9 основных неисправностей электродвигателя
В этом обзоре мы рассмотрим типичные неисправности трехфазных асинхронных электродвигателей и способы их предупреждения и устранения.
Электрические неисправности электродвигателя
Электрические неисправности двигателя всегда связаны с обмоткой.
- Межвитковое замыкание может возникнуть при ухудшении изоляции в пределах одной обмотки. Возможные причины: перегрев обмотки, некачественная изоляция, износ изоляции вследствие вибрации. Определить межвитковое замыкание бывает сложно. Основной метод диагностики – сравнение сопротивления и рабочего тока всех трех обмоток. Первые симптомы межвиткового замыкания – повышенный нагрев двигателя и падение момента на валу. При этом по одной из фаз ток больше, чем по двум другим.
- Замыкание между обмотками происходит из-за смещения обмоток, механической вибрации и ударов. При отсутствии должной электрической защиты может возникнуть короткое замыкание и пожар.
- Замыкание обмотки на корпус. При данной неисправности электродвигатель может продолжать работать, если неправильно выполнены заземление и защита от короткого замыкания. Однако в работе он будет смертельно опасен, так как его потенциал будет находиться под фазным напряжением.
- Обрыв обмотки. Эта неисправность равносильна пропаданию фазы. Если обрыв происходит в работе, то двигатель резко теряет мощность и начинает перегреваться. При правильно выполненной защите двигатель отключится, поскольку ток по другим фазам будет повышен.
Для устранения большинства из этих поломок требуется перемотка двигателя.
Механические неисправности электродвигателя
Механические неисправности электродвигателя связаны с его конструкцией.
- Износ и трение в подшипниках. Проявляется в повышении механической вибрации и шума при работе. В этом случае требуется замена подшипников, иначе неисправность приведет к перегреву и падению производительности двигателя.
- Проворачивание ротора на валу. Ротор может вращаться в магнитном поле статора, а вал будет неподвижен. Требуется механическая фиксация ротора на валу.
- Зацепление ротора за статор. Эта проблема связана с механической поломкой подшипников, их посадочных мест или корпуса двигателя. Кроме того, подобная неисправность приводит к повреждению обмотки статора. Практически не подлежит ремонту.
- Повреждение корпуса двигателя. Может происходить из-за ударов, повышенных нагрузок, неправильного крепления или низкого качества двигателя. Ремонт является трудоемким из-за трудностей соосной установки переднего и заднего подшипников.
- Проворачивание или повреждение крыльчатки обдува. Несмотря на то, что двигатель продолжит работать, он будет перегреваться, что существенно сократит срок его службы. Крыльчатку необходимо закрепить (для этого используется шпонка или стопорное кольцо) или заменить.
Аварийные ситуации при работе электродвигателя
Существуют неисправности, не связанные непосредственно с двигателем, но влияющие на его работу, характеристики и срок службы. Большинство этих неисправностей вызваны механической перегрузкой, увеличением тока, и, как следствие, перегревом обмоток и корпуса.
- Увеличение нагрузки на валу вследствие заклинивания привода либо приводимых механизмов.
- Перекос напряжения питания, который может быть вызван проблемами питающей сети либо внутренними проблемами привода.
- Пропадание фазы, которое может произойти на любом участке питания двигателя – от питающей трансформаторной подстанции до обмотки двигателя.
- Проблема с обдувом (охлаждением). Может возникнуть из-за повреждения крыльчатки двигателя при собственном охлаждении, из-за останова вентилятора внешнего принудительного охлаждения или вследствие значительного повышения температуры окружающей среды.
Способы защиты электродвигателя
Для защиты электродвигателя от внутренних и внешних неисправностей, а также для минимизации дальнейших трудозатрат по его ремонту применяют различные устройства.
1. Мотор-автоматы и тепловые реле
Мотор-автоматы (автоматы защиты двигателя) и тепловые реле используют для обнаружения превышения тока по одной или всем фазам двигателя. В случае превышения через некоторое время происходит отключение привода.
