化，绝缘外皮有无烧灼痕迹。按电动机的负载电流合理配备电源线，接头按工艺要求连接。
　　（11）需要说明的一种情况是在以前的电动机控制线路中，有用熔电器作为相间短路或单相接地保护的情况，在此情况下，熔电器有两种熔断的可能，其一是遇相间短路熔断器熔断，其二是单相对地击穿造成熔断器熔断。熔断器的额定电流在有填料的情况下可以是电动机额定电流的2.5倍，在无填料的情况下，应为电动机额定电流的4～5倍。熔断器的主要材料为铅锡合金，易熔的熔断器的额定电流应为电动机额定电流的4～5倍，非易熔的熔断器额定电流应为电动机额定电流的2～3倍。因为熔断器的灵敏度偏低，反应不够及时，安全性不强等原因，所以现在的控制设备逐步淘汰了熔断器的保护措施而采用目前较为先进的空气开关作为相间短路和单相接地保护的器件。
　　4、结语
　　总之，我们在三相异步电动机的施工前，严格评估和筛选电动机以及电动机配套的电线开关，接触器，自耦变压器，调频控制器等各种设备的性能质量和规格。施工中，严格按照各种施工工艺的规范要求，保证安装质量。运行中定期对各种设备进行认真的维护保养，定期进行检查检修，一定能够避免由于电动机单相运行所造成的不必要的损失和危害。