[摘 要]本文对煤矿用电机故障进行调查，阐述了电机常见故障主要有机械和电气两大类，并且对定子绕组接地和定子绕组匝间短路的原因进行了分析，并提出了相应的解决对策
　　[关键词]煤矿电机；绕组；故障分析；处理
　　中图分类号：TD614 文献标识码：A 文章編号：1009-914X（2017）38-0321-01
　　1 引言
　　在煤矿生产中，采掘运输设备的正常运行是煤矿生产效率和生产效益的有效保障。通过对矿井采掘运输设备常见故障的调查中发现，故障的发生是多方面的，但对生产影响最严重的就是电机故障。因为电机是各种生产机械的原动机，一旦工作面上，采煤运输环节中哪一台设备的电机出现故障，整个工作面就不得不停止生产，对生产效率影响较大。因此，系统地分析电机故障的原因，并能有效地避免或及时发现，有效地排除电机故障是提高生产效率的有效途径。
　　2 电机常见故障
　　电机故障基本可归为两大类：（1）机械故障；（2）电气故障。采煤运输设备上使用的防爆电机功率范围大，小的10kW，大的达到700kW，经常出现故障的多是200kW以上的大功率电机。由于电机工作的外部环境潮湿、多灰尘，经常频繁大负荷起动，负荷变化大，电压波动大，环境温度高且有一定的腐蚀性等，再加上工人操作过程的违章违规操作，这些都影响了电机使用的可靠性和寿命，导致了电机故障的频繁发生。经过对井下采煤运输设备电机故障的调查，电机故障主要类型及原因分析如下：
　　2.1 电机线圈烧坏
　　通过调查，送修的613台电机中，线圈烧坏的电机占到259台，占所有损坏电机的42%。经分析电机线圈烧坏的主要原因：
　　（1）带大负载频繁启动或强行启动。由于采煤工作面的工作环境恶劣，采煤机截煤过程中遇岩石等构造，造成截割电机负载突然增大，而使电机停机或烧坏；或停机后强行启动，造成电机线圈烧坏。刮板输送机、带式输送机在使用中都是带负载启动，一次启动不成功，违章连续进行多次启动，造成电机发热，温度过高而烧毁线圈，有些情况，当负载超出电机所能承受的极限时，因为电机的过载保护装置的存在，电机无法启动，但为了生产，在现场的操作工人会甩掉保护电路，强行启动电机，致使电机过负载而烧毁线圈。（2）线圈绝缘层绝缘效果降低，线圈短路而烧毁。井下作业条件差，电机长期在潮湿、充满灰尘的环境下工作，水、气体和灰尘不可避免地会进入并不是完全密封的电机内部。电机的绝缘材料在高温、高湿和酸碱气体等的长期作用下，绝缘性能降低，最终造成线圈烧坏。除此之外，电机还会发生水冷系统漏水，轴承润滑系统添加润滑油过量或润滑油泄漏，这些水和油的混合物渗透到电机内部，附着在线圈绝缘层上，造成绝缘层绝缘效果降低，导致电机工作过程中发热、短路，直至烧坏线圈。（3）输电线路过长，电压过低或是三相电压相差过大，导致电流过大，烧毁线圈。或是电机缺相运行或相间短路。电源一相断路或定子绕组一相断路，造成电机缺相运行，导致绕组电流过大。或者定子绕组局部短路、相间短路，亦或是绕组接地，都会导致绕组电流过大而烧毁。（4）由于安装等机械原因，造成定子、转子相擦，导致电机线圈烧坏。从地面搬运到工作面，由于井下条件所限，可使用的搬运工具和照明有限，电机重量一般从几吨到十几吨甚至几十吨，搬运过程不免发生碰撞，造成电机部分结构的变形，尺寸间隙的改变，导致使用性能的改变。电机使用过程中，会经常受到大冲击载荷的作用，造成轴承磨损、跑偏。在电机安装过程中，联轴器安装不对中、定子和转子同轴度没有得到有效保证。这些都会造成定子和转子轴心线发生偏移，气隙发生变化，导致定子与转子相擦，最终导致电机线圈的烧坏。
　　2.2 电机抱轴损坏
　　在此次电机损坏原因的调查中还发现，发生抱轴损坏的电机占送修电机的25%。抱轴故障也是导致电机不能正常工作的另一原因。抱轴就是轴承内圈、外圈、滚动体和保持架间，由于各种原因造成它们之间不能相对运动，与轴抱在一起，使轴不能转动。造成抱轴的主要原因：
