Асинхронный электродвигатель не включается (перегорают предохранители или срабатывает защита). Причиной этого в электродвигателях с контактными кольцами могут быть закороченные положения пускового реостата или контактных колец. В первом случае необходимо пусковой реостат привести в нормальное (пусковое) положение, во втором -- поднять приспособление, закорачивающие контактные кольца.
Включить электродвигатель не удается также из-за короткого замыкания в цепи статора. Обнаружить короткозамкнутую фазу можно на ощупь по повышенному нагреву обмотки (ощупывание следует производить, отключив предварительно электродвигатель от сети); по внешнему виду обуглившейся изоляции, а также измерением. Если фазы статора соединены в звезду, то измеряют величины токов, потребляемых из сети отдельными фазами. Фаза, имеющая короткозамкнутые витки, будет потреблять ток больший, чем неповрежденные фазы. При соединении отдельных фаз в треугольник токи в двух проводах, подключенных к дефектной фазе, будут иметь большие значения, чем в третьем, который соединяется только с неповрежденными фазами. При измерениях пользуются пониженным напряжением.
При включении асинхронный электродвигатель не трогается с места. Причиной этого может быть обрыв одной или двух фаз цепи питания. Для определения места обрыва сначала осматривают iiсе элементы цепи, питающей электродвигатель (проверяют целость предохранителей). Если при внешнем осмотре обнаружить обрыв фазы не удается, то мегомметром выполняют необходимые измерения. Для чего статор предварительно отключают от питающей сети. Если обмотки статора соединены в звезду, то один конец мегомметра соединяют с нулевой точкой звезды, после чего вторым концом мегомметра касаются поочередно других концов обмотки. Присоединение мегомметра к концу исправной фазы даст нулевое показание, присоединение к фазе, имеющей обрыв, покажет большое сопротивление цепи, т. е. наличие в ней обрыва. Если нулевая точка звезды недоступна, то двумя концами мегомметра касаются попарно всех выводов статора. Прикосновение мегомметра к концам исправных фаз покажет нулевое значение, прикосновение к концам двух фаз, одна из которых -- дефектная, покажет большое сопротивление, т. е. обрыв в одной из этих фаз.
В случае соединения обмоток статора в треугольник необходимо обмотку разъединить в одной точке, после чего проверить целость каждой фазы в отдельности.
Фазу, имеющую обрыв, иногда обнаруживают на ощупь (остается холодной). Если обрыв произойдет в одной из фаз статора во время работы электродвигателя, он будет продолжать работать, но начнет гудеть сильнее, чем в обычных условиях. Отыскивать поврежденную фазу так, как это указано выше.
При работе асинхронного двигателя происходит сильный нагрев обмоток статора. Такое явление, сопровождаемое сильным гудением электродвигателя, наблюдается при коротком замыкании в какой-либо обмотке статора, а также при двойном замыкании обмотки статора на корпус.
Работающий асинхронный электродвигатель начал гудеть. При этом его скорость и мощность снижаются. Причиной нарушения режима работы электродвигателя является обрыв одной фазы.
При включении двигателя постоянного тока он не трогается с места. Причиной этого могут служить перегорание предохранителей, обрыв в цепях питания, обрыв сопротивлений в пусковом реостате. Сначала внимательно осматривают, затем проверяют с помощью мегомметра или контрольной лампы напряжением не выше 36 В целость указанных элементов. Если указанным путем не удается определить место обрыва, переходят к проверке целости обмотки якоря. Обрыв в обмотке якоря чаще всего наблюдается в местах соединений коллектора с секциями обмотки. Измеряя падения напряжения между коллекторными пластинами, находят место повреждения.
Другой причиной указанного явления может быть перегрузка электродвигателя. Проверить это можно с помощью пуска электродвигателя вхолостую, предварительно разобщив его с приводным механизмом.
При включении электродвигателя постоянного тока перегорают предохранители или срабатывает максимальная защита. Закороченное положение пускового реостата может быть одной из причин указанного явления. В этом случае реостат переводят в нормальное пусковое положение. Это явление может наблюдаться также при слишком быстром выводе рукоятки реостата, поэтому при повторном включении электродвигателя реостат выводят более медленно.
При работе электродвигателя наблюдается повышенный нагрев подшипника. Причиной повышенного нагрева подшипника может быть недостаточная величина зазора между шейкой вала и вкладышем подшипника, недостаточное или лишнее количество масла в подшипнике (проверяют уровень масла), загрязнение масла или применение масла несоответствующих марок. В последних случаях масло заменяют, промыв предварительно подшипник бензином.
При пуске или во время работы электродвигателя из зазора между ротором и статором появляются искры и дым. Возможной причиной этого явления может быть задевание ротора за статор. Это происходит при значительном срабатывании подшипников.
При работе электродвигателя постоянного тока наблюдается искрение под щетками. Причинами такого явления могут служить неправильный подбор щеток, слабое нажатие их на коллектор, недостаточно гладкая поверхность коллектора и неправильное расположение щеток. В последнем случае необходимо передвинуть щетки, расположив их на нейтральной линии.
При работе электродвигателя наблюдается усиленная вибрация, которая может появляться, например, из-за недостаточной прочности закрепления электродвигателя на фундаментной плите. Если вибрация сопровождается перегревом подшипника, это указывает на наличие осевого давления на подшипник.