В отличие от мотор-автомата, у теплового реле нет силовой коммутации. Оно имеет только управляющий контакт, который размыкает питание силовой цепи. Мотор-автомат является самостоятельным коммутационным устройством, способным выключать двигатель.
Минус теплового реле заключается в отсутствии защиты от короткого замыкания. Мотор-автомат имеет защиту от перегрузки и электромагнитную защиту от короткого замыкания, которая мгновенно срабатывает и выключает двигатель при превышении тока уставки в 10-20 раз.
Данные устройства используются наиболее широко и при правильной установке и настройке способны с большой долей вероятности защитить электродвигатель и оборудование от поломки и других негативных последствий.
2. Электронные реле защиты двигателей
Данный вид защиты обеспечивает большой выбор различных защит. Основным элементом таких реле является микропроцессор, который анализирует мгновенные значения напряжения и тока и принимает решения на основе заданных настроек. Это может быть выдача сигнала на индикацию либо на отключение двигателя.
3. Термисторы и термореле
Когда по какой-то причине не сработала тепловая защита по перегрузке, последний рубеж обороны — термозащита. Внутрь обмотки устанавливается термочувствительный элемент (как правило, термистор или позистор), который меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. При пересечении порога срабатывает соответствующая защита, и двигатель отключается.
Возможно применение более простых дискретных термореле (термоконтактов), которые размыкают контрольную или тепловую цепь, что приводит к аварийной остановке электродвигателя.
4. Преобразователи частоты
Обычно преобразователи частоты располагают несколькими видами защиты – по превышению момента и тока, по превышению напряжения, обрыву фазы и проч. Кроме того, возможно ограничение момента и тока. В этом случае на двигатель будет подаваться напряжение с меньшим уровнем и частотой, если будет обнаружена перегрузка. При этом будет выдано соответствующее сообщение оператору, а двигатель может продолжать работать.
Также производители частотных преобразователей рекомендуют устанавливать защитный автомат на входе ПЧ, тепловое реле на выходе и термисторную защиту.
пробивает на корпус двигателя
arboy
Просмотр профиля
19.2.2007, 17:39
Группа: Пользователи
Сообщений: 39
Регистрация: 9.1.2007
Пользователь №: 8032
в контактной коробке двигателя — три провода. Прозваниваю — один щуп тестера
на провод второй на корпус двигателя, на вал — ничего. Так проверяю все три провода. Сопротивление между двумя соседними проводами одинаковое. Подключаю и пробую индикатором на корпус — лампочка горит. Что это — реальная фаза или какой-то «наведенный» ток? Можно ли работать с таким движком? На других движках такого нет.
Flash
Просмотр профиля
19.2.2007, 18:02
Группа: Модераторы
Сообщений: 630
Регистрация: 14.10.2006
Из: г. Белгород
Пользователь №: 7130
Изоляцию проверь «мегером» и больше ничему не верь. Конечно, если тестер показыват конкретную козу на корпус, то этому тоже можно верить.
Если прибора нет, сделай так: подай на обмотку 1 фазу, ноль подключи через лампу на корпус мотора. Ежели лампа уверенно загорится, то мотору кирдык. Тока об осторожости не забывай!
Сам думаю, что мотор будет достаточно подсушить и наводки от обмотки с корпуса пропадут.
А индикатором только в зубах ковыряться можно.
Удачи.
Когда я ем — я глух и нем, чертовски быстр и дьявольски умён
SergAn
Просмотр профиля
20.2.2007, 13:06
Группа: Пользователи
Сообщений: 552
Регистрация: 13.12.2006
Из: Н.Новгород
Пользователь №: 7881
Подключаю и пробую индикатором на корпус — лампочка горит.
Если у тебя движок надежно занулен то при подключении к сети и наличие пробоя на корпус произойдет КЗ.
