感應電機定子故障是最常見故障之一。本文主要分析定子鐵芯、定子繞組匝間短路和繞組絕緣三類故障的形成原因。如何排除感應電機的故障呢？

1.1 鐵芯故障

感應電機定子鐵芯是用硅鋼片夾緊鐵芯固定在定子支架上，正因為這個結構，如果損傷了定子鐵芯，就會形成定子片間短路。定子出現(xiàn)高溫、大環(huán)路電流、絕緣材料高溫分解現(xiàn)象。流過鐵芯短路位置的電流不斷增大。大到一定程度，定子鐵芯硅鋼片就會被熔化，導致定子槽中絕緣繞組被燒化，此時必須更換線圈。此種故障產(chǎn)生原因多為制造缺陷，電機劇烈振動導致的電機定子鐵芯片間絕緣損壞也是故障誘因之一。

（1）鐵芯多點接地故障。當鐵芯多點接地發(fā)生故障后，會伴隨很多奇特的現(xiàn)象，如：繞組過熱、絕緣損耗和老化、接地線路被燒斷、鐵損增大、鐵芯過熱。（2）鐵芯過熱故障。鐵芯過熱故障的原因通常包括：不正常接地、絕緣損壞、定子繞組匝間短路、過載運行等。鐵芯過熱多發(fā)生在夾件與鐵芯上。

1.2 繞組絕緣故障

感應電機的故障往往是由于繞組絕緣空洞或混有雜質等缺陷造成的。絕緣缺陷主要是生產(chǎn)過程中造成的，因此電機的運行狀況與使用壽命與生產(chǎn)工藝息息相關。絕緣缺陷和絕緣老化導致的絕緣故障都表現(xiàn)為電機內(nèi)活動性放電量增加，通過一些檢測實驗可以獲得絕緣老化的一些數(shù)據(jù)參數(shù)，通過分析能夠判斷絕緣老化的程度和原因。

1.3 定子繞組匝間短路故障

定子繞組匝間短路也是感應電機常見故障之一，故障原因主要有生產(chǎn)工藝不合格和不正常的運行兩個方面引起。

1.3.1 定子故障的發(fā)展過程

感應電機定子故障的最初階段，電機仍可正常運行，功率、電壓及震動也都在正常范圍之內(nèi)，但此時電機定子磁場已發(fā)生改變，定子電流中可以檢測到故障特征。這里我們采用了定子電流法診斷感應電機定子故障，隨著故障的惡化，電機正常運行受到影響，震動加劇，輸出轉矩波動，電機工況異常，故障即將爆發(fā)。再進一步發(fā)展，更多的絕緣被損壞使得短路故障加劇，劇烈震動，定子溫升劇增使得電機無法正常運行。

1.3.2 定子故障后果

（1）定子匝間短路引起電機機身和機座振動。感應電機一旦發(fā)生故障，電機機身和各零部件都會出現(xiàn)振動，振幅超過臨界值會造成定轉子的摩擦，嚴重時會損毀電機，甚至危害人身安全。感應電機發(fā)生匝間短路故障時，電機機身發(fā)熱造成的不對稱以及點磁拉力不平衡都會引起電機振動。

（2）短路故障引起各電氣量變化。定子繞組匝間短路致使絕緣損壞，相當于定子繞組中有效匝數(shù)減少，電磁場發(fā)生變化進而導致電機運行電氣量（轉速、轉矩、電壓、電流，磁鏈等）的改變，定子電流中表現(xiàn)為偶次諧波分量的出現(xiàn)以及奇次諧波含量的變化，該變化會隨著故障程度的加深而不斷演化。感應電機的氣隙磁場受勵磁電壓的影響，與負載是否對稱無關。定子狀態(tài)健康的電機，當電源三相對稱時，氣隙磁場完全對稱，定子繞組不出現(xiàn)偶次諧波分量。匝間短路后，氣隙磁場不再對稱，會導致偶次諧波成分（如2次諧波）的出現(xiàn)。

定子繞組與電源接通，定子繞組中流過的對稱的三相電流，基波旋轉磁動勢也相應地會在氣隙中建立起來，其同步轉速由電網(wǎng)頻率和電機繞組極對數(shù)共同決定，即：

（3）定子繞組匝間短路故障的機理分析。感應電機定子繞組三相存在120°的相位差，并且在時間和空間上對稱分布，該結構的作用是既可以使由三相對稱電流產(chǎn)生的氣隙磁場達到基本正弦的要求，又可以使各個線圈磁勢中的低次諧波與間諧波（分數(shù)次）相互抵消。處于正常狀態(tài)的感應電機，定子電流中的主要頻率分量是基波分量。但是考慮到制造工藝不合格、材料不達標、安裝不正規(guī)等原因，實際的感應電機三相繞組不可能完全對稱，這會導致定子電流中2 次或3 次諧波成分的出現(xiàn)。電機定子繞組發(fā)生短路故障時，三相繞組不對稱性加劇，表現(xiàn)在氣隙磁場中為較強的空間諧波，在定子電流中則是較強的時間諧波成分，三相繞組不對稱性的加劇使得定子電流中奇次和偶次諧波增強。定子繞組匝間短路故障會改變原有諧波成分的能量，并且其它頻率的諧波成分也會增多。定子繞組發(fā)生匝間短路故障后在繞組電感中也表現(xiàn)出變化，根據(jù)磁鏈與電流的相互關系可以給出定、轉子中的感應電流的變化。