2019年第4期第54卷( 209期)电机可靠性
黄佩佳，何立明研究#(上海电器科学研究所(集团)有限公司，上海200333)摘要旋转机械是指主要依靠旋转动作完成特定功能的机械，电动机是驱动风机、水泵、压
缩机等旋转机械的主要设备，电动机的用电量占到整个工业用电量的70%以上，是旋转机械中数
的一类设备,现代化大生产特别强
性，要求成套设
靠,不间断 行， 设更多,严重的可能造成成套备运行的中断，哪 仅仅几小时,其损失 设备的报废。
达几 、几
，与之配套的电动机安全可靠地连续运行，显得至关紧要。从对各类在行中的电机的各个敏感参数进行，指出其中出现的 和步骤，
象，并提出一系列用 断的方法电机使用方较早的 问题，更快的解决问题。关键词 旋转机械;电动机;可靠性DOI&10.3969/J. HSN. 1008-7281.2019.04.17中图分类号:TM301 文献标识码:A 文章编号：1008-7281 (2019)04-0061-07Research on Irfluencing Factors of Electric Motor Reliability
Huang Pe#ia and He Liming(Shanghai Electricai Apparatus Reseerch Instituie ( Group ) Co., Ltd., Shanghai 200333 ,
China)Abstract The rotating machinero refere to the machinero that mainly completes the spe-ciac function by rotating action. The electhc motor is the main equipment Ge dOving the rota-
hng machineees such as fans, pumps and compressors. The electhc power consumption of elec- thc motoe accountr for more than 70% of total industrial electricity consumption, and they are the lareest numbee of type of equipments in rotating machineees. The laree-scale modem pro
duction emphasizes continuity, which requires eliable operation of the complete equipment without inteeuphon. Due to the inteeuphon operation of equipment even a lew hours, the losscan be as high as several hundred thousand, millions or more, and the complete sets of equipment may be damaged seriously. Therefore, the safe and 0X8X1 continuous operation of thematching motor is crucial. Through testing vemous sensitive parameters of verious types of nor- maey-opeeated motoes, thospapeepoontsouttheabnoemaephenomenon oooueed on opeeatoon, and proposes a semes of methods and steps
scc diagnosis.
It can help tde motor users Sind outp obeemseaeoe7and soeeethem taste7.Key worls Rotating machiney ； electhc motor ； reliability0引言旋转机械是