В промышленности электродвигатели используются повсеместно, они становятся технически все сложнее, что часто может осложнять поддержание их работы на пике эффективности. Важно помнить, что причины неисправностей электродвигателей и приводов не ограничиваются одной областью специализации: они могут быть как механического, так и электрического характера. И только нужные знания разделяют дорогостоящий простой и продление срока службы.
Наиболее частые неисправности электродвигателей - повреждения изоляции обмоток и износ подшипников , возникающие по множеству разных причин. Эта статья посвящена заблаговременному обнаружению 13 наиболее распространенных причин повреждений изоляции и выхода из строя подшипников.
Качество электроэнергии
Частотно-регулируемые приводы
Механические причины
Качество электроэнергии
1. Переходное напряжение
Переходные напряжения могут происходить из множества источников как на самом предприятии, так и за его пределами. Включение и выключение нагрузки поблизости, батареи конденсаторов коррекции коэффициента мощности или даже погодные явления - все это может создавать переходные напряжения в распределительных сетях. Эти процессы с произвольной амплитудой и частотой могут разрушать или повреждать изоляцию обмоток электродвигателей.
Обнаружение источника переходных процессов может оказаться сложной задачей, поскольку они происходят нерегулярно, а их последствия могут проявляться по-разному. Например, переходные процессы могут проявиться в контрольных кабелях и необязательно нанесут вред непосредственно оборудованию, но они могут нарушить его работу.
Воздействие: повреждение изоляции обмотки электродвигателя приводит к раннему возникновению неисправностей и незапланированному простою.
Критичность: высокая.
2. Асимметрия напряжений
Трехфазные распределительные сети часто питают однофазные нагрузки. Асимметрия сопротивления или нагрузки может быть причиной асимметрии напряжений на всех трех фазах. Возможные неисправности могут находиться в проводке электродвигателя, на клеммах электродвигателя, а также в самих обмотках. Эта асимметрия может вызывать перегрузки в каждой фазной цепи трехфазной сети. Одним словом, напряжение на всех трех фазах всегда должно быть одинаковым.
Воздействие: асимметрия является причиной сверхтоков в одной или нескольких фазах, которые вызывают перегрев и повреждение изоляции.
трехфазный анализатор качества электроэнергии Fluke 435-II .
Критичность: средняя.
3. Гармонические искажения
Проще говоря, гармоники - это любые нежелательные дополнительные высокочастотные колебания напряжения или тока, поступающие на обмотки электродвигателя. Эта дополнительная энергия не используется для вращения вала электродвигателя, а циркулирует в обмотках и в конечном итоге приводит к потере внутренней энергии. Эти потери рассеиваются в виде тепла, которое со временем ухудшает изолирующие свойства обмоток. Некоторые гармонические искажения формы тока являются нормой для систем, питающих электронную нагрузку. Гармонические искажения можно измерить с помощью анализатора качества электроэнергии, проконтролировав величины токов и температуры на трансформаторах и убедившись, что они не перегружены. Для каждой гармоники утвержден приемлемый уровень искажений, который регламентируется стандартом IEEE 519-1992.
Воздействие: снижение эффективности электродвигателя приводит к дополнительным расходам и увеличению рабочей температуры.
Инструмент для измерения и диагностики: трехфазный анализатор качества электроэнергии Fluke 435-II .
Критичность: средняя.
Частотно-регулируемые приводы
4. Отражения на выходных ШИМ-сигналах привода
Частотно-регулируемые приводы используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для управления выходным напряжением и частотой питания электродвигателя. Отражения возникают из-за несогласованности полных сопротивлений источника и нагрузки. Несогласованность полных сопротивлений может произойти в результате неправильной установки, неправильного выбора компонентов или ухудшения состояния оборудования со временем. Пик отражения в цепи электропривода может достигать уровня напряжения шины постоянного тока.
Воздействие: повреждение изоляции обмотки электродвигателя приводит к незапланированному простою.
Прибор для измерения и диагностики: Fluke 190-204 ScopeMeter® , 4-канальный портативный осциллограф с высокой частотой выборки.
Критичность: высокая.
5. Среднеквадратичное отклонение тока
Воздействие: произвольное размыкание цепи из-за прохождения тока по защитному заземлению.
Прибор для измерения и диагностики: осциллограф Fluke 190-204 ScopeMeter с широкополосными (10 кГц) токовыми клещами (Fluke i400S или аналогичные).
Критичность: низкая.
6. Рабочие перегрузки
Перегрузка электродвигателя возникает, когда он работает под повышенной нагрузкой. Основными признаками перегрузки электродвигателя являются чрезмерное потребление тока, недостаточный крутящий момент и перегрев. Избыточное тепловыделение электродвигателя является главной причиной его неисправности. При перегрузке электродвигателя его отдельные компоненты - включая подшипники, обмотки и другие части - могут работать нормально, но электродвигатель будет перегреваться. Поэтому начинать поиски неисправности следует с проверки именно перегруженности электродвигателя. Поскольку 30% всех неисправностей электродвигателей происходят именно из-за их перегруженности, важно понимать, как измерять и определять перегрузку электродвигателя.
Воздействие: преждевременный износ электрических и механических компонентов электродвигателя, ведущий к необратимому выходу из строя.
