Неисправности электродвигателя причины и способы их устранения

Дефекты обмотки электродвигателей

Пропадание одной из фаз схема (Звезда)

Пропадание одной из фаз схема (Треугольник)

Межфазное замыкание

Межвитковое замыкание

Замыкание на корпус на выходе из паза

Замыкание на корпус паза

Замыкание в схеме

Повреждение фазы из-за перекоса напряжений

Повреждение обмотки при перегрузке

Повреждение обмотки из-за заклинившего ротора

Причины выхода из строя электродвигателей

1. Качество электроэнергии

1.1. Переходное напряжение 1.2. Дисбаланс напряжения 1.3. Гармонические искажения

1. Частотно-регулируемые приводы

2.1. Отражения ШИМ-сигналов на выходе привода 2.2. Сигма-ток 2.3. Перегрузки при эксплуатации

1. Механические

3.1. Несоосность электродвигателя 3.2. Дисбаланс вала 3.3. Люфт вала 3.4. Износ подшипника

Качество электроэнергии

1.1 Переходные процессы

Переходные напряжения и токи могут возникать из различных источников, располагающихся как внутри, так и за пределами установки. Включение и выключение смежных нагрузок, работа блоков конденсаторов коррекции коэффициента мощности и даже погодные условия могут создавать переходные процессы в распределительных сетях. Подобные отличающиеся по амплитуде и частоте явления могут приводить к разрушению или пробою изоляции обмоток электродвигателя.

Обнаружение источника подобных помех может быть затруднено из-за их редкого появления и разнообразного проявления. Например, переходные процессы могут возникать в цепях управления. Это не обязательно может привести к повреждению оборудования напрямую, но может нарушать его работу.

Переходные процессы могут возникать из различных источников, располагающихся как внутри, так и за пределами установки

1.2 Дисбаланс напряжения

Трехфазные распределительные сети используют и для подачи питания на однофазные нагрузки. Несбалансированность импеданса или распределения нагрузки может способствовать дисбалансу всех трех фаз. Потенциальные неисправности могут возникать в подводящих кабелях электродвигателя, в концевой заделке кабеля на двигателе и, возможно, в самих обмотках. Подобный дисбаланс способен приводить к возникновению перенапряжений в фазных цепях трехфазной энергосистемы. На простейшем уровне напряжения всех трех фаз всегда должны иметь одинаковую величину.

Дисбаланс напряжения в импедансе или распределении нагрузки может способствовать дисбалансу всех трех фаз

1.3 Гармонические искажения

Если говорить просто, гармоники представляют собой любой нежелательный дополнительный источник высокочастотных переменных напряжений или токов, энергия которого подается в обмотки электродвигателя.

Эта дополнительная энергия не используется для вращения вала электродвигателя, но циркулирует в обмотках и, в конечном итоге, выделяется в виде тепла внутри двигателя. Дополнительный нагрев со временем ухудшает изоляционные качества обмоток. Однако, некоторое количество гармоник является нормальным. Для исследования гармонических искажений используйте анализатор качества электроэнергии, который позволит проконтролировать уровни электрического тока и температуры на трансформаторах и убедиться, что они не перегружены. Каждая гармоника имеет приемлемый уровень, который определяется такими стандартами, как IEEE 519-2014.

Гармонические искажения – электродвигатель

Импульсное регуляторы приводов

2.1. Помехи в цепях ШИМ-регуляторов

В приводах для регулировки частоты вращения используется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Помехи в цепях питания ШИМ-регуляторов возникают в случае несогласованности источника питающего напряжения и цепей регулятора. Все это приводит к превышению уровня помех выше уровня напряжения питания.

1. Захваченная форма сигнала
2. Допустимая огибающая
3. Форма сигнала напряжения

2.2 Блуждающие токи

Блуждающие токи циркулируют через системы защитного заземления, вызывая спонтанные отключения или, в некоторых случаях, перегрев обмоток.

2.3 Перегрузки при эксплуатации

Когда электродвигатель находится под чрезмерной нагрузкой, возникает его перегрузка. Перегрузку электродвигателя сопровождают такие основные симптомы, как чрезмерный ток потребления, недостаточный крутящий момент и перегрев. Основной причиной отказа электродвигателя является его перегрев. В случае перегрузки отдельные компоненты электродвигателя, включая подшипники, обмотки и другие компоненты, могут работать нормально, но сам электродвигатель будет продолжать нагреваться. По этой причине имеет смысл начать поиск неисправностей с проверки перегрузки электродвигателя. Поскольку 30% отказов электродвигателей вызваны их перегрузкой, важно понять, как измерять и идентифицировать перегрузку двигателя.