要依靠旋转动作完成特定功功率范围0. 55kW - 5000kW、电压范围380V -
10kV、机
H80~H630,
我国的中小型电机产品约有300 、1500 品种,能的机械， 机、燃气轮机、水机、电动机、每年的生产量占到 电动机年产量的60% -
70%,广泛应用于工业、农业、商业、 、国防等
发电机和航空发动机等$电动机是驱动风机、水 、压缩机等旋转机械的主要设备,电动机的用电
占到
国民经济的各个领域，中小型电机的安全可靠运
工业用电量的70% 的一类设备，
，是旋转机械小型电动机涵盖行事关 $电机作为各种旋转机械的主要驱动设备,广中数
基金项目：2017年工业转型升级（中国制造2025）612019年第4期第54 ( 209期)
(EXPLOSION-PROOFELECTRIC MACHINE)泛应用于工业生产中的各个领域，一
型设备一条生产线往往需要几
、 数 的驱动和控制电机，哪只有其中一台电机发生
，设备、系统或生产
； 代化大生产特别强
性，要 成套设 靠，不 断行，设 行的中断，哪怕仅仅几小时,其损失
达几、几
更多，严的能造成成套设备的 $
，与 的电动机安全可靠
行，显得至关紧要。本文从对各
行中的电机的各个敏感参数进行，指出其中出现的
象，并提出一用 断的方法和步骤，用 电机 用方较早的
问题,更快的
问题;以各种微小的 不
的问题扩大造成设备的停机 损坏。1电机故障的主要现象电动机作为能将电能转换为机械能
用的用电设备,被广泛
用于工业 家用领域的基础。结比较
，由定子和转
要分， 盖、轴承、
成。电机运行中，这
都有可能出现问题,有些是制造过 的工艺不
设计不当，有些是使用过
的劳损 用不当，这问题都会造成各类的
象，综合起来有 几 象:、振动噪声、电参数异常等。2各类电机的故障现象及机理2.12.1.1电动机的主要
一般为绕组以及轴承，到表象上的
一般分为 几类:轴承
过高、绕组 过高、机壳温度过高等$2.1.2轴承 过2-1-2.1
承 过高的危害电动机的 承 为 转 的 要 ，出 过 不 ，会
电机轴承损耗， 低； 能
电机轴承 ，造成电机突然失速;最后造成 传统系统的损毁$因此,对电机 承状况的
关重要。2.1.2.2 承 过 的造成 承 过 的 一 有 几62损:机械 的运行过 必然会发生损耗，
行的电机应该每隔几年对轴承进行一次更换，这方面的
能造成轴承的过 损。过 损后的轴承会产生一的现象，如轴承过 、 承 动
承 $缺油:电机的轴承中会添
用以对轴承进行， 行的电机轴承内的 •脂会逐渐损耗， 损耗过，会造成
不畅，进造成电机轴承 显著 $ 1承 过 无其他伴生现象时,应当停机检查电机的轴承情况。其 : 电机 为一 ， 各 的过 都有 能传 到 承
承 过， ， 出 承无 后，问题轴承附近的电机各 的 况。承 显著 的问题 要
，为这 问题 不
， 承 过 ，能会造成 象，会 增的损耗，短的
内造成轴承的损坏
【咬,
承
过 ，需要
，造成进一步的 害$2.1.3 绕组 过2.1.3.1 绕组 过 的 害为电机电能转 为机械能 为 要的,电机绕组的状态监控 要,通过对绕组温的监控，能够 问题， 承问题的负载过大、绕组绝缘受损、负载
，都会电机的绕组 过高$过的
会损害绕组的绝缘，传至峙由承上会 承油脂的损耗;， 对绕组的
的 控
关 要$2.1.3.2绕组
过高的造成绕组 过 的 一 有 几载：电机的使用方 购电机 会
根据实际使用的情况一台合适的电机，在运
行过 的 载突然 化会 电机的绕组生明显的变化。一载的突然变化还会 电机电 的突然 化$散 ：电机
行的过，会产生各种损耗，其定/转子损耗，铁耗都主要 绕组，这 要靠 机
的散热筋；件这 分
耗散出 ， 绕组 过 ，电机进 出 是否有污物阻挡，散彷爆临机(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)