Инструмент для измерения и диагностики: цифровой мультиметр Fluke 289 .
Критичность: высокая.
7. Нарушение центрирования
Нарушение центрирования возникает при неправильном выравнивании вала привода относительно нагрузки или смещении передачи, которая их соединяет. Многие специалисты считают, что гибкое соединение устраняет и компенсирует смещение, тем не менее, гибкое соединение защищает от смещения только саму передачу. Даже с гибким соединением не отцентрированный вал будет передавать повреждающие циклические усилия по своей длине на электродвигатель, вызывая повышенный износ электродвигателя и увеличивая фактическую механическую нагрузку. Кроме того, нарушение центрирования может быть причиной вибрации валов как нагрузки, так и электропривода. Существует несколько типов нарушения центрирования:
- Угловое смещение: оси валов пересекаются, но не параллельны;
- Параллельное смещение: оси валов параллельны, но не соосны;
- Сложное смещение: сочетание углового и параллельного смещений. (Примечание: практически всегда нарушение центрирования является сложным, но практикующие специалисты рассматривают их как сумму составляющих смещений, поскольку устранять нарушение центрирования проще по отдельности - угловую и параллельную составляющие).
Влияние:
Прибор для измерения и диагностики: лазерный инструмент для центрирования вала Fluke 830 .
Критичность: высокая.
8. Дисбаланс вала
Дисбаланс - это состояние вращающейся детали, когда центр масс расположен не на оси вращения. Иными словами, когда центр тяжести находится где-то на роторе. Хотя устранить дисбаланс двигателя полностью невозможно, можно определить, не выходит ли он за рамки приемлемых значений, и предпринять меры для исправления ситуации.
Дисбаланс может быть вызван различными причинами:
- скопление грязи;
- отсутствие балансировочных грузов;
- отклонения при производстве;
- неравная масса обмоток двигателя и другие факторы, связанные с износом.
Тестер или анализатор вибрации поможет определить, сбалансирован вращающийся механизм или нет.
Влияние: преждевременный износ механических компонентов привода, вызывающий преждевременные неисправности.
Прибор для измерения и диагностики: измеритель вибрации Fluke 810 .
Критичность: высокая.
9. Расшатанность вала
Расшатанность возникает из-за чрезмерного зазора между деталями. Расшатанность может возникать в нескольких местах:
- Расшатанность с вращением возникает из-за чрезмерного зазора между вращающимися и неподвижными частями машины, например, в подшипнике.
- Расшатанность без вращения возникает между двумя обычно неподвижными деталями, например, между опорой и основанием или корпусом подшипника и машиной.
Как и в случаях со всеми другими источниками вибрации, важно уметь определить расшатанность и устранить проблему, избежав убытков. Определить наличие расшатанности во вращающейся машине можно с помощью тестера или анализатора вибрации.
Влияние: ускоренный износ вращающихся компонентов, вызывающий механические неисправности.
Прибор для измерения и диагностики: измеритель вибрации Fluke 810 .
Критичность: высокая.
10. Износ подшипника
Неисправный подшипник имеет повышенное трение, сильнее нагревается и имеет пониженную эффективность из-за механических проблем, проблем со смазкой или износа. Неисправность подшипника может быть следствием различных факторов:
Когда неисправности подшипников начинают проявляться, это также вызывает каскадный эффект, ускоряющий выход двигателя из строя. 13% неисправностей двигателя вызваны неисправностями подшипников, и более 60 % механических неисправностей на предприятии вызваны износом подшипников, поэтому важно знать, как устранять эти потенциальные проблемы.
Влияние: ускоренный износ вращающихся компонентов приводит к выходу подшипников из строя.
Прибор для измерения и диагностики: измеритель вибрации Fluke 810 .
Критичность: высокая.
Факторы, связанные с неправильной установкой
11. Неплотно прилегающее основание
Неплотное прилегание вызывается неровным монтажным основанием двигателя или приводимого в движение компонента или неровной монтажной поверхностью, на которой располагается монтажное основание. Данное состояние может создать неприятную ситуацию, при которой затяжка монтажных болтов на самом деле привносит новые нагрузки и нарушение центрирования. Неплотное прилегание опоры часто возникает между двумя диагонально расположенными крепежными болтами, как, например, в случае с неровным стулом или столом, которые раскачиваются по диагонали. Существуют два типа неплотного прилегания основания:
- Параллельное неплотное прилегание основания -возникает, когда одна монтажная опора расположена выше, чем три другие;
- Угловое неплотное прилегание основания -возникает, когда одна из монтажных опор не параллельна или не перпендикулярна по отношению к монтажной поверхности.
В обоих случаях неплотное прилегание основания может быть вызвано неровностями в монтажной опоре механизма или в монтажном основании, на котором находится опора. В любом случае найти и устранить неплотное прилегание необходимо до центрирования вала. Качественный лазерный инструмент для центрирования может определить неплотное прилегание основания данной вращающейся машины.
Влияние: нарушение центрирования компонентов механического привода.
Прибор для измерения и диагностики: лазерный инструмент для центрирования вала Fluke 830 .
Критичность: средняя.
