全國大型火力發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)用高壓電動(dòng)機故障中轉子斷條及由此引起的電機燒毀事故占電機故障的80%，經(jīng)濟損失也大，不僅嚴重影響了電廠(chǎng)的安全生產(chǎn)，也給國家造成重大經(jīng)濟損失。因此解決高壓異步鼠籠斷條問(wèn)題是大型火電廠(chǎng)長(cháng)期存在的主要生產(chǎn)問(wèn)題之一。  
1 轉子斷條原因分析 
電機轉子頻繁發(fā)生斷條，是轉子受各種應力作用且應力超過(guò)了籠條所能承受的極限或是交變應力的長(cháng)期作用使籠條發(fā)生疲勞的結果。主要有以下幾方面的原因： 
1.1 制造工藝產(chǎn)生的應力和啟動(dòng)時(shí)交變應力 籠條之間產(chǎn)生的較大溫差是焊接質(zhì)量不穩定造成的，由于焊接質(zhì)量不良，引起籠條熱膨脹有差異；另外籠條在啟動(dòng)過(guò)程中具有集流效應，使籠條電流大都集中在槽口，引起籠條上下之間有很大的電流密度差，端環(huán)中強大的啟動(dòng)電流使之發(fā)熱產(chǎn)生徑向位移，籠條產(chǎn)生背離轉子中心的彎曲應力。由于籠條鐵蕊沖孔工藝差異使籠條在嵌裝時(shí)松緊程度不一樣，當籠條在槽內存在徑向間隙時(shí)，則籠條上的徑向振動(dòng)力會(huì )傳遞給端環(huán)。由于各籠條的電流相位不同，傳遞給端環(huán)的振動(dòng)力會(huì )使端環(huán)產(chǎn)生扭曲，受力大部位是籠條的焊接處，而此處是鼠籠結構弱點(diǎn)。由于熱傳導性能差異使各籠條間產(chǎn)生不均勻的溫升，造成各籠條間不同的軸向位移而使籠條產(chǎn)生軸向的拉應力，使籠條電磁振動(dòng)。特別是在電動(dòng)機的啟動(dòng)的瞬間，振動(dòng)幅值達到*大值，是正常運行時(shí)的50~60 倍，頻率為100Hz，振動(dòng)隨著(zhù)轉速的升高和啟動(dòng)電流的增加而增大。 
1.2 負載變化使鼠籠條產(chǎn)生切向交變應力 籠條在槽內有一定的間隙，轉子鐵蕊和與它保持一定距離的端環(huán)共同構成一個(gè)扭振系統，運行中由于負載變化，例如鋼球磨煤機內的煤和鋼球由于重力作用向下堆積，而磨內上部的煤和鋼球重量少，這樣磨煤機轉動(dòng)力矩經(jīng)常變化，電動(dòng)機轉動(dòng)阻力矩也是變化的。這樣使籠條與端環(huán)的連接部位受到很大的切向彎曲應力，尤其當原動(dòng)機的轉動(dòng)阻力矩擺動(dòng)在共振區附近時(shí)，其應力會(huì )達到*大，危害也嚴重。 
1.3 制造和焊接工藝差, 有些鼠籠電機籠條與端環(huán)之間的焊接質(zhì)量較差，焊縫夾渣，焊縫高低不平，更為落后的是籠條與端環(huán)之間的連接是平面接觸后在內側焊接，焊接時(shí)不注意控制溫度，使焊口附近的材料因過(guò)熱變形，并產(chǎn)生應力，機械強度降低，焊口附近又是應力集中和宜發(fā)生斷條的部位。國內焊接工具大多采用氧焊，而不像國外采用氬弧保護焊接和高頻或中頻焊接先進(jìn)技術(shù)，焊接時(shí)先將端環(huán)預熱，焊后保溫冷卻，消除熱應力。 
1.4 誤操作連續二次以上啟動(dòng) 鼠籠型異步電機在冷態(tài)下啟動(dòng)一次，籠條和端環(huán)的溫度會(huì )達到很高，第一次啟動(dòng)不成功，應隔2h 后才能進(jìn)行第二次啟動(dòng)。若運行操作人員不注意在短時(shí)間內連續第二次甚至第三次啟動(dòng)，籠條和端環(huán)的溫度就會(huì )達到不能允許的程度，機械強度嚴重下降，發(fā)生焊接處開(kāi)焊和斷條事故。 
1.5 斷條后檢查不及時(shí)和檢修質(zhì)量差 鼠籠型電機斷條很難查出，斷條很少對電機的正常運行影響較小，沒(méi)有明顯特征而難以發(fā)現，只有很有經(jīng)驗的運行檢修人員能從電機輕微異常聲音中判別出來(lái)。一旦發(fā)現冒火，振動(dòng)，噪聲增大，轉速下降等異常時(shí)，斷條已經(jīng)很?chē)乐亓恕；\條斷條后，斷條中仍有電流，其電流經(jīng)兩側鐵心流入相鄰的籠條中，這樣既增加了相鄰籠條的負擔，造成相鄰籠條斷裂，又會(huì )燒壞轉子鐵心。斷條在離心力作用下甩出槽口刮傷定子造成定子接地短路，許多電機就是這樣燒壞的。修理電機斷條故障時(shí)，對修理工藝質(zhì)量不重視，尤其是焊接工藝，由于采用氧焊，焊接溫度高，使焊口附近的材質(zhì)變脆，機械強度下降。另外焊接不預熱，焊完后不保溫，熱應力無(wú)法消除使籠條與端環(huán)產(chǎn)生應力變形，并使熱應力集中在焊接處。重復修理電機將使轉子槽孔增大，而新?lián)Q的籠條又是原尺寸，故檢修后籠條在槽中的氣隙增大而松動(dòng)，造成振動(dòng)增大，電場(chǎng)強度分布不均，修后的電機質(zhì)量較差。 