2019年第4期第54卷( 209期)热筋是否有损坏
象。绕组老化：
行的电机内 一般较，对 器供电的电机，还 谐波的问题，这问题都会 绕组 磁 的老化，化达到一定
，就会造成电机性能的下降，电机 行状况变成过载运行，绕组的会显著 ，一这类问题 的绕组温化比较，不 易发生
的突然 $绕组的
过高相较于电机轴承的
问题是 比较
象， 一 绕组的过高会伴生各类其
，但对绕组的相对于其他数值的 （ 损坏会造成的动） 较为 ， 绕组 的监控是 电机状况
为普遍通用的一个方法。2.1.4机 过2-1-4.1机
的重要性对于较大的电机，一采用预埋
设的方法对电机的轴承或绕组进行
，但对于型较小的电机，预埋
设备的方法有时不容易实现，
的，有 电机在出厂的 并未埋 控，这，可采用非接触的 测方法由专业的 人员对电机进行 代埋
的方法。
，能起到对 :过高的
用。2.1.4传统电机各部位 限文
看出,在电机的实际使用中，很多的 会
的 生， ， 对
的控在电机的实际使用
要，对，国GB 14711对电机
全使用中的主要部位
进行了规定,下表对此进行了梳理，见表1 $表1传统电机主要部位 （f）、
（ K）限值绝缘 各部位温度（f ）、温升（K）限值滑动轴承滚动轴承绕组等级接线板(f)(f)（K）（f）E85957590B85957590F85959090H8595110902.2噪声振动异常2.2.1电动机作为一种将电能转换为机械能的用电 设备，用的过，不 的会产生噪声和动，尤其是当电机的机械结 生 ，最先造成的 象，就是噪声或者振动的显著 $，对噪声和振动的
，能够较早的对电机的进行，引起更大的危害。2.2.2
动过2.2.2.1
动过 的 害行 的电机， 不
的会产生 动，动作为电机的一 要技
，也是进行各电机进行型式试验的几 要 一，长期行的电机，生有机械
松，就会产生明显的振动，如轴承的磨损过度会 电机轴伸侧的振动，振动的
是个恶性循坏的过，过 的振动会造成更
的损坏，导动变得更大，最后造成断轴、底脚断
严重危害，严的能造成“机人亡”的严
$2.2.2.2
动过 的造成电机振动
的 有
,机械结构上的受损、电气结 的老化 装本身的原都会 动 $ 的角 ，分为各 位上的振动数
，主要分为 盖振动、后盖振动、机 三类$盖 动 ： 对
行的电机
，承是最易老化的机械，承出
损时，电机的端盖侧就有可能产生明显的振动：现 象，，电机的出轴产生问题也有可能造成端盖
侧的振动，当电机在制造过 的工艺问题用不 ， 的 行 后， 能造成电机的
出轴产生，或者出 生弯曲变形， 电机受力不均，这问题产生的振动往往比较明显;当
生这类问题是，往往会在电机出轴侧产生 ：的径向跳动。后端盖振动
：多数电机 出轴侧安装了用于散热的风扇， 产生破损时，就会电机的后 盖侧 生 动的 显
象， 这 问题 机
的完整性，
况好,电机后轴承是否有
象。机 动：机 为电机的 ，各
动都会传达的电机的机 ， 电机生较为明显的振动 ， 首先确认电机的装是否发生了松动，
装固件是否有松动或者变形现象；当电机 装紧固 ：电机本 的各 固 都 生松动 ，
进行拆机，确认电机是否有内部元件
632019
第54 (
4期209期)(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)松动，确认是否有诸如转子偏心块的松动、转子扫 要是对电机三个方向的位移、 进位可能产生的问膛等情况。2-2.2.3传统电机振动限行监控，
有
，在检测监控方面，主80%8%132分析电机
题，下表对传统电机 行过 的振动限值进
行了梳理，见表2 $132%8%1808 >180振动的产生
mm表2传统电机振动限值安装方式位(m25速度mm/ s加速度m,S s2位(m速度mm/ s2.21.8加速度m/ s23.5位(m速度mm/ s2.82.3加速度m/ s2自由悬置性装2.2.3噪声过大1.62.53545374.43.6211.32.0292.8用的过 会不 的产生 动， 的
2.2.3.1噪声过大的危害行下，
噪声,相对于析
