三相交流同步电机在运行中可能因设计缺陷、安装不当、维护不足或环境因素引发各类故障。

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以下是其常见故障类型、原因及排查处理方法：

一、电气故障
1. 励磁系统故障
故障现象：
转子无励磁电流，电机无法同步运行或失步。
励磁电压 / 电流异常（过高、过低或波动）。
常见原因：
有刷励磁系统：电刷磨损、接触不良或电刷弹簧压力不足；滑环表面氧化、脏污或灼伤。
静止晶闸管励磁：晶闸管元件损坏、触发电路故障或控制模块参数设置错误。
无刷励磁（旋转二极管）：旋转整流器二极管击穿、转子绕组匝间短路。
排查处理：
检查电刷磨损程度（通常磨损至原长度 1/3 需更换），清洁滑环并调整电刷压力（一般 15-20kPa）。
用万用表检测晶闸管通断，更换损坏元件；校准控制模块的励磁电流给定值。
停机测量转子绕组直流电阻（与出厂值对比偏差＞2% 可能匝间短路），必要时解体检修。
2. 定子绕组故障
故障现象：
定子三相电流不平衡（偏差＞10%）、过载或跳闸。
绕组绝缘电阻下降（如低于 0.5MΩ），伴随异常发热或冒烟。
常见原因：
绕组相间短路、匝间短路或接地（绝缘老化、受潮或机械损伤）。
电源电压不平衡（三相电压偏差＞5%）或缺相运行。
长期过载导致绝缘过热老化（如 F 级绝缘长期超过 155℃）。
排查处理：
用兆欧表测量各相绕组对地及相间绝缘电阻，对受潮绕组进行烘干（如温度控制在 80-100℃，持续 24 小时）。
用双臂电桥测量三相绕组直流电阻，偏差超 2% 时查找短路点，严重时需重绕绕组。
检查电源电压平衡性，修复供电线路或更换变压器。
3. 失步（非同步运行）
故障现象：
电机转速突然下降，与定子磁场转速不同步，伴随剧烈振动、异常噪音（“嗡嗡” 声）。
电流表指针大幅摆动，有功功率表指示降低。
常见原因：
负载转矩突然超过电机最大同步转矩（如机械卡阻、频繁启动）。
励磁系统故障导致励磁电流骤降或消失。
电网电压骤降（如雷击、短路故障）使电机电磁转矩不足。
排查处理：
立即减小负载或停机检查机械负载（如联轴器是否卡死、轴承是否损坏）。
恢复励磁系统供电，检查励磁调节器是否误动作（如 PID 参数设置不当）。
若电网故障引发，需待电压稳定后重新并网（同步电机作为发电机时需重新整步）。
二、机械故障
1. 轴承故障
故障现象：
轴承部位发热（温度＞95℃）、异常噪音（如 “沙沙” 声、周期性撞击声）。
轴向或径向振动值超标（如高速电机振动速度＞2.8mm/s）。
常见原因：
润滑脂不足、变质或混入杂质（如金属碎屑、水分）。
轴承安装不当（如过盈配合过紧导致内圈变形）、轴向定位松动。
轴承磨损或疲劳剥落（滚动体、滚道出现点蚀）。
排查处理：
用红外测温仪检测轴承温度，通过听针监听异响，必要时用振动分析仪检测频谱（如出现 1× 转频、2× 转频谐波，可能轴承磨损）。
更换润滑脂（按电机说明书要求，通常填充量为轴承室容积 1/3-1/2），清洗轴承并检查游隙（超过 0.1mm 需更换）。
重新调整轴承安装精度，使用液压工具压装避免敲击损伤。
2. 振动超标
故障现象：
电机整体振动剧烈，可能引发基础螺栓松动、联轴器偏移。
常见原因：
机械方面：转子动平衡失效（如风扇叶片脱落、转轴弯曲）、联轴器对中偏差（径向＞0.1mm、轴向＞0.05mm）。
电磁方面：定子与转子气隙不均匀（偏差＞5% 平均气隙）、三相绕组不对称。