Опыт растет пропорционально выведенному из строя оборудованию!
arboy
Просмотр профиля
20.2.2007, 16:48
Группа: Пользователи
Сообщений: 39
Регистрация: 9.1.2007
Пользователь №: 8032
Неисправности электрических машин — Пробой обмоток на корпус
4-2. ПРОБОЙ ОБМОТОК НА КОРПУС
Ниже перечисляются возможные причины пробоя и меры по их устранению.
4-2-1. Обмотки увлажнились: во время транспортировки, вследствие продолжительного хранения машин в сыром, неотапливаемом помещении, при продолжительных перерывах в работе машин, особенно в сырое время года, вследствие непосредственного попадания воды в машину, например при прорыве водопроводных труб, при пожаре, наводнении и т. п., от действия водяных паров при наличии неплотностей в соединениях паровых труб в машинном помещении.
Предупредить увлажнение обмоток во время хранения машин, оборудовав склад хорошей вентиляцией; выбирать под склады только сухие помещения.
Останавливая машины с проточной вентиляцией на продолжительное время, закрывать при сырой, туманной погоде все шиберы воздушных каналов для поступающего и выходящего воздуха. Наоборот, при хорошей, сухой погоде все шиберы держать открытыми.
Если работа машины периодически чередуется с длительными перерывами, установить специальные электрические грелки и включать их на время остановок машины (по примеру машин прокатных станов).
Для работы во влажной среде применять закрытые машины либо машины с влагостойкой изоляцией.
Отсыревшие машины перед пуском просушить во избежание пробоя изоляции обмоток на корпус.
4-2-2. Машина загрязнена.
A. Чрезмерный износ щеток, коллекторов и контактных колец приводит к образованию токопроводящих мостиков из угольной и медной пыли.
См. пп. 4-1-4 и 4-1-5.
Б. Загрязненный воздух из машинного помещения засасывается через неплотности в корпус машины с замкнутой или проточной вентиляцией; то же происходит при неисправности воздушных фильтров.
Уплотнить корпус машины и воздухопроводы или произвести ремонт воздушных фильтров.
B. В машинное помещение попадает пыль. В рабочих помещениях металлургических и угольных предприятий, прокатных и коксовых цехов и т. д. пыль настолько мелка и легка, что осаждается не только на коллекторах, контактных кольцах и наружных частях обмотки, но и проникает внутрь машины, в такие ее места, куда попадание ее, казалось бы, невозможно; она образует проводящие мостики, которые постепенно могут вызвать перекрытие или пробой на корпус.
К машинам, установленным в таких помещениях, охлаждающий воздух следует подводить извне. В необходимых случаях надо ставить фильтры либо герметизировать машины, по поводу чего необходимо обратиться на завод-изготовитель.
Следует отметить, что засорение лобовых частей обмоток крупных быстроходных машин (турбогенераторов) полупроводящей пылью представляет немалую опасность, так как от емкостных токов эта пыль может сильно нагреться, вспыхнуть и вызвать пожар в машине. Г. Надзор за машиной и уход за ней недостаточны.
Машину содержать в чистоте, производя ежедневно ее чистку; строго соблюдать сроки осмотров и планово-предупредительных ремонтов; если загрязнение особенно велико, пересмотреть сроки осмотров и ремонтов, сократив межремонтный период и увеличив число чисток машины с выемкой ротора. 4-2-3. В обмотку попали посторонние предметы (металлическая стружка, металлическая и абразивная пыль и т. п.).
Защищать обмотки от попадания в них металлической и прочей пыли, особенно при обточке и шлифовке коллекторов и контактных колец. Для этого следует практиковать временную заклейку обмоток бумагой или плотную обвязку их какой-либо тканью. 4-2-4. Машинное помещение насыщено кислотными или щелочными парами или газами (химическая промышленность). Эти пары и газы постепенно разрушают изоляцию обмоток.
