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定子绕组短路是异步电动机中经常发生的故障,绕组短路可分为匝间短路和相间短路,其中相间短路包括相邻线圈短路、极相组之间短路和两相绕组之间的短路。匝间短路是指线圈中串联的两个线匝因绝缘层破裂而短路,相间短路是由于相邻线圈之间绝缘层损坏而短路,一个极相组的两根引线被短接,以及三相绕组的两相之间因绝缘损坏而造成的短路[4]。
绕组短路严重时,负载情况下电动机根本不能启动。短路匝数少,电动机虽能启动,但电流较大且三相不平衡,导致电磁转矩不平衡,使电动机产生振动,发出“嗡嗡”响声,短路匝中流过很大电流,使绕组迅速发热、冒烟并发出焦臭味甚至烧坏。
定子绕组短路的原因主要有以下几种情况:(1)修理时嵌线操作不熟练,造成绝缘损伤,或在焊接引线时烙铁温度过高、焊接时间过长而烫坏线圈的绝缘;(2)绕组因年久失修而使绝缘老化,或绕组受潮,未经烘干便直接运行,导致绝缘击穿;(3)电动机长期过载,绕组中电流过大,使绝缘老化变脆,绝缘性能降低而失去绝缘作用;(4)定子绕组线圈之间的连接线或引线绝缘不良;(5)绕组重绕时,绕组端部或双层绕组槽内的相间绝缘没有垫好或击穿损坏;(6)由于轴承磨损严重,使定子和转子铁心相擦产生高热,而使定子绕组绝缘烧坏;(7)雷击、连续启动次数过多或过电压击穿绝缘[5]。
(1)观察法:观察定子绕组有无烧焦绝缘或有无浓厚的焦味,可判断绕组有无短路故障。也可让电动机运转几分钟后,切断电源停车之后,立即将电动机端盖打开,取出转子,用手触摸绕组的端部,感觉温度较高的部位即是短路线匝的位置。
(2)万用表(兆欧表)法:将三相绕组的头尾全部拆开,用用万表或兆欧表测量两相绕组间的绝缘电阻,其阻值为零或很低,即表明两相绕组有短路。
(3)直流电阻法:当绕组短路情况比较严重时,可用电桥测量各相绕组的直流电阻,电阻较小的绕组即为短路绕组(一般阻值偏差不超过5%可视为正常)。若电动机绕组为三角形接法,应拆开一个连接点再进行测量。
(4)电流平衡法:测量电路如图所示,电源变压器可用36V变压器或交流电焊机。每相绕组串接一只电流表,通电后记下电流表的读数,电流过大的一相即存在短路。
(1)端部修理法:如果短路点在线圈端部,是因接线错误而导致的短路,可拆开接头,重新连接。当连接线绝缘管破裂时,可将绕组适当加热,撬开引线处,重新套好绝缘套管或用绝缘材料垫好。当端部短路时,可在两绕组端部交叠处插人绝缘物,将绝缘损坏的导线包上绝缘布[5]。
(2)拆修重嵌法:在故障线圈所在槽的槽楔上,刷涂适当溶剂(丙酮40%,甲苯35%,酒精25%),约半小时后,抽出槽楔并逐匝取出导线,用聚氯胶带将绝缘损坏处包扎好,重新嵌回槽中。如果故障在底层导线中,则必须将妨碍修理操作的邻近上层线圈边的导线取出槽外,待有故障的线匝修理完毕后,再依次嵌回槽中。
(3)局部调换线圈法:如果同心绕组的上层线圈损坏,可将绕组适当加热软化,完整地取出损坏的线圈,仿制相同规格的新线圈,嵌到原来的线槽中。对于同心式绕组的底层线圈和双层叠绕组线圈短路故障,可采用“穿绕法”修理。
(4)截除故障点法:对于匝间短路的一些线圈,在绕组适当加热后,取下短路线圈的槽楔,并截断短路线圈的两边端部,小心地将导线抽出槽外,接好余下线圈的断头,而后再进行绝缘处理。