安装方面：底座地脚螺栓松动、基础刚度不足。
排查处理：
进行转子动平衡测试（高速电机需做动平衡，残余不平衡量＜G2.5 级），修复或更换损坏部件。
用激光对中仪校准联轴器，调整电机位置使偏差符合标准。
紧固地脚螺栓，对基础进行灌浆加固或增加隔振垫。
3. 转子扫膛
故障现象：
定转子摩擦发出 “刺耳” 金属刮擦声，伴随异常发热、电流增大。
常见原因：
轴承严重磨损导致转子下沉，气隙不均匀。
转轴弯曲（挠度＞0.05mm/m）或转子铁芯变形。
安装时电机与负载轴同心度偏差过大，长期运行导致轴位移。
排查处理：
停机测量气隙（用塞尺沿圆周均匀测 8 点，偏差＞10% 需调整），更换磨损轴承。
校直转轴（冷校或热校），修复或更换变形的转子铁芯。
重新调整电机安装位置，确保同轴度符合技术要求。
三、热故障
1. 电机过热
故障现象：
定子绕组、轴承或外壳温度超过额定值（如 F 级绝缘绕组温度＞155℃）。
常见原因：
负载因素：长期过载运行（电流超过额定值）、机械负载卡阻导致堵转。
冷却系统故障：风扇损坏、风道堵塞（如灰尘、油污堆积）、冷却水流量不足（水冷电机）。
环境因素：通风不良（如安装在密闭空间）、环境温度过高（超过 40℃）。
排查处理：
用钳形表检测三相电流，若过载需调整负载或更换更大功率电机。
清理风道杂物，修复或更换损坏的风扇；检查水冷系统阀门、管道是否堵塞，确保冷却介质流量达标（如冷却水压力＞0.2MPa）。
改善电机安装环境，增加强制通风或降低环境温度（如加装空调）。
2. 冷却系统故障
故障现象：
水冷电机出水温度过高（如＞60℃），空冷电机进风口温度超标。
常见原因：
水冷系统：冷却水管路结垢（导热系数下降）、水泵故障、散热器堵塞。
空冷系统：风扇叶片断裂、风罩脱落或滤网积尘严重。
排查处理：
对水冷系统进行化学清洗（如用柠檬酸溶液除垢），更换水泵叶轮或密封圈。
清理空冷系统滤网（建议每季度清洗一次），修复风扇和风罩结构。
四、其他典型故障
1. 并网失败（发电机场景）
故障现象：
同步发电机无法并入电网，或并网后出现冲击电流。
常见原因：
并网时频率、电压、相位与电网不一致（如频率偏差＞0.5Hz、电压偏差＞10%）。
同期装置故障（如自动准同期装置参数设置错误）。
排查处理：
使用同期表检测并调整发电机频率、电压及相位，确保与电网 “三相同步”。
校准同期装置参数，检查电压互感器（PT）和电流互感器（CT）接线是否正确。
2. 绝缘击穿
故障现象：
绕组对地或相间绝缘电阻骤降，引发短路跳闸。
常见原因：
绝缘材料老化（如运行超 10 年的电机）、受潮或遭受过电压冲击（如雷击、操作过电压）。
排查处理：
对绕组进行耐压试验（如额定电压 10kV 电机，试验电压 15kV 持续 1 分钟），找出击穿点并修复。
对老化绕组进行绝缘升级（如更换为 H 级绝缘材料），加装避雷器防止过电压。
故障预防与维护建议
定期巡检：
每周检查电机温度、振动、噪音及电流，记录运行数据（如励磁电流、定子电压）。
每季度清理电机外壳及冷却系统，检查接线端子紧固情况。
状态监测：
安装在线监测系统（如温度传感器、振动变送器），实时预警异常（如温升速率＞5℃/h 时报警）。
规范检修：
每 1-2 年进行一次全面检修，包括绕组绝缘测试、轴承润滑脂更换、转子动平衡校验。
对重要场合电机（如发电厂主发电机）进行预防性试验（如直流耐压、绕组匝间耐压）。