鼠笼式异步电动机是应用最广泛的一种电动机，鼠笼式三相异步电动机鼠笼条断裂故障是这类电动机的一种常见故障。华能汕头海门发电有限责任公司的研究人员郭业凯、邹炯斌，在2020年第8期《电气技术》杂志上撰文，针对某电厂循环泵电动机由于节能改造需求由单速电动机改造为双速电动机，运行一段时间后，多台电动机转子鼠笼条出现断条的现象，对此故障发生原因进行分析，并对电动机转子进行工艺改进，取得一定的效果。

某电厂百万机组海水冷却循环水系统采用单元制直流供水方式，为凝汽器、闭冷器、真空泵冷却器、脱硫系统等提供冷却水。每台机组配三台海水循环水泵(下文简称循泵)，两运行一备用。为实现机组节能降耗目标，电厂将循泵电动机改造为双速电动机，实现可变速运行。

改造后，三台循泵电动机可选择两高一低或两低一高的转速组合运行，运行部门根据不同季节时海水水温变化情况及时改变循泵运行转速组合，并在每天负荷峰谷不同时段，灵活启停不同转速电动机来进一步优化能耗，通过合理调控，降低运行电流，提高效率，从而实现节能。

循泵电动机在实现双速运行几年后，普遍出现电磁噪声增大、振动增大、电流波动等异常现象，检修人员对电动机进行解体检查，发现电动机转子鼠笼条普遍存在断条现象，影响电动机稳定运行，存在严重安全隐患。本文针对循泵电动机改造后出现的噪声、振动增大、鼠笼条断条问题进行研究分析，并予以解决。

1 故障现象

1.1 设备概况

循泵配套电动机为6kV立式鼠笼式异步电动机，湘潭电动机厂制造，原型号为YKSL2700- 16/2150-1W。2012年，电厂通过对电动机定子线圈改造，循泵电动机由原来16、单一转速电动机改为具有16极和18极两种转速的双速电动机，具体参数见表1，可在停电时通过变更线圈抽头接法实现变速。

1.2 故障现象

循泵电动机双速改造完运行了约3年后，检修人员陆续发现部分循泵电动机在运行时存在电磁噪声变大、振动变大、电流波动增大的现象。

例如在2016年11月，运行中1B循泵电动机声音突然变大，振动明显比其他电动机大，查看运行状态曲线发现电动机运行电流也有明显的波动现象，对比同样运行工况下的4B电动机发现，1B循泵电动机电流在2min内的波动较大，范围达到将近15A，而4B循泵电动机在2min内基本稳定在同一个电流值，比较平稳，如图1所示。

当时对1B循泵进行更换备用电动机处理，更换后新电动机基本没有噪声，振动及电流波动现象也明显减低，如图2所示。

1.3 停机检查

在随后1B循泵电动机的解体检修中发现：1B循泵电动机转子大部分鼠笼条有明显断口或者裂纹的现象，均出现在端环处，如图3所示，多达50条左右，在后续对其他循泵电动机的解体检查中，也同样发现有转子鼠笼条不同程度的开断现象，数据统计见表2，断条位置同样发生在鼠笼条根部。

2 原因分析

循泵电动机故障发生后，对电动机运行时出现的电磁噪声[1]、振动增大和鼠笼条断条等问题进行综合分析，认为导致电动机出现大面积鼠笼条断条的主要原因是：电动机双速改造后可能存有电磁共振点，使噪声变大，并产生共振，导致转子鼠笼条内部一些薄弱的应力焊点脱焊;同时，电动机在全电压下多次频繁起动也可能造成电动机转子鼠笼条的受应力部位损伤断裂。

下面对此展开具体分析。

2.1 电磁共振

电动机定子有其固有的振动模态，当电动机气隙中的电磁力波的空间阶次与定子模态的空间阶次相同，且电磁力波频率与定子模态固有频率相近时，会引起电动机定子共振。

共振大小与电磁力波幅值及阶次有很大关系，电磁力波引起的机械振动振幅几乎与电磁力波阶次的4次方成反比。所以，随着电磁共振的产生，会使定转子上焊接部位出现应力疲劳，形成脱焊或者鼠笼条断条等现象。

因此，通过以下对循泵电动机进行电磁力波及模态振型计算分析，可以分析判断循泵电动机分别在16极和18极下的电磁共振情况。

根据原电动机制造厂对原电动机16极负载下进行电磁力波及模态振型计算分析，发现在定转子槽配合168/204时存在4阶、频率1164Hz、1364Hz的电磁力波，而模态振型4阶、1133Hz、1267 Hz，有共振风险，但由于电磁力波幅值都很小，不会产生明显振动，也不会产生电磁噪声，也就是说，原单速16极电动机在振动和噪声上没有问题。

本次节能改造，对电动机定子线圈进行了双速改速，电动机更改为16极和18极后，电动机工作额定转速分别为原来的372r/min(高速)和改造后的333r/min(低速)，由于线圈都改动了，谐波会发生很大的变化，根据制造厂的试验数据，对18极(低速)时作电磁力波分析，该电动机电磁力波及模态分析见表3，部分如图4所示。

从表3看出，模态振型4阶1133Hz(幅值1029帕)，有一个完全对应的力波频率也为1133Hz，存在共振现象，影响较大，并且不同阶次中有一系列不同幅值的电磁力波1033Hz、1133Hz，模态中也有相同阶次、相近频率的振型与之对应，构成共振的条件。