В таких помещениях следует устанавливать только закрытые машины с химически стойкой изоляцией и проточной вентиляцией, с подводом чистого воздуха извне или с внешним обдувом. 4-2-5. Сильный и длительный перегрев машины делает изоляцию машины хрупкой и гигроскопичной.
См. § 1-2, 1-3, 1-5, 2-2 — 2-5, 3-3 — 3-6. 4-2-6. Электродинамические силы, развивающиеся при коротких замыканиях, а также перенапряжения, возникающие в питающей сети и при выключениях обмоток возбуждения, могут вызвать перекрытие обмоток электрической дугой и пробой на корпус.
Усилить крепление лобовых частей обмотки, особенно на прямых участках при выходе из пазов.
В отдельных случаях — при переходах на прямой пуск двигателей — эффективной мерой является установка дополнительных бандажных колец. 4-2-7. Изоляция подвергается естественному износу (старению).
Для увеличения срока службы изоляции рекомендуется вести тщательное наблюдение за ее состоянием и периодически измерять сопротивление изоляции обмоток по отношению к корпусу, а также между электрически не связанными обмотками с тем, чтобы в необходимых случаях можно было произвести мелкий профилактический ремонт изоляции или покрыть ее лаком.
Неисправности электродвигателя
Асинхронный электродвигатель, как и любой механизм, подвержен воздействию рабочих нагрузок, приводящих к возникновению неисправностей и как следствие поломки. В случаи выхода электродвигателя из строя, возникает необходимость в проведении его ремонта. Срок службы отремонтированного электродвигателя напрямую зависит от того, как качественно был произведет данный ремонт.
Существуют ряд неисправностей в электрических машинах, основными из которых являются:
– перегрев обмотки статора. В процессе работы электродвигателя происходит выделение тепла и перегрев статорной обмотки.
Основные причины перегрева обмотки статора:
а) перегрузка электродвигателя во время работы либо запуска;
б) неисправность системы вентиляции электродвигателя (поломка вентилятора в электродвигателе приводит к плохой циркуляции воздуха, а следовательно плохому выводу тепла из двигателя, что приводит к его нагреву)
в) изменение напряжения сети (при повышении напряжения выше нормы происходит повышенный нагрев стали сердечника статора; при снижении сетевого напряжения ниже номинального, повысится ток в обмотке статора и вызовет ее перегрев);
Признаки по которым можно определить, что обмотка статора перегрелась: неодинаковый ток в фазах обмотки; двигатель сильно гудит при работе; двигатель работает с пониженным вращающимся моментом.
– перегрев обмотки ротора.
Основные причины перегрева обмотки ротора:
а) обрыв или плохой контакт стержней беличьей клетки с короткозамкнутыми кольцами. В том случаи стержни заменяют и припаивают к кольцам. В случае того если беличья клетка сделана из алюминия ее перезаливают.
б) неисправность при проведении ремонта ротора.
Признаки по которым можно определить, что обмотка ротора перегрелась: электродвигатель сильно гудит; не развивает установочной частоты вращения; ток в статоре пульсирует.
– обрыв в обмотке статора.
При соединении обмоток в звезду: при обрыве одной фазы ток в ней отсутствует, а в других фазах завышен, в данном случаи электродвигатель не запустится; при обрыве в одной параллельной ветви фазы обмотки другие ветви этой фазы перегреются (если обрыв произойдет во время работы электродвигателя, он начнет усиленно гудеть).
При соединении обмоток в треугольник возможны следующие неисправности: при обрыве одной фазы обмотки, которая находится между двумя проводниками, ток в этих проводниках при работе будет меньше, чем в третьем проводнике; при обрыве в одной параллельной ветви повысится ток в других ветвях, что приводит к их перегреву (при этом пуск электродвигателя возможен, но мощность его значительно снижена).
Необходимо помнить, что работа электродвигателя на двух фазах недопустима, так как это приводит его к выходу из строя.
– обрыв в обмотке ротора.