12. Напряжение трубной обвязки
Натяжением трубной обвязки называется состояние, при котором новые нагрузки, натяжения и силы, действующие на остальное оборудование и инфраструктуру, передаются назад на двигатель и привод, приводя к нарушению центрирования. Наиболее часто встречающимся примером этого являются простые схемы с электродвигателем/насосом, когда что-то оказывает воздействие на трубопроводы, например:
- смещение в фундаменте;
- недавно установленный клапан или другой компонент;
- предмет, ударяющий, сгибающий или просто давящий на трубу;
- сломанные или отсутствующие крепления для труб или настенная арматура.
Эти силы могут оказывать угловое или смещающее воздействие, что в свою очередь приводит к смещению вала двигателя/насоса. По этой причине важно проверять центрирование машины не только во время установки - точное центрирование является временным состоянием и может изменяться с течением времени.
Влияние: нарушение центрирования вала и последующие нагрузки на вращающиеся компоненты, приводящие к преждевременным неисправностям.
Прибор для измерения и диагностики: лазерный инструмент для центрирования вала Fluke 830 .
Критичность: низкая.
13. Напряжение на валу
Когда напряжение на валу электродвигателя превышает изолирующие характеристики смазки подшипника, происходит пробой на внешний подшипник, что вызывает точечную коррозию и образование канавок на дорожке качения подшипника. Первыми признаками проблемы являются шум и перегрев, возникающие по мере того, как подшипники теряют первоначальную форму, а также появление металлической крошки в смазке и увеличение трения подшипника. Это может привести к разрушению подшипника уже через несколько месяцев работы электродвигателя. Неисправность подшипника - это дорогостоящая проблема как с точки зрения восстановления электродвигателя, так и с точки зрения простоя оборудования, поэтому предотвращение этого посредством измерения напряжения на валу и тока в подшипниках является важной частью диагностики. Напряжение на валу присутствует только тогда, когда на двигатель подается питание, и он вращается. Угольная щетка, устанавливаемая на щуп, позволяет измерять напряжение на валу при вращении электродвигателя.
Влияние: дуговые разряды на поверхности подшипника вызывают точечную коррозию и образование канавок, что в свою очередь приводит к чрезмерной вибрации и последующей неисправности подшипника.
Прибор для измерения и диагностики: изолированный 4-канальный портативный осциллограф Fluke-190-204 ScopeMeter , щуп AEGIS с угольными щетками для измерения напряжения на валу.
Критичность: высокая.
Четыре стратегии для достижения успеха
Системы управления электродвигателями используются в важных процессах на заводах. Поломка оборудования может привести к большим финансовым потерям, связанным как с потенциальной заменой электродвигателя и его деталей, так и с простоем систем, зависящих от данного электродвигателя. Обеспечивая обслуживающих инженеров и техников необходимыми знаниями, определяя приоритеты работ и проводя профилактическое обслуживание для контроля оборудования и устранения трудно обнаруживаемых проблем, зачастую можно избежать неисправностей, вызванных рабочими нагрузками, и сократить потери от простоя.
Существуют четыре ключевые стратегии для устранения или предотвращения преждевременных поломок электродвигателя и вращающихся деталей:
- Запись рабочих условий, технических характеристик оборудования и диапазонов допусков рабочих характеристик.
- Регулярный сбор и запись критических измерений при установке, до и после технического обслуживания.
- Создание архива эталонных измерений для анализа тенденций и обнаружения изменения состояния.
- Построение графиков отдельных измерений для выявления основных тенденций.Любые изменения в линии тенденций более чем на +/- 10-20% (или любую другую определенную величину, в зависимости от эксплуатационных характеристик или критичности системы) необходимо исследовать для выявления причин возникновения проблем.
В процессе неправильной транспортировки, монтажа и эксплуатации электродвигатель может выйти из строя. Поломки возможны, если не соблюдаются правила технической эксплуатации и из-за износа деталей.
В первом случае для ликвидации неисправностей нужно быстро найти причину и ликвидировать ее, проведя небольшой ремонт. А вот технология ремонта электродвигателей во втором случае — процесс сложный: это капитальный ремонт. Но оптимальным будет постоянное наблюдение за работой двигателя — так называемый профилактический осмотр.
Ищите причину в некачественных работах по спайке контактов в цепи ротора, поэтому обследуйте качество всех паек обмотки — неисправные перепаяйте, а также перепаяйте те, что внушают опасения.
Перегрев статора
Если происходитравномерный перегрев активной стали статорапри этом имеет номинальное значение, то причиной может служить напряжение сети, которое может быть выше номинального, или неисправность вентилятора. Причину неисправности можно устранить достаточно легко: снижением нагрузки или усилением двигателя, который стоит на вентиляторе. Для этого нужно отремонтировать вентилятор, сняв с него защитный кожух. А вот если перегрев неравномерный, то причин может быть несколько:
- пробой в обмотке статора или замыкание на корпус, что приводит к выгоранию зубцов, а также к их оплавлению;
- произошло замыкание между некоторыми пластинами, которое могли вызвать заусенцы, а также прикосновение ротора к корпусу статора.