2 防止鼠籠型電機籠條斷條和開(kāi)焊的措施 
2.1 加固籠條伸長(cháng)部位或采用楔形籠條 對籠條伸出較長(cháng)的電機在兩端伸長(cháng)部位補焊一短黃銅條，一端焊在端環(huán)上，一端頂在鐵心上。將短銅條與原籠條平面焊接在一起，這樣可防止籠條在運行中竄動(dòng)，同時(shí)一旦籠條與端環(huán)連接外開(kāi)焊，也會(huì )由于短銅棒與原籠條焊接在一起而不會(huì )由于離心力甩出刮傷定子線(xiàn)棒造成相對地短路燒毀定子的事故。 
2.2 改造端環(huán)與籠條連接方式 排粉風(fēng)機電動(dòng)機頻繁斷條后，將端環(huán)平面上開(kāi)一矩形孔并將籠條加長(cháng)伸進(jìn)端環(huán)外側，采用兩端焊接可以延長(cháng)轉子使用時(shí)間。對磨煤機的端環(huán)采用適當增大幾何尺寸，將凹形槽的凹槽深度加深，更多卡住籠條伸長(cháng)部位。這樣不僅提高了端環(huán)的機械強度，而且降低了端環(huán)的啟動(dòng)電流密度，對防止斷條是有效的。對籠條伸出過(guò)長(cháng)的電機轉子在籠條外側和端環(huán)內側加焊一根30×4mm 紫銅板三面焊接，形成一條加強筋，既增加了端環(huán)的幾何尺寸，又縮短了距鐵心的距離。 
2.3 選用梯形鼠籠型電機 電動(dòng)機與機械選配的容量比應大于1.3，費用雖然大一點(diǎn)，但這些費用在長(cháng)時(shí)間發(fā)電和無(wú)須更換籠條及斷條造成燒毀電機費用中早已收回。若在基建選型時(shí)對水泵，風(fēng)機制造廠(chǎng)配套電機選用高啟動(dòng)力矩和梯形籠條使容量比大于1.3 以上，可以避免電廠(chǎng)頻繁斷條所造成的巨大的經(jīng)濟損失。 
2.4 對在籠條伸長(cháng)部位用無(wú)緯環(huán)氧玻璃繩綁扎的評 前幾年鼠籠電機發(fā)生斷條時(shí)，就在JSQ-700kW 系列鼠籠型引風(fēng)機電機上采用在籠條伸長(cháng)部位用無(wú)緯環(huán)氧玻璃繩交叉綁扎技術(shù)，然后涂刷環(huán)氧樹(shù)脂固化辦法，運行一段時(shí)間后又發(fā)生斷條現象，解體檢查發(fā)現無(wú)緯環(huán)氧繩與籠條的結合面被高溫烤焦松動(dòng)，斷條后無(wú)緯玻璃繩仍舊擋不住因離心力甩出的斷條而刮傷定子線(xiàn)棒，這是因為籠條在啟動(dòng)時(shí)溫度高于200~300℃，而環(huán)氧無(wú)緯玻璃繩怕高溫，熱積累逐步將無(wú)緯環(huán)氧玻璃繩與籠條的結合部烤焦碳化而松動(dòng)失去緊固力。所以除非采用耐高溫的固化劑，否則只能將斷條的時(shí)間間隙稍為延長(cháng)一點(diǎn)而并不能杜絕斷條和斷條后籠條因離心力甩出刮傷定子線(xiàn)棒的事故頻發(fā)現象。 
3 定子線(xiàn)棒損壞情況及修理 
電廠(chǎng)鼠籠型電機定子損壞故障時(shí)有發(fā)生，這類(lèi)故障是由于轉子籠條甩出后刮傷定子線(xiàn)棒。大型電機端部在極相組連接處發(fā)熱短路事故也時(shí)有發(fā)生，故障點(diǎn)主要在定子線(xiàn)圈極相組連接引出線(xiàn)接頭處，發(fā)生的時(shí)間在投運后不久啟動(dòng)中。電機廠(chǎng)給水泵電機發(fā)生第一臺極相組連接線(xiàn)燒斷時(shí)，便將全部極相組連線(xiàn)導線(xiàn)截面積增大，并對另外3臺給水泵電機全部返工補焊處理，運行至今未發(fā)生燒斷現象。 
4 軸承質(zhì)量問(wèn)題 
軸承質(zhì)量故障占電機故障比例很高，關(guān)鍵問(wèn)題是軸承質(zhì)量差，壽命短，有時(shí)剛換上去運行不久就發(fā)生振動(dòng)和發(fā)熱。這表明國產(chǎn)軸承材質(zhì)硬度低，熱處理工藝不過(guò)關(guān)，運行一段時(shí)間后，軸承間隙增大，造成電機振動(dòng)，使籠條振動(dòng)加大，引起斷條。另外Y 系列電機軸承端蓋鋼板太薄，沒(méi)有加強筋，鋼性差，造成振動(dòng)使軸承損壞，更換軸承周期短，電動(dòng)機大修周期一般為2~3 年，檢修規定要更換軸承，即使軸承質(zhì)量好的也要換掉，這樣軸承拔出次數過(guò)多使軸頸外徑變小，造成軸承跑外園發(fā)熱燒軸承。 
而磨煤電機軸承按制造廠(chǎng)說(shuō)明書(shū)標定壽命可達10萬(wàn)小時(shí)，運行10多年從未更換過(guò)軸承，也沒(méi)有發(fā)生過(guò)軸承損壞現象，大修時(shí)只是將潤滑油進(jìn)行更換，可見(jiàn)軸承的質(zhì)量非常關(guān)鍵。