Обрыв обмотки электродвигателя: 9 типичных неисправностей электродвигателя и способы их устранения

Опубликовано: 16.03.2023 в 14:12

Автор: admin

Содержание

9 типичных неисправностей электродвигателя и способы их устранения

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.

Другие полезные материалы:
Выбор электродвигателя для компрессора
Как определить параметры двигателя без шильдика?
Выбор мотор-редуктора для буровой установки

Признаки обрыва обмоток АД

Ремонт электродвигателей в городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Новосибирск, Самара, Челябинск, Пермь, Казань, Красноярск

Обрыв в обмотке статора

Обмотка соединена в звезду:
при обрыве одной фазы ток в ней отсутствует, а в двух других фазах при этом ток завышен, двигатель не запускается;
при обрыве в одной параллельной ветви фазы обмотки другие ветви этой фазы перегреются.
Если обрыв произойдет во время работы электродвигателя, он перегрузится, что будет сопровождаться усилением гудения.

Обмотка соединена в треугольник:
при обрыве одной фазы обмотки, которая находится между двумя проводниками, ток в этих проводниках при работе двигателя будет значительно меньше, чем в третьем проводнике;
при обрыве в одной параллельной ветви повысится ток в других ветвях, что приведет к перегреву этих ветвей значительно больше остальных. При этом пуск двигателя возможен, но его мощность значительно снизится.
Здесь также, как и при соединении обмотки в звезду, работа двигателя на двух фазах недопустима, так как это приведет к выходу его из строя. Следует помнить, что обмотка заторможенного двигателя на двух фазах перегревается со скоростью примерно 7 °С/с.

Обрыв в обмотке ротора (фазной или короткозамкнутой)

В питающей сети возникнут колебания тока с частотой, равной частоте скольжения и колебания напряжения;
обороты ротора снижаются, гудение в двигателе усиливается, может возникнуть вибрация, особенно под нагрузкой;
нескольких стержней пуск двигателя становится невозможным;
пуск электродвигателя затруднен из-за плохих контактов в фазной обмотке ротора или в короткозамыкающем кольце;
при соединении фазной обмотки ротора в звезду нагруженный двигатель снижает частоту вращения примерно в два раза. В таком режиме возможна устойчивая работа двигателя, однако при этом повышается температура обмоток и усиливается гудение.

Если двигатель разгрузить, его частота вращения не изменится, останется пониженной. При изменении сопротивления в цепи фазной обмотки ротора частота вращения не изменится.

Обрыв в фазной обмотке обнаруживают с помощью омметра или амперметра и вольтметра, которым измеряют падение напряжения в катушечных группах обмотки ротора, куда предварительно подают постоянный ток от аккумулятора.

Подробнее об основных причинах выхода из строя асинхронных двигателей читайте здесь.

Источник: Н.К. Мандыч. Ремонт электродвигателей

Рекомендованные материалы:

Перегрев обмотки статора асинхронного электродвигателя
Перегрев обмотки ротора АД
Искрение щеток машины постоянного тока
Пониженный вращающий момент АД
Причины возникновения повышенного уровня шума в двигателях
Причины вибрации электродвигателя
Неисправности подшипников электрических машин
Подшипниковые токи и способы их устранения
Работы по ТО и ремонту электрических машин

Поделитесь с друзьями:

Опубликовано 13 апреля 201126 июня 2016Автор adminРубрики Основы электротехники

Типичные неисправности и способы их предотвращения

Профилактическое обслуживание

16 мая 2018 г. 24 августа 2022 г.

Электродвигатели являются важным компонентом любого объекта. Тем не менее, электродвигатели могут быть подвержены любому количеству проблем, которые приводят к неисправностям и отказам двигателя. Сбои нарушают бизнес-операции, снижают производительность и отрицательно сказываются на результатах компании.

Тем не менее, мониторинг состояния электродвигателей обычно не является приоритетом для большинства организаций. Реактивное и профилактическое обслуживание всегда будет частью вашей деятельности. Тем не менее, важно перейти к программам профилактического обслуживания. Преимущества обнаружения, идентификации и оценки неисправностей электродвигателей заключаются в снижении количества отказов двигателя и времени непредвиденных простоев.