Для того чтобы осуществить ремонт статора электродвигателя, нужно вырезать неисправные элементы, удалить заусенцы. Затем изолировать лист один от другого с помощью слюды или специального картона, изоляцией которого служит изоляционный лак. Разъединить те листы, которые соединены, и отлакировать их. Если повреждений слишком много, то проводят перешихтовку с переизолировкой всех стальных листов и перематывают статор.При равномерном перегреве обмотки статора возможно неправильно соединены его обмотки: когда их соединяют не вместе — «звездой», а последовательно — «треугольником»; может быть перегрузка двигателя или неправильная работа вентиляции; низкое значение напряжения статора на входе это ведет к перегрузу двигателя по току. Для устранения снижаем нагрузку, повышаем показатели напряжения до номинального значения или до номинального значения уменьшаем показатели значений токов нагрузки. Спаиваем обмотки статора вместе — в «звезду». При интенсивном нагреве обмотки статора цепь может быть замкнутой. Отключите обмотку, прощупайте ее, найдите неисправность и отремонтируйте эту часть цепи. При необходимости перемотайте всю обмотку или тот кусок, который поврежден.
Неисправность ротора.
При перегреве ротора, гудении и торможении или при несимметричных показаниях токах в фазах, ищите причину в некачественной пайке цепи ротора, поэтому, прежде чем начать ремонт ротора электродвигателя,обследуйте качество всех паек его обмотки — неисправные перепаяйте, а также перепаяйте те, что внушают опасения. Если р отор недвижим и разомкнут , а на трех кольцах одинаковые напряжения, причину ищите в разрыве проводов, которые соединяют ротор с пусковым реостатом. Это возможно из-за износа вкладышей, сдвига щитов подшипников, что является причиной мощного притягивания ротора к статору. Р емонт асинхронных электродвигателей в этом случае состоит в замене вкладышей и в регулировке щитов подшипников.
Искрение и нестандартное нагрев ание щеток и коллектора .
Причины: щетка пришла в негодность или неверно установлена, либо габариты щетки не отвечают габаритам обоймы держателя, либо щетка некачественно соединена с арматурой. Нужно просто точно поставить щетки и держатели.
Повышение вибрации.
Это может произойти из-за разбалансировки ротора, муфты или шкивы. Вибрация может возникнуть и вследствие неаккуратного центрования валов устройства или при искривлении соединительных полумуфт.Нужно провести балансировку ротора. Для этого нужно отбалансировать полумуфты и шкивы. Следует отцентрировать двигатель. Установить полумуфту в правильном положении, для этого ее сначала снимают. Найти точку некачественного соединения или разрыва и ликвидировать неисправность.
Стук в подшипниках, к ачения.
Он может появиться вследствие разбитых дорожек и разрушенных тел качения. Просто поменяйте подшипник на исправный.
Электродвигатели представляют собой довольно сложные механизмы, которые способны развивать большую мощность, за счет чего обеспечивают работу многих устройств. Область их применения обширна - их можно обнаружить в пылесосе, мясорубке, стиральной машине. Но только бытовыми условиями все не ограничивается, и эти механизмы могут быть частью промышленного оборудования, где способны на гораздо больший функционал. При этом рано или поздно, но случаются неисправности электродвигателей.
Если в быту поломка ограничивается лишь дискомфортом, то в промышленных масштабах это приводит к вынужденным перерывам в работе электрического оборудования. А такие задержки в производстве крайне нежелательны, поэтому необходимо своевременно выявить причину неисправности и как можно скорее устранить ее.
Устройство электродвигателей
Вдаваться в подробности не имеет смысла, поэтому ограничимся кратким курсом. С конструктивной точки зрения, любой электродвигатель состоит из двух основных частей:
- Статор - представляет собой стационарную деталь, которая закреплена на корпусе механизма.
- Ротор - вращающая часть, за счет которой как раз производится работа устройств.
При этом ротор находится в полости статора и механически никак с ним не контактирует, но в то же время может соприкасаться через подшипники. При анализе на предмет выявления неисправностей электродвигателя вентилятора или любого другого устройства в первую очередь проверяется способность ротора вращаться. Для этого первым делом полностью снимается напряжение со схемы питания и только после этого можно вручную прокрутить ротор.
Для работы электрического силового агрегата необходимы два важных условия. Во-первых, на его обмотку (у многофазных электродвигателей их несколько) должно подаваться номинальное напряжение. Во-вторых, и электрическая, и магнитная схема должна быть полностью в исправном состоянии.
Электродвигатели, работающие на постоянном токе
Эти механизмы обладают довольно широким спектром использования:
- вентиляторы компьютерных устройств;
- стартеры транспортных средств;
- мощные дизельные станции;
- зерноуборочные комбайны и т. п.
Магнитное поле статора данных механизмов создается двумя электромагнитами, которые собраны на специальных сердечниках (магнитопроводах). Вокруг них располагаются катушки с обмотками.
Магнитное поле подвижного элемента формируется током, который проходит через щетки коллекторного узла вдоль обмотки, уложенной в пазах якоря. Тему неисправности ротора электродвигателя мы обязательно затронем, но немного позднее.
Электродвигатели переменного тока
Эти механизмы могут быть как асинхронными, так и синхронными. Можно выявить некоторое сходство между асинхронными моделями и двигателями, работающими на постоянном токе. Тем не менее, существуют конструктивные отличия. Ротор асинхронных силовых электрических установок выполнен в виде короткозамкнутой обмотки (прямая подача тока на нее от электроустановки отсутствует). В народе такая конструкция получила довольно звучное наименование - «беличье колесо». Помимо этого, в таких двигателях иной принцип расположения витков статора.