　　（1）轴承润滑不良。添加润滑油不及时，相对运动的表面由于没有有效的润滑，导致了滚动体和内外圈间的摩擦和磨损，轴的高速运转和摩擦发热又加剧了相对运动的表面间的摩擦和磨损，最后由于过热磨损后相对运动的各部分融合在一起，致使电机轴不能转动。（2）污染物进人轴承或安装处理不当。井下条件恶劣，灰尘杂质进入轴承，润滑油得不到及时更换，加剧了轴承相对运动表面的磨损。轴承安装过程中不对中、轴向和径向游隙得不到有效保证，或是联轴器安装不对中等，都造成轴承运转过程中相对运动表面间磨损的不均匀，造成轴承不能正常运转，导致抱轴故障的发生。（3）瞬间的过载和疲劳损坏也是抱轴故障发生的原因之一。
　　2.3 其他原因导致的电机故障
　　在生产实际中，电机发生的故障类型和原因还有很多，如水冷管路不通，强行送水导致水道破坏，电机外壳变形，电气线路受外界环境污染，线路短路、断路等，造成变频调速系统不能实现调速，使用环境突然变化，如落煤、片帮等造成电机外壳损坏，还有因人为原因造成的接线罩盖丢失等。
　　3 定子绕组接地的原因分析及对策
　　3.1 原因分析
　　在多年的矿用电机的修理中发现定子绕组对地击穿一般发生在定子线圈前后端出铁芯槽口处，比例在80%以上，主要有2个原因：第一，嵌线时损坏绝缘，第二，磁性物质落在线圈表面上，经过一段时间运行后，在磁性物质处就会发生钻孔现象，使绝缘被击穿具体分析如下：
　　（1）定子线圈的前、后端出槽口处都是嵌线时弯扭敲打较多的部位，绝缘容易受损。（2）制造环境不洁，使线圈沾上粉尘污垢，降低了绝缘材料的性能。（3）线圈在槽内松动，是由于槽楔打得不紧或端部绑扎不良，使绝缘磨损或折断。（4）定子和转子相摩擦，使铁芯过热，烧损绝缘，由于轴承磨损或故障损坏使转子下沉，造成转子与定子铁芯扫膛，引起局部高温，将槽楔、对地主绝缘烧损造成接地。（5）引线绝缘老化、电机引线与接线柱的接头处包扎不良、长期运行后引线的橡胶绝缘酥脆，变质和剥落造成接地。 　　3.2 预防措施
　　防止定子绕组线圈前后端铁芯出槽口处及端部对地击穿，应该采取有效的措施。
　　（1）在線圈制造中应严格保证线圈的形状、尺寸、绝缘规范达到有关技术要求，从而易于嵌线，减小嵌线时的绝缘损伤。（2）保持生产现场环境清洁，防止绝缘污损。（3）定子线圈嵌线前，应仔细修整铁芯槽形的整齐度，槽内铁屑之类杂物应清理干净。（4）线圈端部需整形并绑扎牢固，使线圈成为一个整体，避免电动机在起动或运行中发生位移和振动。（5）槽楔尺寸设计的合理，避免槽楔在槽内松动，采用0.3NHN绝缘作槽口绝缘，将长度为20-30mm的衬垫放在槽绝缘之上，用槽楔压紧，可减少槽绝缘的机械损伤。（6）定子线圈嵌线完毕后，应根据设计要求选取高压对线圈作对地绝缘耐压检查，提高定子本体的嵌线质量。
　　4 定子绕组匝间短路的原因分析和预防
　　4.1 原因分析
　　电机绕组匝间短路一般是几匝、十几匝或几十匝，烧成焦黑状，但同一线把中的其它各匝及整个绕组的其它各把相对完好，具体分析如下。
　　（1）绕组槽满率偏高、线圈绕得不齐、嵌线时导线交叉过多，导线绝缘的机械强度差，致使导线去漆破纱。（2）线圈端伸较长而端部又未加包扎加固，或绕组浸漆质量差，导线未粘成一整体，导线绝缘在振动和电动力作用下发生机械损伤。（3）成型绕组线圈形状及截面尺寸与图纸不符，嵌线中敲打过多，使得匝间绝缘滑移。（4）玻璃丝包线的质量差，在线圈弯曲圆弧较小处玻璃纤维与铜线撕裂，绕线中由于操作不当导线被拉长导致绝缘断裂在定子绕组制造过程中，虽然有严格的线圈匝间绝缘检查但这并不能完全排除上述因素留下的事故隐患电机在长期运行中由于频繁起动及剧烈振动，很有可能引起定子绕组匝间短路。
　　4.2 预防措施
　　（1）在定子绕组线圈制造中，应严格保证线圈的形状尺寸，绝缘规范达到有关技术要求。（2）保持生产环境清洁，防止绝缘污损及导电杂质混入铁芯槽内。（3）嵌放线圈时，应理顺线把，防止导线交叉。嵌线过程中发现导线破损应及时包扎处理。（4）不断改进绕组的绝缘结构和绝缘处理工艺，宜采用介电性能好、机械强度高的新材料。（5）嵌线完毕后，应采用脉冲高压匝间检测仪作匝间耐压检查，这是一种无损绝缘检查，可使匝间耐压值达到几百伏，有利于检测匝间绝缘故障。
　　作者简介
　　常翻卫（1984-），陕西佳县人，2008年毕业于西安交通大学电气工程及自动化，研究方向为小型电机绕组故障检查、分析及处理。