螺杆压缩机电机烧毁案例技术分析

螺杆压缩机电机烧毁案例技术分析

何景伦

身份证号码：440823199208211132

摘 要： 文章列举了制冷式螺杆压缩机电机烧毁的案例，并通过一系列的检查、测量、解剖分析，锁定电机烧毁原因并给出优化措施，为分析和解决实际问题提供一种新的思路和方案。

关键词：电机烧，失效分析，优化措施

    现收集到螺杆压缩机电机烧毁案例：有一台水冷螺杆机组在开机后1分钟左右出现主控柜断路器跳闸现象，恢复主控柜断路器合闸后，再次执行开机指令但压缩机无法正常启动，现场初步检查发现KM3交流接触器（三角型接触器）烧坏（发黑）。

一、机组异常检查

1.检查机组的电控线路，各器件接线正确无松动现象，未发现异常问题。

2.检查机组的动力线路，发现烧坏的KM3交流接触器一直处于粘连吸合状态，其中T2、T3烧毁且不导通；同步使用500V兆欧表检测发现压缩机L1、L2对地击穿（短路）。

3.查看实验台的数据记录（数据采样6秒一次）：主电路电源电压正常，星形启动时电流基本正常，切换为三角形运行后电流出现不平衡现象（B相电流明显大于A、C两相）。

二、电气参数测量

1.用万用表测量电机三相电阻，U相（1-8）绕组阻值0.7Ω；V相（2-9）绕组阻值0.7Ω；W相（3-7）绕组阻值0.4Ω，阻值异常（该电机出厂检验报告记录三相阻值分别为116.28 mΩ、116.36mΩ、116.40 mΩ）。

2.用万用表测量三芯串联的PTC热敏电阻阻值为243.6Ω，阻值正常（要求＜300Ω）。

三、压缩机拆检情况

1.电机定子绕组烧毁严重，压缩机内部的油被烧黑碳化，阴阳转子卡死（电机铜线卡在转子上），滑阀及滑阀腔正常；初步判断为电机在运行过程中烧毁。

2. 经初步拆解和仔细观察、检测发现电机定子绕组有2处严重烧毁：① U（1-8）、V（2-9）两相非引出线端外层槽槽口至端部绕组处相间短路使线圈严重烧毁；② U（1-8）相引出线端上下两层槽绕组在槽口出线处严重烧毁，并导致邻近定子硅钢片烧熔）。

    注：U（1-8）相两个烧毁处均靠近电机引接线8，V（2-9）相烧毁处靠近电机引接线9（详见压缩机简化线路图）。

    （1）非引出线端两相烧毁处如下图所示：

    （2）引出线端槽口出线烧毁处如下图所示：

四、其他信息汇总

1.查看该电机各项出厂检验均合格，无异常情况；

2.电机装配完成后累计做过15小时的各项试验（新机加复测）；并进行了耐压和匝间绝缘检测，各项试验（检测）均无异常；

3.试验前对压缩机进行耐压及三相绕组阻值检测，检测结果：耐压检测合

格；三相绕组阻值记录如下：

1）KM1的L1/KM2的L2相（U相、1-8）阻值0.3Ω；

2）KM1的L2/KM2的L3相（V相、2-9）阻值0.3Ω；

3）KM1的L3/KM2的L1相（W相、3-7）阻值0.2Ω；

4）相线对地或零线阻值无穷大；

5）机组9点42分47秒启动，9点43分53秒跳闸；其中星形启动时间约为7s，转换为三角形后运行时间约为59s；根据试验台数据记录，星型启动时电流基本正常，切换为三角型运行后电流出现不平衡现象（B相电流明显大于A、C两相；A、B、C分别与U、V、W对应）；烧坏的KM3接触器送至筛选检验结果如下：T2、T3两组触点严重烧毁粘连，T1触点完好；分析原因为U（1-8）、V（2-9）两相绕组短路时产生极大电流所致。

五、原因分析

综上所述，分析电机烧毁原因如下：

U（1-8）相引出线端在槽口出线烧毁处（靠近引接线8）的槽绝缘纸有薄弱点（或该处硅钢片槽内有锋利毛刺），电机存在对地击穿隐患；在经历15小时的新机测试之后，隐患进一步加重；最后在测试启动时的三角形切换过程中突增的电压和电流（电压增加倍，电流增加约3倍）导致隐患点绝缘完全失效，该相绕组对地击穿。 因击穿点靠近引接线8，对地电流几乎全部流经引接线8；由压缩机简化线路图可知引接线8与L2相连，从而导致L2相（B相）电流偏大；较大的对地电流迅速影响该段及与该段接触紧密的绕组（对地击穿点至引接线8段），大约59s后在该段中两相间接触最为紧密的绕组端部漆包线及相间绝缘烧毁、老化失效，从而导致U（1-8）、V（2-9）两相短路，产生巨大的短路电流，绕组被烧炸，对应的KM3接触器T2、T3烧毁粘连，试验台空开跳闸。

压缩机简化线路图

备注：图中，表示对地击穿点； 表示两相短路点；表示烧毁粘连的接触器。

注：由压缩机简化线路图可知就短路点而言，电机绝大部分绕组在引接线1和2（KM1）端，感抗大；同时短路瞬间电机转子依然高速旋转，转子产生的反向磁场对定子绕组中的电流有很大的抑制作用；绕组越多，抑制作用越强；这就相当于KM1主路方向有很大的阻抗，电流较小；而KM3辅路方向阻抗小，电流很大；这也是KM1完好，KM3烧毁的原因。

六、优化方案

从电机生产和机组保护方向有如下优化措施：

1.电机下线前应检查槽绝缘纸有无薄弱点，定子槽内有无锋利毛刺等。

2.电机定子绕组槽口的引出线必须保留直线部分，直线部分的距离由齿压板的端面开始向外延伸。不允许出现提前弯折，甚至槽内折弯，不允许出现弯折后绕组与齿压板干涉或距离减小的问题。

3.建议采用真空压力浸漆工艺（VPI），电机经VPI工艺处理后，其绝缘性能更好，同时能使电机温升降低、效率提高、机械强度增加、防潮能力增强等；并可有效解决运行过程的松动现象及绕组对地、短路等绝缘故障，延长电机的使用寿命。

4.建议机组增加空开（低压断路器）保护；由本次烧机故障可知，电机埋置的PTC热保护器及主电路上的热继电器（FR1）对电机对地击穿和相间短路没有起到任何保护作用（机组无任何故障记录）。

七、结束语

本技术分析报告从真实案例入手，通过机组检查、参数测量、拆检和数据分析，锁定电机烧毁原因为U相引出线端在槽口的槽绝缘纸有薄弱点（或该处硅钢片槽内有锋利毛刺），电机存在对地击穿隐患；测试过程中相间对地短路导致隐患点绝缘完全失效，最终电机绕组烧毁；并针对故障原因提出相关优化措施。

参考文献

[1]魏恺乐,李中伟,王宏宇,等.螺杆式制冷压缩机工作原理及故障分析[J].农家参谋,2020,No.657(11):174-174.

[2]李中增.螺杆制冷压缩机组及其故障分析处理[J].化学工程与装备,2019(4):3.

[3]侯建伟.浅析螺杆式制冷压缩机运行原理及其故障检修[J].2021(2019-18):143-144.