У синхронных силовых агрегатов обмотки катушек на статоре располагаются под одинаковым углом смещения между собой. Благодаря этому формируются силовые линии электромагнитного поля, которые вращаются с определенной скоростью.
Внутри этого поля располагается электромагнит ротора. Под воздействием приложенного магнитного поля, он тоже начинает двигаться в соответствии с частотой, синхронной скорости вращения приложенной силы.
Оценка вращения ротора
Выявление неисправностей электродвигателя переменного тока включает различные манипуляции с ротором. Зачастую возможность оценить степень вращения этого подвижного элемента осложняется из-за подключенного привода. К примеру, у силового агрегата пылесоса его можно без проблем раскрутить руками. А для того чтобы провернуть рабочий вал перфоратора, необходимо приложить некоторые усилия. Но а если вал соединен с червячным редуктором, то в этом случае из-за особенностей данного механизма провернуть его и вовсе не получится.
Именно по этой причине проверка вращения ротора производится только при выключенном приводе. Но что может затруднять его вращение? На это есть несколько причин:
- Контактные площадки скольжения износились.
- В подшипниках отсутствует смазка или же был использован неправильный состав. Иными словами, обычный солидол, которым принято заполнять шарикоподшипники, при сильной отрицательной температуре густеет. Это может служить причиной плохого запуска электрического механизма.
- Наличие между статором и ротором грязи или посторонних предметов.
Как правило, причину неисправности электродвигателя в отношении подшипника определить нетрудно. Разбитая деталь начинает издавать шум, что дополнительно сопровождается люфтом. Для выявления этого достаточно пошатать ротор в вертикальной либо горизонтальной плоскости. Также можно попробовать вдвигать и вытаскивать ротор вдоль его оси. При этом стоит учесть, что незначительный люфт для большинства моделей силового агрегата является нормой.
Проверка щеток
Пластины коллектора, по сути, являются контактным соединением части непрерывной обмотки якоря. Через данное подключение к щеткам подводится электрический ток. Пока силовой агрегат находится в исправном состоянии, в этом узле формируется переходное электрическое сопротивление. К счастью оно не способно оказывать какого-либо значительного влияния на работу механизма.
Как определить неисправность электродвигателя? У тех силовых агрегатов, которые подвергаются сильным нагрузкам в период эксплуатации, обычно загрязняются пластины коллектора. Кроме того, в пазах может скапливаться графитовая пыль, что отрицательно сказывается на изоляционных свойствах.
Сами щетки прижимаются к пластинам под воздействием пружин. Во время работы электродвигателя графит постепенно стирается, длина стержня щеток сокращается, а усилие, создаваемое пружиной, уменьшается. В результате контактное давление ослабевает, что приводит к увеличению переходного электрического сопротивления. Из-за этого коллектор начинает искрить.
В конечном счете, это приводит к повышенному износу щеток, включая медные пластины коллектора. В свою очередь все в итоге заканчивается поломкой двигателя. По этой причине важно регулярно проверять щеточный узел, тщательным образом осматривая чистоту поверхностей. В ходе поиска причин неисправности электродвигателя также не следует забывать о выработке самих графитовых щеток, включая условия работы пружин.
Обнаруженные загрязнения следует убирать куском мягкой тряпки, предварительно смоченной в растворе технического спирта. Промежутки меж пластин необходимо очищать при помощи воронила из твердой не смолистой породы древесины. По самим щеткам можно пройтись мелкозернистой наждачной бумагой.
При обнаружении на пластинах коллектора выбоин либо выгоревших участков, сам узел подергается механической обработке, включая полировку, пока не будут устранены все неровности.
Основные причины, вызывающие поломки электродвигателей
После сбора электродвигателей в заводских условиях, они подвергаются различному тестированию. И по их завершению они считаются полностью исправными и поставляются на рынок либо непосредственно к заказчику. Впоследствии все неисправности, которые возникают, обнаруживаются в ходе дальнейшей эксплуатации силовых агрегатов.
К числу причин основных неисправностей электродвигателей можно приписать нарушение условий транспортировки от изготовителя до места назначения. В большинстве случаев поломка может случиться на этапе загрузки или разгрузки электрических моторов. Также далеко не каждая компания ответственно относится к самой перевозке груза, в частности не соблюдая рекомендации в отношении транспортировки электродвигателей.
Еще одна причина - это нарушение правил хранения. В результате разрушаются основные узлы силовых агрегатов из-за воздействия перепадов температуры, уровня влажности и прочих внешних факторов.
Неисправности электродвигателя и способы их устранения
Среди большого количества поломок можно выделить случаи, которые наблюдаются чаще всего:
- Не вращается якорь при подключении электросети, что может быть обусловлено малым током или полным его отсутствием.
- Не развивается необходима частота вращения. Здесь причиной неисправности может служить изношенный подшипник.
- Перегрев электродвигателей. В этом случае причин довольно много - от перегрузки устройства до нарушения вентиляции.
- Сильное гудение механизма при работе, а также появление дыма. Возможно, замкнуты витки определенных катушек.
- Механизм сильно вибрирует - вызвано вследствие нарушения балансировки вентиляторного колеса либо другой части силового агрегата. Выявить это можно в ходе визуального осмотра.
