电机工程师必读！13种常见的电机故障原因

电机广泛应用于工业环境中的各个角落，并且变得越来越复杂、技术含量越来越高，有些时候保持其工作在最佳性能状态变得很困难。电机和驱动故障的原因不仅限于某一个范畴——机械和电气问题均会导致电机故障，是否具备正确的知识可能意味两种截然不同的结果：代价不菲的停工或者有效提高运行时间。

其中，绕组绝缘击穿和轴承磨损是常见的两种电机故障原因，但导致这些故障发生的原因却多种多样。点击阅读全文获取完整版，了解检测13种常见的绕组绝缘及轴承故障原因。

电能质量

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瞬态电压

瞬态电压可能是由多种原因源引起的，这些源可能在工厂内部，也可能在工厂外部。邻近负载的投切入或切出、修正功率因数而安装的修正电容器组乃至远处的天气因素都会在配电系统上产生瞬态电压。这些瞬态电压在幅值和频率上差异很大，会造成电机绕组绝缘性能下降或被击穿。然而，由于发生的频度很低，并且现象发生的方式也不同，所以找到这些瞬变源非常困难。例如，瞬变可能发生在控制电缆上，它不一定直接造成设备故障，但却可能影响正常工作。

影响：电机绕组绝缘击穿造成电机早期故障以及计划外停工。

测量及诊断仪器：Fluke 438-II电能质量和电机分析仪

关键程度：高

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电压不平衡

三相配电系统经常为单相负载供电。阻抗或负载分布不平衡会影响全部三相之间的不平衡。潜在的故障可能发生在电机连接电缆、电机端子以及电机绕组本身。这种不平衡会对三相电源系统中的每相电路产生影响应力。最低限度上，所有三相电压的幅值应始终一致。

影响：不平衡现象造成某相或某几相上电流过大，从而造成温度升高——导致绝缘击穿。

测量及诊断仪器：Fluke 438-II电能质量和电机分析仪

关键程度：中

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谐波畸变

简单的说，谐波是一种有害的高频交流电压或电流源，交流电压或电流源用于向电机绕组提供电能。这种附加能量并不用于驱动电机轴承，而是在绕组内循环，并最终形成内部能源损耗。

影响：降低电机效率，增加维护维修费用，工作温度升高

测量及诊断仪器：Fluke 438-II电能质量和电机分析仪

变频驱动故障

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驱动输出PWM信号的反射

变频驱动采用脉宽调制(PWM)技术来控制电机的输入电压和频率。当电源和负载之间存在阻抗不匹配时，就会产生反射。阻抗不匹配的原因可能是安装不正确、元件选择不正确或随着时间推移设备发生了老化。在电机驱动电路中，反射峰值与直流总线的电压一样高。

影响：电机绕组绝缘击穿造成计划外停工。

测量及诊断仪器：Fluke 190-204 ScopeMeter®彩色数字示波表、Fluke 1587 FC绝缘万用表

关键程度：高

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∑电流

影响：保护地电流造成电路异常跳闸

测量及诊断仪器：Fluke 190-204 ScopeMeter®彩色数字示波表

关键程度：低

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6

过载

影响：电机的电气和机械部件过早磨损，造成永久性失效。

测量及诊断仪器：Fluke Ti480 PRO红外热像仪、Fluke 289真有效值工业用记录万用表

关键程度：高

机械

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失中

当电机传动轴与负载未正确对准或者将电机联结至负载的部件失中时，即发生失中。许多专业人士认为弹性联轴器可消除和补偿失中，但弹性联轴器仅保护联轴器不受失中的影响。即使采用弹性联轴器，失中的传动轴也会沿轴传递有害的周期性力，并进入电机，造成电机过度磨损，增大视在机械负载。此外，失中可能在负载及电机驱动轴中产生振动。失中的类型有三种：

• 角度失中：传动轴中心线发生交叉，而非平行。

• 平行失中：传动轴中心线平行，但不在同一中心。

• 组合失中：平行失中和角度失中相组合。(注：几乎所有失中均为组合失中，但业内人士一般将失中分为两种独立的类型，因为分别解决角度失中和平行失中比较容易修正失中问题。)

影响：机械传动部件过早磨损，造成永久性失效。

测量及诊断仪器：Fluke 810测振仪、Fluke 830激光轴对中仪

关键程度：高

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软脚

影响：机械转动部件失中

测量及诊断仪器：Fluke 830激光轴对中仪

关键程度：中

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管道应力

影响：轴失中，进而对转动部件造成应力，导致过早故障

测量及诊断仪器：Fluke 830激光轴对中仪

关键程度：低

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轴不平衡

影响：机械传动部件过早磨损，造成永久性失效。

测量及诊断仪器：Fluke 810测振仪

关键程度：高

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轴松动

影响：机械传动部件过早磨损，造成永久性失效。

测量及诊断仪器：Fluke 810测振仪、Fluke 830激光轴对中仪

关键程度：高

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轴承磨损

影响：加快转动部件磨损，造成轴承故障。

测量及诊断仪器：Fluke 810测振仪

关键程度：高

不正确的安装因素

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轴电压

当电机轴电压超过轴承润滑脂的绝缘能力时，将会有飞弧电流通向外轴承，造成轴承套圈内出现电点蚀和凹槽。当轴承开始变形，金属碎屑与润滑油混合在一起时，轴承摩擦增大，最早的征兆是出现噪声和过热。这会造成轴承在电机工作的短短几个月内损坏。无论是电机维修还是停工时间方面，轴承故障的代价都非常大，所以测量轴电压和轴电流都是非常重要的诊断步骤。只有在电机上电和转动时，才会出现轴电压。在电机转动时，可利用碳刷探头连接来测量轴电压。

影响：在轴承表面形成点蚀和凹槽，造成振动过大，最终引发轴承故障

测量及诊断仪器：Fluke MDA-550

关键程度：高

预防电机早期故障

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以及预防电机驱动及转动设备的早期故障的四种重要策略