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摘 要：本文针对鼠笼异步电动机的常见故障，以及故障的诊断方法进行了详细研究。分别从定子铁芯、绕组绝缘、鼠笼转子、转子轴承等方面对常见故障进行了分析，并针对不同故障进行了有效地处理。在故障诊断方法中，对局部放电检测、断相故障保护、过载故障保护进行了具体地分析与介绍。 以进行电动机综合故障诊断。
关键词：鼠笼异步电动机；故障分析；故障诊断
1鼠笼异步电动机常见故障的分析
1.1 定子铁心故障
除了制造过程本身存在的问题外，定子铁心故障大多是由穿转子过程中的损伤或电机摩擦、剧烈振动导致的片间绝缘损坏造成的，多发生在齿顶部分。由于鼠笼电动机气隙较小，装配不当、轴承磨损、转轴弯曲及单边磁拉力等都可能造成定转子相摩擦，损坏绝缘。这种故障的征兆是空载电流加大，振动和噪声增大，出现大的环路电流， 铁心温度升高，同时绝缘材料出现高温分解现象。由于通过铁损试验可以及时发现隐患，因此该故障实际上较少发生。
1.2绕组绝缘故障
电机本身在机械和电气方面最为薄弱的部分之一就是绝缘系统， 绕组绝缘老化、磨损、过热、受潮、污染及机械和电磁应力的作用，都会导致绝缘电阻下降直至绝缘击穿。鼠笼异步电动机的工作条件往往较差，易受外界环境影响而导致绝缘故障其征兆是电机内活动性放电量增加，绝缘电阻降低，泄漏电流增大，耐压水平降低。
1.3鼠笼转子故障
虽然鼠笼异步电动机的转子绕组很坚固，但是导致转子故障的某些缺陷（ 例如铸件不合格、焊接不良和转子强度不够等）可能在制造过程中就已存在。鼠笼异步电动机的频繁起动、制动和重负载运行都会使笼条和端环承受较大的热应力和机械应力，导致鼠笼疲劳断裂。 转子鼠笼故障的早期征兆是电机起动时间长，力矩减小，振动和噪声增大，电机转速、定子电流出现脉动现象。
1.4转子轴承故障
电动机的转子在工作中要承受各种复杂和交变的应力，容易發生各种故障。转子上零件的脱落和松动会造成转子失衡， 转子偏心会产生不对称电磁拉力，而转轴弯曲、轴颈椭圆及轴承故障等都将使电动机振动增加。冲击性负荷会激发扭转振荡，使轴系疲劳甚至断裂。转子故障的主要征兆是噪声和轴承的振动。
2鼠笼异步电动机的故障诊断方法
2.1鼠笼异步电动机的定子故障诊断
2.1.1局部放电监测
高压电机定子侧的许多电气故障都呈现出放电现象加剧的趋势。 这种放电现象与电机的绝缘剩余寿命有关，故放电强度的准确测定不仅可以提供早期的报警信号，还可以提供绝缘剩余寿命的信息。利用电机定子出线端或定子绕组中性点引出线的电流互感器（ CT ） 和高频检测仪，或通过射频天线和磁通滤波器监测局放脉冲，可辨别各种局放源，诊断定子故障。但是，由于电机内部复杂的空间结构和绕组接头处的反射和局部谐振，基准放电噪声电平的确定和局放源的定位较为困难。
2.1.2 断相故障保护
电动机断相故障的判据是电流互感器采集的电动机三相线电流信号，若其中一相的值几乎为0或非故障相的电流是正常运行时额定电流的3倍，则判定为断相故障。这种判据是不准确的。对于星形接法的电动机，主回路任意一处出现断相故障时，故障特征明显，可根据线电流判断；而对于三角形接法的电动机，若在绕组侧出现断相故障，则只能根据三相电流的不对称度进行判断。所以单凭电动机在缺相运行时线电流或非故障相的变化来判断断相故障是不准确的。
2.1.3定子电流检测
定子绕组和转子绕组之间可以看作是具有磁耦合的电路， 因此利用定子电流可诊断出转子绕组的故障。这种方法将定子绕组本身作为一个探测绕圈， 转子侧的故障可以通过定子电流的变化反映出来。
目前通常使用的定子电流检测法都基于以下事实：如果异步电机存在转子绕组故障，则电机定子电流中必存在频率为（1- 2s）f 的分量，其中 s 为电机运行的转差率，f 为电源频率。由于特征分量的频率非常接近基频，而幅值仅有基频分量的 2% 左右，易被基频分量的泄漏及环境噪声所淹没。
2.2 鼠笼异步电动机的转子故障诊断
2.2.1磁通检测
把一静止的探测线圈装在电机定子铁心的通风沟中， 既可探测磁通的径向分量，又可探测磁通的切向分量。将所测得的磁通量转化为电压，即可根据电压纹波的峰、谷值变化来确定转子故障的严重程度及位置。也可利用与电机轴同心的探测线圈收集轴向磁通信号，来检测由转子故障引起的不对称。这种方法的缺陷与定子故障磁通检测一样， 在于磁通信号的检测较为复杂，信号较微弱时难以准确检测。
2.2.2机械信号检测
电动机转子故障会引起某一特定频率的振动， 通过在机体或轴承处装设振动检测装置检测这一频率的振动即可识别故障. 这种方法对于诊断电机转子轴承故障较为有效， 将振动信号经滤波和包络处理， 利用人工神经网络或模糊专家系统便可实现对故障的诊断. 但当转子故障引起的机械信号比较微弱时， 这一频率的振动较之电机固有的振动十分微小， 且与机械负载的振动有关.