会产生松动 松脱，就会 “异电机产生的噪声主要分为机械噪声和电磁噪 声，
行的电机，都会有这
”的产生，
得到源头$
电机有 的 ， 分源电机轴伸
的发生部位，结合对振动的分析，找出产生电机的振动，噪声的陡增更易被人
觉，更易容易引起 机绕组线圈可能
并察电，的破$ 噪声 是：一般是由电机 承或与负载的连接发生问题而易 的 象，过的电磁噪声 产生； 产生时，
源于后轴侧时，一
问题,而过大的机械噪声则的松
损或后轴承的问题而产生； 电机内部有异能 机械 断裂$因的 ，应噪声更为即机，电机内部是否有扫， 行的电机传出 问题，严 的
$松 情况 生$2.2.3.3传统电机噪声限值即停机，
严重的
噪声在实时监控
试，从而分析电机可能
干扰 ，存2.2.3.2噪声过大的在较大困难，一般对电机它空载状况下的噪声进行
的问题，本文对传统电磁噪声和机械噪声有时并不容易区分，这
采用停机
的方法进行
降，
，当断电电机的％载噪声进行了梳理，见表3
表3传统电机噪声限值表4$机电源时，电机 电磁噪声。噪声依然中心高mm，为机械噪声，如噪声立即消失，则一为
2.2.3.2.1电磁噪声过大的原因极数2p62677477798183电磁噪声的产生，一 有较大的谐波，
绕组上的电引起绕 较差时，
的高动所产生。一
为明显。
器供电的电机上较器电源 的行会破坏电机的绕组绝缘，就会更为明显的电磁噪
声；，铸造的工艺产生的转子气隙，绕线的松 动
80901001121321601806p
声功率级LB( A)56575759646165657169737076734P8p59595961646870表4高压电机噪声限值，都会造成电机的电磁噪声增大$由于电机内部电气通电
电磁噪声的一 产生,了者额定功率Jw同步转速7/min3001500
声
1000750 6009799101103500
一般较为
电源
， ， ，一先
级dB( A)问题 ，再对电机进行拆解>110 〜220>220 〜550>550 〜1100>1100 〜2200从而对内部问题进行
旋转电机作为一
64$旋转的用电设备，在1051072.2.3.2.2 机械噪声过 的109110112103 100106 103108 106109 108110 110>2200105彷爆临机(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)
2019年第4期第54卷( 209期)2.3电参数异常2.3.1电机作为一种用电设备，电数是一基 础的性能参数，从电机的用电情况中，不仅能反应 出电机自身的运行状态，还能 出负载端的工态，，相对 动和噪声 ，电数不易受外界干扰，而相对 ，电数又有
的优势；，电 数是对电机运行状况
的一 为
行的方法。常用的电参数监控一般采用电 控和电压控。2.3.2电压偏差过2. 3.2.1电压偏差过大的危害电机 为一 用电设 ， 电的 是 其
行的一要 ，过的欠压会造成电机的失速，电的过大，的压会
电机和输电线路
工 过载状态下， 电机和输电线路的损坏;而过压则会破坏电机-输 电线路的绝缘，可能会在短
内造成严重的事;相较于过压和欠压，缺相
， 会短 内造成严重的
$ ,对电压的实控与 是 设
工作的一个重要指标。2.3.2.2电压偏差过大的原因电压的幅值的可靠性一
电源决定，匹的电源余量不足，电机的遇到负载 波动的时会产生明显的压降，会
电机的失速，造成设备的停机，而匹配的余量过大，则占用场
经益不佳。电机发生欠压时，一 有两类原因造成，一 是电源问题，电网的波动，就会
电电压的波动,造成欠压现象，另一 问题是负载问题，过
设备的 行或者
电机的短时过载运行，
载过重，造成欠压的现象，多数的电机都有一个工作电压范围，
工作电压的该
内。电机 生过压 ， 电网电压波动造成电源问题和 载问题造成，
用电设工作的电源系统中，如有 设备辰工作，可能会造成供电电压的陡增， ，有计划的停机也是
必要的。当电机发生缺相时,需要立即停机，切断供电回路进行，一先对输电回路进行，确认
电回路是否可靠,再对电源进行
，确认电源是否有 情况， 者都