Когда электродвигатель находится под чрезмерной нагрузкой, возникает его перегрузка

3. Механические причины выхода из строя электродвигателя

3.1. Несоосность электродвигателя

Несоосность возникает когда приводной вал электродвигателя неправильно совмещен с нагрузкой или смещен компонент, который обеспечивает соединение электродвигателя с нагрузкой. Многие специалисты считают, что несоосность можно устранить и компенсировать гибким соединением, но такое соединение защищает только от смещения.

Даже с гибким соединением смещенный вал будет передавать на электродвигатель вредные циклические усилия, что приведет к избыточному износу самого электродвигателя и увеличению кажущейся механической нагрузки.

Кроме того, несоосность может передавать вибрацию как на нагрузку, так и на приводной вал электродвигателя. Существует несколько типов несоосности:

1. Угловая несоосность – осевые линии валов пересекаются
2. Параллельная несоосность – осевые линии валов параллельны, но не концентричны.
3. Комбинированная несоосность – комбинация параллельной и угловой несоосности.

Примечание. Почти все случаи несоосности относятся к комбинированным, однако специалисты, говоря о несоосности, рассматривают два отдельных типа, потому что несоосность легче корректировать, работая с угловыми и параллельными компонентами по отдельности.

Угловая несоосность

Параллельная несоосность

Несоосность возникает, когда приводной вал электродвигателя неправильно совмещен с нагрузкой, или смещен компонент, который обеспечивает соединение электродвигателя с нагрузкой.

3.2 Дисбаланс вала

Дисбаланс – это состояние вращающейся детали, когда центр массы не совпадает с осью вращения. Другими словами, где-то на роторе имеется точка дисбаланса. Хотя полностью устранить дисбаланс электродвигателя практически невозможно, можно определить, не выходит ли он за пределы нормального диапазона, и принять меры для устранения проблемы.

Дисбаланс может быть вызван многочисленными факторами, включая:

• накопление грязи;
• отсутствие\разрушение балансировочных элементов;
• брак при производстве;
• неравномерное распределение массы в обмотках электродвигателя и другие факторы, связанные с износом.

Определить, сбалансирована ли вращающаяся машина, поможет тестер или анализатор вибрации.

1. Большой пик 124 ВдБ при скорости вращения 1Х вызван дисбалансом. 2. Причинами других пиков являются различные явления в машине.

Дисбаланс – это состояние вращающейся детали, когда центр массы не совпадает с осью вращения.

3.3 Люфт вала

Люфт возникает, когда между деталями имеется чрезмерный зазор. Он может появляться в нескольких местах: Причиной возникновения люфта при вращении является чрезмерный зазор между вращающимися и неподвижными элементами машины, например, в подшипнике. Не связанный с вращением люфт возникает между двумя обычно неподвижными деталями, например, между ножкой и основанием, или корпусом подшипника и машиной.

Как и в случае других источников вибрации, чтобы не терять деньги, важно знать, как обнаружить люфт и устранить проблему. Тестер или анализатор вибрации поможет определить, страдает ли вращающаяся машина от люфта.

Люфт возникает, когда между деталями имеется чрезмерный зазор

3.4 Износ подшипника

Неисправный подшипник имеет увеличенное сопротивление, выделяет больше тепла и имеет более низкую эффективность из-за механических проблем, недостаточной смазки или большого износа.

Неисправность подшипника может возникать, когда:

1. Нагрузка превышает ту, на которую рассчитан подшипник.
2. Смазка подшипника недостаточная или неправильная.
3. Уплотнение подшипника неэффективное.
4. Вал имеет несоосность.
5. Подшипник неправильно посажен.
6. Подшипник имеет нормальный износ.
7. Индуцируется напряжение на концах вала.

Когда подшипник начинает выходить из строя, то создает каскадный эффект, который ускоряет поломку электродвигателя!

Порядка 13% отказов электродвигателей вызваны неисправностью подшипника, и более 60% механических неисправностей в установках вызваны износом подшипников, поэтому важно знать, как устранить эту проблему.

Неисправный подшипник имеет увеличенное сопротивление, выделяет больше тепла и имеет более низкую эффективность из-за механических проблем, недостаточной смазки или большого износа.

