电机常见故障原因分析之电机绕组故障

1 概述

电机定子绕组是电机最为核心的部件，电机绕组在运行中受到温度、电气和机械应力等条件的影响，可能发生故障。绕组一旦发生故障，将可能直接造成电机失去继续工作的能力，且维修周期长，故障损失大。

绕组最常见的故障为绝缘损坏故障，主要表现为短路故障，包括有匝间短路故障、相间短路故障、相对地短路故障。

2 电机绕组故障的常见原因

电机绕组故障除了电机自身原因如设计和工艺问题、绝缘材料缺陷、浸漆不良等之外，大部分与现场的安装、使用和维护原因有关。

2.1

过载/堵转/启动失败-绕组过热

当电机连续工作时，运行电流长时间超过电机额定电流；或者周期性工作时，运行平均电流超出电机额定电流；电机堵转或启动失败时，绕组持续承受启动电流（5-8倍额定电流）。这些情况下，电机绕组应该使用可靠的装置进行保护。如果保护缺失或保护参数设置不当，绕组不能被有效保护，则会因绕组发热严重，导致绝缘老化，整体变色、发脆，严重时发生冒烟直至短路烧毁。

2.2

缺相/电压不平衡-绕组过热

电机缺相运行或者供电电压不平衡，将导致电机三相绕组工作负荷不均衡。因绕组接法不同（星型/角型），其中一相或者两相绕组电流电流偏高，如果此时负载较大，则问题绕组可能会持续过载。如果保护不及时，最终问题绕组会因发热严重导致绝缘损坏，一相或者两相绕组发生短路。

2.3

通风散热不良-绕组过热

电机散热风扇损坏；扇叶及电机表面严重脏污；风道阻塞；电机风路规划设置不合理等。这些问题将导致电机散热的能力下降，达不到设计要求。如果此时电机负载率较高，则可能导致电机绕组温升超出设计允许的温升，从而使绕组绝缘加速老化，绝缘性能下降，绕组绝缘整体变色、变脆，逐渐发展至绕组短路故障。

2.4

过电压击穿绕组绝缘

电机绕组绝缘可以承受一定程度的电压冲击，但如果电压过高超出了电机绕组设计的耐压能力，则电机绕组在此电压反复冲击下会发生局部绝缘击穿故障。尤其是在某些变频应用时，变频器的直流母线电压加上长电缆的反射效应，会使电机端子处的电压或电压变化率高于电机的允许值，从而导致电机绕组在短时间内发生局部绝缘击穿造成的短路故障。绕组绝缘发生电压击穿的故障的典型特征为局部出现短路点，其他位置绝缘绝缘良好。

2.5

机械损伤破坏绝缘

电机装配、维护或者维修过程中，操作不当导致绕组绝缘被刮擦或划伤；内部有异物脱落，导致划伤绕组绝缘，这样在电机运行时，可能发生局部短路故障。一种严重的情况是由于轴承保持架失效导致电机发生转子扫膛故障，从而将电机绕组绝缘全部破坏，发生严重的短路故障。另外，电机运行中振动过大，绕组内部尤其是端部产生摩擦，破坏绝缘，也会导致绕组局部发生短路故障。

2.6

其他原因导致绝缘降低

电机由于受潮、进水，进油或其他腐蚀性液体和气体，可能导致绕组脏污及绝缘材料腐蚀，绝缘性能下降，一旦低于临界绝缘阻值，会引发绝缘薄弱处局部放电将绝缘击穿，出现短路。