异步电机发生转子故障时， 其转子转速会出现二倍于转差频率的脉动. 检测转子转速的这种脉动， 可以清楚地显示电机的转子故障， 但是， 由于难以准确测量电机的瞬时转速（ 而不是平均转速） ， 且负载的变化也会引起转速脉动， 因此可能混淆故障.
3结论
本文对鼠笼异步电动机的常见故障及诊断方法进行了分析， 得出了以下结论：
3.1鼠笼异步电动机作为工业系统的主要传动元件和执行元件， 其故障会影响整个生产系统，造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响，对鼠笼异步电动机的常见故障进行分析，并进行故障诊断， 对保证生产过程的安全、可靠运行是十分必要的。
3.2通过对鼠笼异步电动机常见故障的分析，并总结各种常见故障的发生原因及一般征兆，发现绕组绝缘故障、转子鼠笼故障和转子轴承故障发生较多。开发各种非接触式的转子鼠笼故障检测方法是必要的，以进行电动机综合故障诊断。
参考文献：
[1]李常禧.电力设备诊断技术概论.北京：水利电力出版社，1993
[2]沈标正.电机故障诊断技术.北京：机械工业出版社，1999
[3]王冰峰.异步电机常见故障的分析方法及检测方法研究.重庆：重庆大学，1995
关键词：鼠笼异步电动机；故障分析；故障诊断
1鼠笼异步电动机常见故障的分析
1.1 定子铁心故障
除了制造过程本身存在的问题外，定子铁心故障大多是由穿转子过程中的损伤或电机摩擦、剧烈振动导致的片间绝缘损坏造成的，多发生在齿顶部分。由于鼠笼电动机气隙较小，装配不当、轴承磨损、转轴弯曲及单边磁拉力等都可能造成定转子相摩擦，损坏绝缘。这种故障的征兆是空载电流加大，振动和噪声增大，出现大的环路电流， 铁心温度升高，同时绝缘材料出现高温分解现象。由于通过铁损试验可以及时发现隐患，因此该故障实际上较少发生。
1.2绕组绝缘故障
电机本身在机械和电气方面最为薄弱的部分之一就是绝缘系统， 绕组绝缘老化、磨损、过热、受潮、污染及机械和电磁应力的作用，都会导致绝缘电阻下降直至绝缘击穿。鼠笼异步电动机的工作条件往往较差，易受外界环境影响而导致绝缘故障其征兆是电机内活动性放电量增加，绝缘电阻降低，泄漏电流增大，耐压水平降低。
1.3鼠笼转子故障
虽然鼠笼异步电动机的转子绕组很坚固，但是导致转子故障的某些缺陷（ 例如铸件不合格、焊接不良和转子强度不够等）可能在制造过程中就已存在。鼠笼异步电动机的频繁起动、制动和重负载运行都会使笼条和端环承受较大的热应力和机械应力，导致鼠笼疲劳断裂。 转子鼠笼故障的早期征兆是电机起动时间长，力矩减小，振动和噪声增大，电机转速、定子电流出现脉动现象。
1.4转子轴承故障
电动机的转子在工作中要承受各种复杂和交变的应力，容易發生各种故障。转子上零件的脱落和松动会造成转子失衡， 转子偏心会产生不对称电磁拉力，而转轴弯曲、轴颈椭圆及轴承故障等都将使电动机振动增加。冲击性负荷会激发扭转振荡，使轴系疲劳甚至断裂。转子故障的主要征兆是噪声和轴承的振动。
2鼠笼异步电动机的故障诊断方法
2.1鼠笼异步电动机的定子故障诊断
2.1.1局部放电监测
高压电机定子侧的许多电气故障都呈现出放电现象加剧的趋势。 这种放电现象与电机的绝缘剩余寿命有关，故放电强度的准确测定不仅可以提供早期的报警信号，还可以提供绝缘剩余寿命的信息。利用电机定子出线端或定子绕组中性点引出线的电流互感器（ CT ） 和高频检测仪，或通过射频天线和磁通滤波器监测局放脉冲，可辨别各种局放源，诊断定子故障。但是，由于电机内部复杂的空间结构和绕组接头处的反射和局部谐振，基准放电噪声电平的确定和局放源的定位较为困难。