Признаки по которым можно определить, что произошел обрыв обмотки ротора:
а) в сети возникают колебания тока;
б) обороты ротора снижаются, усиливается гудение в электродвигателе, возникают вибрации;
в) при обрыве в короткозамкнутом роторе нескольких стержней, пуск его невозможен;
г) при соединение фазной обмотки ротора в звезду нагруженный электродвигатель снижает частоту вращения примерно в два раза.
Обрыв в фазной обмотке можно определить с помощью омметра или амперметра и вольтметра, которым измеряют падение напряжения в катушечных группах обмотки ротора, куда предварительно подают постоянный ток от аккумулятора.
– пониженный вращающий момент.
Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя обеспечивается правильным соединением обмоток ротора и статора, созданием нормальных контактных соединений в обмотках, контактных кольцах и щетках держателях.
Так, если при перевернутых элементах обмотки – секции, катушечной группы или целой фазы запускать асинхронный двигатель, то он не развивает номинального вращающего момента, а при вращении будет гудеть, издавая шум низкого тона; при номинальной нагрузке не достигнет полной частоты вращения, за короткое время обмотки нагреется.
Вращающий момент электродвигателя зависит от напряжения сети. Так как ток и магнитный поток пропорциональны напряжению, вращающий момент пропорционален квадрату напряжения. Это значит, что если напряжение питания уменьшилось, например с 380 до 340 В, то вращающий момент уменьшиться в отношении , т.е. более чем на 24%.
– повышенный уровень шума в электродвигателе.
Повышенный уровень шума в электродвигателе может быть вызван электромагнитными или механическими причинами.
К электромагнитным причинам относят:
а) ослабление прессовки активной стали сердечника, что приводит в возрастанию вибрации корпуса статора. Вибрация листов стали сердечника приводит к развитию контактной коррозии металла. Контактная коррозия разрушает изоляцию листов стали, что приводит к замыканию и дополнительному нагреву сердечника. При общем ослаблении прессовки активной стали сердечника необходимо перешихтовать. При местном ослаблении производят уплотнение забивкой гетинаксовых или текстолитовых клиньев между листами шихтовки и зубцах. Клинья предварительно окунают в лак;
б) перевернута одна фаза. При этом возникает отличный от обычного шум в двигателе, и в перевернутой фазе повышается ток. Необходимо правильно выполнить соединение фазы, т.е. исключить «переворачивание» при подключении указанных элементов обмотки;
в) обмотка статора соединена треугольником, имеет параллельные ветви. При обрыве в отдельных катушках в электродвигателе, возникнет повышенный уровень шума;
Если соединить все катушки обмотки последовательно, а фазы – в звезду, гудение станет нормальным, но сила тока по фазам будет различной;
г) совпадение или близкое соотношении числа пазов сердечника статора и ротора может вызвать пульсацию магнитного потока и, следовательно, высокий уровень шума. Для устранения этого явления следует заменить ротор с другими соотношениями зубцов статора и ротора или перемотать статорную обмотку с сокращением шага;
д) большой эксцентриситет воздушного зазора, что может привести к возрастанию и асимметрии токов в зазорах в режиме холостого хода. Эксцентриситет воздушного зазора не должен превышать 10%.
К механическим причинам относят:
а) криволинейные каналы подачи воздуха в двигатель, что особенно заметно в двигателях с частотой вращения 1500 и 3000 об/мин. Вентиляционный шум снижают, изменяя лопатку вентилятора и конфигурацию щитов, что приводит к уменьшению вихреобразования;
б) неисправности подшипников качения. Здесь могут быть следующие дефекты, вызывающие повышенный шум: большой натяг при посадке подшипника на вал, появление усталостных отслоений на контактной поверхности беговых колец, выработка и проседание сепаратора, сколы в буртиках беговых колец. Такие подшипники следует заменить;
в) резонирующие отдельные части двигателя, когда частота их собственных колебаний совпадает с частотой вращения ротора. Это явление устраняют в машине приваркой ребер жесткости на конструктивных элементах щитов, воздухопроводов, фундаментных плит.