- Кнопка отключения отказывается работать. Обычно так бывает, когда «залипают» контакты на магнитном пускателе.
- Посторонние шумы на фоне перегрева подшипника. Такая поломка обычно вызвана сильным загрязнением детали либо ее износом.
Это далеко не весь список неисправностей асинхронных электродвигателей (и прочих), которые могут возникнуть в процессе эксплуатации электрических силовых установок. Определить другие поломки сможет только опытный специалист. Разберем более подробно некоторые не менее распространенные неисправности.
Равномерный перегрев статора
В некоторых случаях активная сталь начинает перегреваться, хотя нагрузка имеет номинальные параметры. При этом нагрев может быть равномерным либо неравномерным. В первом случае причина может заключаться в напряжении, которое выше номинального значения или же все дело в вентиляторе. Причина такой неисправности устраняется несложно - для этого необходимо снизить нагрузку либо усилить двигатель вентилятора.
При определении неисправностей электродвигателя также важно обратить внимание на то, как соединены обмотки статора. Обычно тут все зависит от величины номинального напряжения:
- Для низких значений используется соединение «треугольник».
- Для более высокого напряжения предусмотрено соединение «звезда».
Иными словами, для «треугольника» - это 220 В, а для «звезды» - 380 В. В противном случае может возникнуть перегрузка силового агрегата, что и чревато его перегревом.
Неравномерный перегрев статора
В случае неравномерного перегрева причин несколько. Это может быть пробой в обмотке статора, замыкание на корпус. Из-за этого зубцы не только выгорают, но и могут оплавиться.
Также этому может способствовать замыкание промеж некоторых пластин, вызванное заусенцами. К тому же нельзя исключать и прикосновение ротора к корпусу статора. В этом случае устранение неисправностей электродвигателя будет сведено к вырезанию неисправных элементов, удалению заусенцев. После этого необходимо изолировать листы друг от друга посредством слюды либо специального картона.
При наличии слишком большого количества повреждений делается перешихтовка активной стали статора с переизолировкой всех листов. Сама стационарная деталь перематывается.
Все дело в роторе
При следующих характерных признаках причину неисправности ротора следует искать в некачественной пайке его цепи:
- перегрев ротора;
- гудение;
- торможение;
- несимметричные показания токах в фазах.
Прежде чем начинать ремонтировать ротор, следует обследовать, насколько качественно была выполнена пайка его обмоток. При необходимости, стоит перепаять, то же самое нужно сделать с теми участками, которые вызывают опасения.
Также могут быть случаи, когда неисправность электродвигателя обусловлена тем, что ротор недвижим и разомкнут, хотя на трех кольцах одинаковое напряжение. В этом случае причина неисправности, скорее всего, кроется в разрыве проводов, соединяющие ротор с пусковым реостатом. Как правило, это обусловлено износом вкладышей, сдвигом щитов подшипников, из-за чего ротор начинает притягиваться к статору. Ремонт ротора - это замена вкладышей, а также регулировка щитов подшипников.
Помимо этого, щетки и коллектор могут искрить либо нагреваться. Это может произойти по нескольким причинам:
- щетки пришли в негодность;
- неверная установка щеток;
- размеры щеток не соответствуют габаритам обоймы держателя;
- некачественное соединение щеток с арматурой.
В этом случае достаточно в точности выставить щетки вместе с держателями.
Повышенные вибрации
С технической точки зрения подобное явление тоже можно считать неисправностью электродвигателя. Обычно сильные вибрации возникают вследствие разбалансировки ротора, муфты либо шкива. Также этому явлению может способствовать неаккуратное центрование валов устройства, искривление соединительных полумуфт.
Первым делом необходимо выполнить балансировку ротора, для чего отбалансировать полумуфты со шкивами. Также нужно отцентрировать двигатель. Поставить полумуфту в правильное положение, но для этого сначала ее нужно снять. Отыскать точку некачественного соединения или разрыва, после чего устранить поломку.
Одной только установкой электродвигателя все не заканчивается, что подтверждается многими специалистами. Необходимо предпринять все необходимые меры, чтобы продлить срок эксплуатации электрических силовых установок.
В частности со стороны персонала необходимо:
- Обеспечить защиту электродвигателей специальными устройствами.
- Установить устройство плавного пуска электродвигателя. Это позволит увеличить срок службе не только силового агрегата, но и его привода.
- Установить тепловое реле. С его помощью можно избежать тепловых перегрузок, что очень важно для электродвигателей.
- Исключить попадание влаги на корпус двигателя и в его полость. Тем самым можно обеспечить его работоспособность, поскольку этот фактор отрицательно воздействует на внутренние компоненты электродвигателя.
- Необходимо регулярно проводить техническое обслуживание. Это очистка самого двигателя от загрязнений, смазывание подшипников, подтяжка контактов.
- Не заниматься ремонтом силовых электрических установок без должного опыта и навыков. Работу эту лучше доверить специалистам.
К тому же, важно своевременно обнаружить неисправность электродвигателя и устранить ее, поскольку от этого зависит время задержки производства. А оно, как известно, на вес золота, если не еще ценнее.
Асинхронные электродвигатели, хотя и являются довольно простыми и надежными механизмами, но в результате неправильной эксплуатации, тяжелых погодных условий и отклонения параметров питающей сети от номинальных могут выходить из строя.