2.1.2 断相故障保护
电动机断相故障的判据是电流互感器采集的电动机三相线电流信号，若其中一相的值几乎为0或非故障相的电流是正常运行时额定电流的3倍，则判定为断相故障。这种判据是不准确的。对于星形接法的电动机，主回路任意一处出现断相故障时，故障特征明显，可根据线电流判断；而对于三角形接法的电动机，若在绕组侧出现断相故障，则只能根据三相电流的不对称度进行判断。所以单凭电动机在缺相运行时线电流或非故障相的变化来判断断相故障是不准确的。
2.1.3定子电流检测
定子绕组和转子绕组之间可以看作是具有磁耦合的电路， 因此利用定子电流可诊断出转子绕组的故障。这种方法将定子绕组本身作为一个探测绕圈， 转子侧的故障可以通过定子电流的变化反映出来。
目前通常使用的定子电流检测法都基于以下事实：如果异步电机存在转子绕组故障，则电机定子电流中必存在频率为（1- 2s）f 的分量，其中 s 为电机运行的转差率，f 为电源频率。由于特征分量的频率非常接近基频，而幅值仅有基频分量的 2% 左右，易被基频分量的泄漏及环境噪声所淹没。
2.2 鼠笼异步电动机的转子故障诊断
2.2.1磁通检测
把一静止的探测线圈装在电机定子铁心的通风沟中， 既可探测磁通的径向分量，又可探测磁通的切向分量。将所测得的磁通量转化为电压，即可根据电压纹波的峰、谷值变化来确定转子故障的严重程度及位置。也可利用与电机轴同心的探测线圈收集轴向磁通信号，来检测由转子故障引起的不对称。这种方法的缺陷与定子故障磁通检测一样， 在于磁通信号的检测较为复杂，信号较微弱时难以准确检测。
2.2.2机械信号检测
电动机转子故障会引起某一特定频率的振动， 通过在机体或轴承处装设振动检测装置检测这一频率的振动即可识别故障. 这种方法对于诊断电机转子轴承故障较为有效， 将振动信号经滤波和包络处理， 利用人工神经网络或模糊专家系统便可实现对故障的诊断. 但当转子故障引起的机械信号比较微弱时， 这一频率的振动较之电机固有的振动十分微小， 且与机械负载的振动有关.
异步电机发生转子故障时， 其转子转速会出现二倍于转差频率的脉动. 检测转子转速的这种脉动， 可以清楚地显示电机的转子故障， 但是， 由于难以准确测量电机的瞬时转速（ 而不是平均转速） ， 且负载的变化也会引起转速脉动， 因此可能混淆故障.
3结论
本文对鼠笼异步电动机的常见故障及诊断方法进行了分析， 得出了以下结论：
3.1鼠笼异步电动机作为工业系统的主要传动元件和执行元件， 其故障会影响整个生产系统，造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响，对鼠笼异步电动机的常见故障进行分析，并进行故障诊断， 对保证生产过程的安全、可靠运行是十分必要的。
3.2通过对鼠笼异步电动机常见故障的分析，并总结各种常见故障的发生原因及一般征兆，发现绕组绝缘故障、转子鼠笼故障和转子轴承故障发生较多。开发各种非接触式的转子鼠笼故障检测方法是必要的，以进行电动机综合故障诊断。
参考文献：
[1]李常禧.电力设备诊断技术概论.北京：水利电力出版社，1993
[2]沈标正.电机故障诊断技术.北京：机械工业出版社，1999
[3]王冰峰.异步电机常见故障的分析方法及检测方法研究.重庆：重庆大学，1995