– повреждения беличьих клеток, их влияние на работу электродвигателя.
У асинхронных электродвигателей c короткозамкнутым ротором стержни беличьих клеток, будучи защемленными на выходе из паза при наличии короткозамыкающего кольца на некотором расстоянии от сердечника, подвергаются большим механическим усилиям. B связи с этим возможны разрывы медных или латунных стержней около сердечника или короткозамыкающих колец. Усилия эти будут большими при пуске двигателя и от центробежных сил, особенно при плохо отбалансированном роторе. B практике также нередко встречаются случаи возникновения вибраций роторов c короткозамкнутой беличьей клеткой, которая изготовлена из меди или латуни. Причиной вибрации является «разъедание» стенок пазов стержнями, a при пуске двигателя прослабленные в пазах стержни перемещаются от центробежных усилий вверх, в связи c чем и возникают вибрации.
У большинства литых алюминиевых клеток возникают обрывы стержней в пазах. Обрывы в беличьих клетках вызывают пульсацию тока в статоре, частота которого соответствует частоте скольжения. Частота пульсации тока и вращающего момента c изменением нагрузки также изменяется. Частота вращения ротора колеблется даже при изменении малых нагрузок. Выявление и устранение повреждений беличьих клеток производятся следующим образом:
— в разобранном виде осматривают ротор. Оборванные стержни в медной или латунной беличьей клетке заменяют, обрывы в кольцах запаивают;
— если обнаружены обрывы стержней в пазах, залитых алюминием, такую клетку перезаливают свежим, первичным алюминием. Применять повторно выплавленный алюминий не следует, так как это может вызвать образование раковин в стержнях и короткозамыкающих кольцах;
— если осмотром не удается обнаружить обрывы стержней в пазах, применяют старый испытанный метод, который заключается в следующем. В статорную обмотку подают пониженное напряжение в пределах 0,2-0,3U. Затем стальной пластиной быстро проводят по окружности ротора, перемыкая поочередно зубцы активной стали сердечника. Там, где соседние стержни беличьей клетки целые, стальная пластина электромагнитным полем притянется к железу и будет дребезжать. Если перемещающаяся пластина попадает на оборванные стержни, она будет слабо притягиваться и слабо дребезжать.
– Нагрев и искрение щеток и контактных колец.
B процессе работы машины неравномерное распределение тока между щетками может вызвать искрение и нагрев щеток и контактных колец. Причиной такой неисправности может быть перегрузка по току, грязь и зависание щеток в обоймах щеткодержателей, увеличенный коэффициент трения щеток, жесткие канатики щеток, неправильно выбранная марка щеток, плохой контакт в хомутиках стержней фазной обмотки ротора, вибрация ротора.
Указанные неисправности устраняют следующим образом:
— персоналу, ведущему техническое обслуживание, необходимо периодически следить по приборам за нагрузкой асинхронных электродвигателей (c фазным ротором) и не допускать перегрузок, доводящих до искрения щеток;
— при техническом обслуживании следует периодически продергивать щетки в обоймах щеткодержателей и продувать сухим компрессорным воздух давлением 0,2 МПа контактный узел;
— щетки c увеличенным коэффициентом трения быстро срабатываются и нагревают щеточный аппарат и контактные кольца, даже при номинальной нагрузке. Для уменьшения коэффициента трения щеток их подвергают пропитке в различных составах;
— обмотку необходимо перепаять, устранить также другие нарушения контактов в цепи фазного ротора;
— при возобновлении вибрации двигателя и искрения щеток следует разобраться в причинах. Возможны нарушение центровки двигателя из-за смещения линии валов двигатель – редуктор приводимого механизма, повреждения фундаментных плит двигателя или редуктора, нарушение балансировки ротора. Все это приводит к отрыву щеток от колец и искрению.