工作，则问题一般出
者的连接 $电机供电电压出
显的三相不平衡时,一 过对电流的分析进行 $2.3.2.3传统电机电压偏差的限对电压的监控，相 对电机用电环境的监
控，稳定的运行环境，是 电机可靠运行的首要
条件,一对电源电压的要求,为额定电压的
±10% 内，传统电机在设计时，也会考虑电源电
压的波动（ 能源波动）,电压在额定电压的
±10% 内时,电机都能稳定的运行。超出该范
围，电机绝缘可能受损，而低于该 ，电机电流 可能过高，
电机 过 受损。2.3.3 电 差过2.3.3.1 电 差过 的 害电压的 更多的是 电源供电的情况,电机用电的情况 电 的
情况 ，电机的过载会 电
，负载的松脱会 ：电流的偏小,而绕组绝缘受损或者人员的触电则
会 电流的不平衡；
，过的电流会
电机的 显
造成电机的损毁;过小的电
电机负载侧或者负载连接处的松， 不 能造成更严 的问题; 电 的差 数
电机的绝缘问题 人 夕卜的发生。
，
并
电流的不
•偏差不但是电机使用可靠的一 ，也是电机使用安全的必要条件。2.3.3.2电
差过大的原因电流的数值能够真实
用电设备的使用情况，一会有 几 电 差。电流过大: 电机电 过限定数
，先行
电机的供电情况，是否有欠压或者过压的情况 生; 电电源
， 过 的 生电机的负载发生了
，轴承的磨损、缺油会造成电机负载 ；而电机负载侧的问题也
会造成电机的 载
过 象的 生; 其次，当电机的绝缘发生问题时,会 电机的相间 短路或者对地短路，这问题也会 过 象 的发生，绝缘问题的一般还伴有电流不平衡的现
象$652019年第4期第54 ( 209期)
(EXPLOSION-PROOFELECTRIC MACHINE)电流过小:当电机与负载的连接发生松脱时, 就会产生电流的明显变小。
， 电机与负载连接的完好性，确认是否有连接
的松,
器松脱，划牙
象。同时，也应当载的工
况是否良好。电流偏差过大:电流偏差分为两类，当电流的
数 生偏差时，一会有三
：一是电源的问题，供电电压的不平衡会直接 电机电流的
不平衡，对电源的 是
问题的可行方法;二是绕组的老化，电机
行后，可能会有绕组老化的现象发生，造成绕组的数 生变化,电 不平 的产生，
过 机， 绕组的 绕组阻值的方法 这类问题;三是绕组的绝缘问题，这问题发生，电机的某相 者某几相电流会明显增大， 即机检查绕组的相 缘 对 缘。电 不平 :不 电机的电 数 不平 ，电机的对 缘产生问题 ， 能 三相 电流数
的变化并不明显，三相电流数值并未显增大，三相电流的数
并未失衡，但通过
专业的
分析仪等仪器设备，对电机电进行分析，会 有零序负序电流的产生，意味电机对地产生了明显的放电现象。提的发现 这类问题能够
缘 穿 这 $2.3.3.3传统电机电 差的限几乎电机的任何一部位的 ，都能 ■地的电流数 ， ，本文对电机电流的偏差给出了一个限值，当电与额定 差过
，电机运行就有可能有
生，需要
检查电机的运行情况，
表5 $表5传统电机电流偏差的限值TO 三相不平衡~限值（%）
+ 15%-30%10%3电机可靠性影响因素3.1电机作为一种将电能转换为机械能的用电设 ，广泛应用于各类场合，其结 ，使用方便；其维护
， 其靠性的
为重要，但 用中的各种特殊情况，会对电机各 件
的 产生，进而造成电机的寿命缩短，造成66靠性的降低。一，
靠性的因素分为两:环境
用不当$23-可靠性降低的因素3.2.1
环境电机在设计制造时，会考虑其实际应用的环
境,针对不同的应用环境，会采取不同的设计，诸
隔爆电机、潜水电机等，都是针对特
用场合的专用电机。但实际使用中，成设备的位置不
固定，或者遇恶劣的气候，造成实际使用环境超 过设计 $ 会造成设 的失 $
， 实际用中，
设 的
用环境，或者结合实际的使用环境，合的
电气设备,对于电机， $ 环境污染等级比较恶劣的场合， 用
式结构的电机，以防 生诸油污、
进入电机 内，造成绝缘失效，扫象的发生；
用场合，应装，并 用IP防护等级较高的电机，以防 :
遇恶劣天气时，电机的损毁;对于沿海环境的使用 场合,使用的电机有针对盐雾以及潮湿环境的设
