电机常见故障原因分析之电机过热

电机是一种能量转换机构，在能量转换的过程中不可避免地要产生一些损耗，这些损耗大部分会变成热量散发出来，使得电机温度升高。温度过高会导致某些电机部件的寿命缩短，最终导致故障发生。电机设计时，会综合考虑电机的发热量和散热方法，从而确保电机在正常运行时，温度处于一定的范围之内，从而保证电机主要部件的设计寿命。  

但是，电机在实际运行时，某些情况下会出现温度过高的现象。常见的有绕组过热和轴承过热，同时这也是电机绕组和轴承发生故障的重要因素。图一为绕组过热故障，图二为轴承过热故障。

绕组发热是影响绕组绝缘寿命的主要因素，从图三我们可以看到电机绕组温度和绝缘寿命之间的关系。温度每升高10度，绕组绝缘寿命大约减半。

同时，温度过高还会降低金属的强度和硬度，以及降低润滑脂的特性，以及加速密封件老化。

所以，了解电机温度升高的根源可以帮助我们纠正存在的问题和延长电机绕组和轴承使用寿命。

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电机绕组过热常见原因

1.1  电机过载

过载是造成电机过温故障最常见的原因。过载即过电流，将导致绕组的铜损增大，从而绕组温度升高。

通常有以下两个方面导致：

Ø  选型不当（小马拉大车）；

Ø  外部负载发生变化，超出了允许的额定载荷；

通常电机设计的最佳效率运行点接近于额定负载的75%左右，在此处运行可以保证电机绕组温度相对较低且消耗的能源最少。

在有些客户的应用中，电机负载率很高，接近满载运行。这样，电机绕组温升接近上限，一旦环境温度较高或者散热条件不良，电机绕组和外壳的温度就非常高。

1.2  环境及通风不良

Ø  环境温度过高；

Ø  冷却回路阻塞，通风不畅，散热风量不足；（如图四示例）

Ø  自冷扇电机用于调速运行时，低速大转矩长时间运行，散热风量不足；

Ø  独立风扇故障停机；

Ø  电机安装场所或电机通风口处，不能保证冷空气有效进入和热空气排除；

（图五为电机通风回路示意图）

1.3  电源电压影响

Ø  电源三相电压不平衡会导致更大的电流不平衡，电流的负序分量引起定子损耗增加，因此定子绕组温升比在平衡电压下运行时的温升增高；

Ø  电源电压过低，在提供同样机械功率情况下，所需的电流增加，从而电机温升增加；

Ø  电网电压谐波带来的谐波电流和负序电流会产生附加的铜损和铁损，引起电机温升增加；

Ø  缺相运行情况下，会导致严重的电机过电流，引发绕组烧毁；

星型连接，缺相示意图：

角型连接，缺相示意图：

另外，电机绕组设计，例如槽满率低，绕组散热不良；铁芯绝缘损坏，涡流损耗增加等原因应会导致电机温升增加。

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电机轴承过热常见原因

电机轴承过热导致轴承失效引发的故障在电机故障中占有较大的比例。原因主要有：

Ø  轴承受力异常，破坏润滑，磨损加剧，导致轴承过热；（如图六、图七示例：轴承过载导致润滑失效，轴承散架，风扇烧融）

Ø  轴承润滑不足，磨损加剧，导致轴承过热；

Ø  润滑过量，轴承散热不良导致轴承过热；

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结论   

电机运行温度越高，预期寿命就越低。因此，应尽可能采取各种措施来降低电机的运行温度，从而提高电机的寿命和可靠性。     

同时，对于大中型或者重要的电机，绕组和轴承可以装设温度传感器，监测实际温度，提前预警，保护电机不被过热故障损坏。