Чтобы обеспечить бесперебойную работу, внедрение программ профилактического обслуживания приводит к прогнозируемому и предписывающему обслуживанию в будущем. Чтобы добраться туда, вы должны понять основные причины отказов двигателя. Крайне важно определить наилучший план действий в случае возникновения сбоя. В рамках программы регулярного технического обслуживания средства диагностики и обслуживания следующего поколения, включающие подключенные инструменты, датчики и программное обеспечение, предлагают лучший способ контроля за состоянием электродвигателя.

Синий электродвигатель. Предоставлено: Getty Images

Что вызывает отказы обмотки электродвигателя?

Что вызывает отказ электродвигателей? Неблагоприятные условия эксплуатации — будь то электрические, механические или экологические — могут значительно сократить срок службы электродвигателя. Электромеханическое управление (EASA) приводит множество причин выхода из строя обмотки электродвигателя, в том числе:

Электрические неисправности прерывают подачу питания на двигатель. Сюда входят отказы однофазных обмоток (соединенных звездой или треугольником), вызванные размыканием из-за перегоревшего предохранителя, разомкнутого контактора, обрыва линии питания или плохого соединения.
Нарушения изоляции обычно вызваны загрязнением, истиранием, вибрацией или скачками напряжения. Включая обмотку, которая замкнута между фазами или между витками, имеет короткозамкнутую катушку, заземлена на краю паза или в пазе или имеет короткозамкнутое соединение.
Термический износ изоляции одной фазы обмотки статора. Проблемы с изоляцией могут быть результатом неравного напряжения между фазами из-за несбалансированных нагрузок на источнике питания, плохого соединения на клемме двигателя или контакта с высоким сопротивлением. Также может иметь место термический износ во всех фазах обмотки статора, как правило, из-за требований нагрузки, превышающих номинальные характеристики двигателя, или из-за очень высоких токов в обмотке статора из-за заблокированного ротора. Это также может произойти в результате чрезмерных пусков или реверсов.
Разболтанность и выход из строя подшипников. Другая распространенная неисправность возникает из-за механического трения, которое может быть результатом ослабления вала двигателя и/или подшипников двигателя. Наиболее распространенными механическими неисправностями являются дисбаланс валов, разболтанность, несоосность и подшипники. Часто эти механические неисправности связаны между собой: дисбаланс вала, ослабление крепления или несоосность, если их не устранить, вызовут повышенные нагрузки на подшипники, что приведет к их быстрому износу.

Техническое обслуживание, диагностика и предотвращение отказов электродвигателей

Индустрия 4.0 и дополненная реальность для отраслевой концепции. Рука держит планшет с приложением обслуживания A / R на экране для определения ремонта деталей машины с помощью холодильного контейнера на заводском фоне. Предоставлено: Adobe Stock

Процентные ставки и преимущества надежности и технического обслуживания по состоянию известны уже несколько десятилетий. Только недавно они объединились, чтобы сделать методы профилактической проверки, портативный мониторинг состояния, дистанционное управление и мониторинг, а также компьютеризированную систему управления техническим обслуживанием (CMMS) SaaS доступными и экономически эффективными. Эти инструменты обслуживания и обеспечения надежности следующего поколения поддерживают генерацию, сбор и консолидацию данных от датчиков, инструментов и существующих систем. Они также расширяют возможности удаленного мониторинга с помощью подключенных устройств, включая настольные компьютеры, планшеты или смартфоны.

Преимущества этих программных средств обслуживания включают:

Облачная CMMS обеспечивает гибкий и простой в использовании метод управления активами, рабочими процессами и составлением отчетов.
Подключенные инструменты и датчики предлагают всем ключевым заинтересованным сторонам доступ к необходимым им данным. Руководители предприятий, стремящиеся поддерживать работоспособность двигателей, инженеры, которые полагаются на точные данные для мониторинга состояния активов, и менеджеры по техническому обслуживанию, стремящиеся быть на шаг впереди отказов двигателей, могут получить доступ к данным.
Инструменты интеграции данных и мобильности интегрируют сторонние системы, чтобы связать отделы технического обслуживания объектов с операционными показателями. Сочетание интеграции данных, управления и мобильного доступа дает обслуживающему персоналу и эксплуатационному персоналу возможность сопоставлять информацию об автоматизации процессов с операциями по техническому обслуживанию и учетными записями.

Использование этих инструментов и технологий может дать ключевое представление о состоянии электродвигателей. Как только основные причины выявлены и поняты, внедрение процедур профилактического обслуживания с помощью диагностических испытаний является лучшим способом устранения неисправностей обмотки электродвигателя.