计，以防腐 象的过快发生。3.2.2
用电机在实际选用时，一 都会考虑经 $格较小的电机价格较低，然，实际使用时，可 能遭遇各种的突发情况，电网的波动，负载的不
稳，对
型过于拘谨的电气设备会造成过载的象， 的 积就会造成性能的丧失，弓I失效
现象,造成可靠性的降低。 ，
的留取余量是提
靠性的一 方法， ， 的 行后，各
的老化不
，会造成性能的降低，此，余的留 会发挥作用，
，余的留取还能延长成套设备的使用
，提成套设备的靠性$ 用的过 ，
过载的 象生，
过 繁的起停情况，以防情况 的电机电
出设计值,造成绕组和输电线路的
化；
,电设备的, 合
的电源，能
电的, 压的情况发生；器电的电气回
路中，电机绕组会收到 器中的谐波，这也
是必须考虑的 $4结语电机的可靠性研究是一个长期的过程，需要彷爆临机对电机的全生
全 的研究方法，本文
(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)
2019年第4期第54卷( 209期)进行研究 能得到一个完机理出发,分析每一 能 的 象,并进行了分类，以此简化电机可靠性的分析过程$参考文献[2] GB 14711—2013中小型旋转电机通用安全要求.[3] JB/T 11208—2013YX 压三相异步电动机技术条件（机 355-630）.[4 ]陈五星.论温度对三相异步电动机杂散损耗测试的.防爆电机,2017.6.:黄佩佳男 1982
电子科 术
: 2019-02-21
[1]才家刚.电机试验技术及设备手册.北京:机械工业 出版社,2011.上海交通，现从事主任技术工程师工作.:
（上接50页）机外设漏水检测装置，一旦出现漏水即可报警。3.2.5
4结语该电机通过满足 工况
步电动把合磁极靠性分析技电环及刷电环/[
置
传动端，其 防护等机电磁计算、三 术、承受频繁 子设计、低转
转
接用螺栓强
级IP23 $转子绕组引线经由转轴表面与滑环连
接。集电环罩上装有强迫风机（型 为L-06型离
机），用
3-2.6
用螺栓强度计算、大型旋转结
电环、电
和大转矩、低转速的转电环和 $为 ：散热技术、优 造而成， 承受大推力滑动轴承 压油顶起装置[套法兰，一 与机械侧接 接，另一端与下电机法油站设计、定子的可靠性设计、制造和模态分析 （承受频繁
转 和 器高次谐波及避低 ）等关键技术的实施，并 经过 I内各项试验,全面满足技术协议书的要求,现在
兰相连$
3-2.7
置 电机的 方,为了便的小车。的，还专门设有
承承主要用
其 置
的 ，由于已经在用 场稳定运行，为™ 后 该电机的传动 承的 方， 为承底板的下方步电动机奠定了基础，将会成为我 的承的维护， 承的轴承上盖沿径向分为左电机的传动
经济增长点。参考文献,
设有检修第五轴承的移动葫芦，可以很方便地将
承吊 翻瓦维护。3.3电机试验⑷电机按照GB/T 1029《三相同步电动机试验
[1] 段昆,申靖祎，李帅.TBP2000-20煤矿提升机用正压型步电动机的研制.电气防爆,2017（2）: 14-17.[2] 陶亮.我公司交交变频调速同步电动机制造工 艺'B].东方电机,2001（4） &51-54.方法》进行了试验，各项性能 满足要求，试验
[3] 田朝忠，陶亮.6500kW交交变频调速同步电动机结 构工艺[J].东方电机,2004（4） ：58-56[4] GB/T 1029三相同步电动机试验方法.结果与
性能数效率定转对比见表2$表2电机试验值和协议值对比表要96%85K90K<0. 075 mm试验96.4%55K
[5] 苏国霞，王立名.三相同步电动机定子接地故障分 析. 防爆电机,2015.2.动70K0.002mm（
噪声承幅）85L( B) A80 T80f(
幅)72L( B) A45 T48f作者简介：段昆男 1975年生；毕业于合肥工业大机 电子 程 ， 收稿日期：201951-19电机 .67
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