Все неисправности электродвигателей с короткозамкнутым и фазным ротором можно разделить на две основные группы: механические и электрические.
К механическим неисправностям относятся дефекты в корпусе двигателя, крыльчатке вентилятора, ослабление крепления обмоток статора, деформация вала ротора, износ подшипников. Наиболее частое механическое повреждение — это безусловно проблема, связанная с подшипниками. Типичными признаками износа подшипников являются увеличение шума при работе двигателя и возникновение вибрации, вследствии чего двигатель начинает сильнее греться.
К электрическим повреждениям можно отнести межвитковые замыкания, обрыв обмоток, пробой изоляции на корпус, снижение сопротивления изоляции, повреждение изоляции, нарушение контактов и соединений, нарушение межлистовой изоляции магнитопроводов, износ щеток, повреждение контактных колец.
Для электрических замеров понадобятся мультиметр и мегаомметр.
Мультиметром можно определить целостность состояния обмоток статора, напряжение питающей сети, наличие всех трех фаз. Но проверить сопротивление изоляции обмоток им не получится. Для этого необходим мегаомметр. Он измеряет сопротивление, прикладывая к тестируемому объекту повышенное напряжение. По нормам сопротивление изоляции обмоток между собой и относительно корпуса двигателя должно быть не менее 0,5 Мом. Если сопротивление меньше, но не близко к нулю, двигатель можно попробовать просушить. Для этого извлекаем ротор из двигателя и вставляем вместо него мощную лампу накаливания. После просушки снова делаем замеры. Если же сопротивление равно или близко нулю — это уже короткое замыкание, сушка в данном случае не поможет.
Межвитковое замыкание можно примерно определить, замерив омметром сопротивление всех обмоток двигателя. Различия в замерах не должны превышать 2%. Также межвитковое замыкание можно определить с помощью простого металлического шарика — для этого необходимо разобрать двигатель, вытащить ротор и подать на обмотки пониженное напряжение, не более 40В. Кидаем шарик в стартер и он начинает вращаться по кругу внутри стартера. Если шарик прилипает к одному месту, значит в этом месте есть межвитковое замыкание.
Наиболее частые неисправности асинхронных электродвигателей:
- Перегрузка или перегрев статора электродвигателя — 31%
- Межвитковое замыкание — 15%
- Повреждения подшипников — 12%
- Повреждение обмоток статора или изоляции — 11%
- Неравномерный воздушный зазор между статором и ротором — 9%
- Работа электродвигателя на двух фазах — 8%
- Обрыв или ослабление крепления стержней в беличьей клетке — 5%
- Ослабление крепления обмоток статора — 4%
- Дисбаланс ротора электродвигателя — 3%
- Несоосность валов — 2%
| Неисправность | Причина | Способ устранения |
| Двигатель не запускается, не вращается и не издает шума. |
1. Не включается магнитный пускатель. | Проверить напряжение на питающих проводах, включая выход магнитного пускателя. |
| 2. К двигателю не подходят все три или подходят только две фазы питающего напряжения. | Проверить, нет ли обрыва в в обмотке статора. При обнаружении неисправности заменить статор или двигатель целиком. | |
| 3. Вышла из строя обмотка статора. | Заменить статор | |
| Двигатель не отключается | Не отключается магнитный пускатель или другой пусковой аппарат | Измерить напряжение на питающих проводах, включая выход магнитного пускателя |
| Двигатель не вращается и ненормально гудит | 1. Подходят только две фазы питающего напряжения | Проверить напряжение на питающих проводах, включая выход магнитного пускателя |
| 2. Обгорел зажим в коробке двигателя | Разобрать, почистить и снова собрать зажим или сделать отдельное соединение, которое необходимо заизолировать | |
| Двигатель не вращается | Вышел из строя подшипник | Заменить подшипник |
| Двигатель работает неустойчиво | Магнитный пускатель включается неустойчиво и искрит |
|
| Двигатель запускается и останавливается | Слабое нажатие контактов магнитного пускателя |
Устранить неисправность в цепи катушки магнитного пускателя или в его магнитной системе |
| Двигатель не развивает нормальных оборотов и нагревается | 1. Двигатель работает с перегрузкой | Устранить перегрузку двигателя |
| 2. Вышел из строя подшипник | Заменить подшипник | |
| Двигатель гудит и не развивает номинального момента | Витковое замыкание одной фазы в обмотке статора, межфазное замыкание в обмотках статора |
Найти место повреждения обмотки и устранить замыкание, в случае необходимости, перемотать поврежденную часть обмотки |
| Равномерный перегрев всего электродвигателя | Неисправен вентилятор | Снять защитный кожух и отремонтировать вентилятор |
| Сильный нагрев подшипников | 1. Неправильно установлены подшипники | Отремонтировать с устранением неполадок |
| 2. Плохое состояние масла | Долить или заменить масло | |
| 3. Подшипники износились | Заменить подшипники | |
| Выход из строя двигателя, полное или частичное обугливание изоляции обмотки |
Большой, выше номинального ток в обмотке двигателя появляется из-за длительной перегрузки механизма, его заклинивания, при несимметрии напряжения в питающих проводах, при аварийных режимах |
Заменить двигатель |