Диагностика проблем

Чтобы диагностировать проблему, существует три шага в каждой категории, которые помогают быстро и эффективно управлять рабочим процессом ремонта:

Шаг 1: Выполнение видов отказов и анализ последствий для диагностики основной причины проблемы и проверьте машину на наличие проблем с серьезностью неисправности и рекомендацией по ремонту. Вибротестеры следует использовать для выявления механических неисправностей, а анализаторы двигателей – для электрических неисправностей.

Шаг 2: Устраните основную причину проблемы. Замените подшипники, отбалансируйте вал и/или выровняйте валы.

Прежде чем вернуть машину в эксплуатацию, выполните быструю проверку, чтобы убедиться, что ремонт завершен.

Если вы подозреваете проблему с обмоткой электродвигателя, существуют три категории измерений, которые помогут определить вероятный источник неисправности: электрическая, механическая и тепловая.

Чтобы получить полную картину, оцените вероятные режимы отказа и сопоставьте правильные технологии обслуживания с наиболее вероятным режимом отказа. Программное обеспечение для обслуживания и устройства сбора данных, которые интегрируются со сторонними поставщиками решений, идеально подходят для достижения этой цели.

Как проверить проблемы с электродвигателем

ScopeMeter и датчик качества электроэнергии могут помочь в устранении неполадок в приводе. Наши инструменты также могут проверять выходную мощность привода и распределение мощности, выявляя потери энергии и повышая эффективность. Эти инструменты могут оценивать электронные гармоники, искажения и исследования нагрузки.

Тестер двигателя и изоляции обеспечивает безопасную работу, продлевает срок службы электрических систем и двигателей. Это устройство проверяет скорость двигателя, крутящий момент, мощность и КПД, а также проверяет ухудшение изоляции двигателя.

Тепловые проблемы в электродвигателях

Инфракрасные тепловизоры являются лучшей технологией для обнаружения электрических горячих точек в распределительных устройствах и контроллерах двигателей, для процесса экранирования и механических активов. Тепловизоры проверяют неисправные соединения, перегретые подшипники и уровни в резервуарах.

Механические проблемы электродвигателя

Вибрация и инструменты для выравнивания являются лучшей технологией для диагностики механических неисправностей вращающихся машин. Они могут проверить правильность центровки валов, дисбаланс, люфт, несоосность и подшипники.

Владельцы, операторы и менеджеры предприятий могут воспользоваться как интегрированными данными, так и управлением техническим обслуживанием с помощью единой системы. Специалисты по техническому обслуживанию могут экономично внедрить эту технологическую платформу, чтобы с легкостью удовлетворить свои потребности. Используя имеющийся у вас персонал и масштабируясь по мере необходимости, вы можете внедрить систему без дорогостоящей модернизации и крупных инвестиций в ИТ-инфраструктуру.

Использование этих инструментов обеспечивает максимальную гибкость и мощность для управления состоянием обмоток электродвигателей. Поддерживайте все активы вашей организации в рабочем состоянии без простоев.

Компания Fluke Reliability поможет вам найти наилучшее решение проблем с электродвигателями. Свяжитесь с нами, чтобы поговорить со специалистом.

Post Tags: #Content Hub#Motors#Профилактическое обслуживание#Техническое статья

Аналогичные посты

Надежность

Почему вы должны интегрировать свои данные

Byaccelix 15 декабря 2017 г. 17 июня 2021

Dave O O ‘Рейли, вице-президент по коммерции Fluke Corporation, предлагает краткий обзор нашего предстоящего вебинара

Подробнее Почему вам следует интегрировать свои данныеПродолжить

Отказы в обмотках трехфазного статора

Срок службы трехфазной обмотки статора может резко сократиться, если двигатель подвергается воздействию неблагоприятных условий эксплуатации — электрических, механических или окружающих. Проиллюстрированные здесь неисправности обмотки типичны для таких обстоятельств. Сбои показаны здесь, чтобы помочь определить причины сбоя, чтобы, где это возможно, можно было принять превентивные меры.

Обмотка однофазная (соединена звездой)

Выход из строя однофазной обмотки является результатом обрыва одной фазы питания двигателя. Обрыв обычно возникает из-за перегоревшего предохранителя, разомкнутого контактора, обрыва линии питания или плохого соединения.