Искрение в электрических соединениях электродвигателя компрессора

При подаче напряжения на электродвигатель в том случае, когда компрессор находится под вакуумом, особенно при резких изменениях напряжения в сети, возникает искрение в электрических соединениях электродвигателя – между клеммами или между клеммами и корпусом. Данная неисправность встречается в 20% случаев неисправностей электродвигателей (6% случаев неисправностей компрессоров). При обслуживании компрессора следует следить за тем, чтобы давление в компрессоре было выше атмосферного, и запуск электродвигателя производить только после полного заполнения агрегата хладагентом, о достижении чего сигнализируют показания манометра.

На рынке промышленного холода компания «Холод» известна уже более двадцати лет. За это время мы зарекомендовали себя как профессионалы своего дела, осуществляя проектирование и монтаж холодильных систем, подбор и ремонт холодильного оборудования в Москве и других крупных городах России, Украины, Казахстана и других стран ближнего зарубежья. Наши опытные профессионалы смогут установить истинные причины неисправностей вашего оборудования, устранить поломку, подобрать запасные части к компрессорами настроить правильную работы холодильной системы вашего предприятия.

Прозвонка асинхронного двигателя

Данный вид электродвигателя довольно часто используется в бытовых устройствах работающих от сети 220 В. После демонтажа агрегата из прибора и визуального осмотра, при котором не будут обнаружено короткое замыкание, диагностика осуществляется в такой последовательности:

1. Произвести замеры сопротивления между выводами двигателя. Данная операция может быть осуществлена мультиметром, который должен быть переведён в режим измерения сопротивления до 100 Ом. Исправный асинхронный двигатель должен иметь между одним крайним и средним выводом подключаемой обмотки сопротивление около 30 — 50 Ом, а между другим крайним и средним контактом — 15 — 20 Ом. Данные измерения указывают на полную исправность пусковой и основной обмотки агрегата.
2. Провести диагностику утечки тока на «массу». Чтобы прозвонить агрегат на утечки электрического тока, необходимо перевести режим работы мультиметра в положение измерения сопротивления до 2 000 кОм и поочерёдным соединением каждой клеммы с корпусом электродвигателя определить наличие или отсутствие повреждения изоляции. Во всех случаях, на дисплее мультиметра не должно отображаться каких-либо показаний. Если для измерения утечки используется аналоговый прибор, то стрелка не должна отклоняться в процессе проведения диагностических манипуляций.

Как найти межвитковое замыкание

Если вы заметили, что работающий двигатель нагревается неравномерно, то есть одна часть корпуса нагрета сильнее, то это может также свидетельствовать о межвитковом замыкании. Но это не стопроцентный способ.

Для поиска межвиткового замыкания воспользуемся мегаомметром или мультиметром, переводим переключатель на 200 Ом. Ставим поочередно на каждую из обмоток и проверяем сопротивление. Если различие свыше 10-15% лучше отдать на перемотку.

Ток идет по пути наименьшего сопротивления. Когда часть витков исключается из работы, то на той катушке/обмотке сопротивление будет ниже.

Далее можно разобрать и оценить визуально катушки. Возможно даже так определить подгоревшие, оплавленные провода. Придется перематывать двигатель всыпных катушек.

Также можно провести замер тока на работающем электродвигателе. Для начала проверить напряжение, а затем замерить ток. При равном напряжении значение силы тока не должно различаться более чем на 15%.

Советы по выбору электродвигателя

Главное при выборе электродвигателя – это подбор его в соответствии с теми условиями, где он будет использоваться. Например, для влажной среды следует выбирать брызгозащитные приборы, а приборы открытого типа категорически нельзя подвергать воздействию жидкости. Помните следующее:

• двигатели брызгозащитного типа можно применять во влажных и сырых местах. Их конструкция такая, что жидкость не может попасть внутрь прибора под давлением силы тяжести или потока воды;
• открытый двигатель предполагает, что все его детали будут находиться на виду. С торцов приборы имеют огромные отверстия и хорошо видны обмотки статора. Эти отверстия категорически нельзя блокировать. а сами электродвигатели подобного типа нельзя использовать во влажных помещениях, а также грязных и пыльных;
• двигатели типа TEFC можно использовать везде, за исключением тех условий, на которые они не рассчитаны, о чем можно прочесть в руководстве пользователя к устройству.

Итак, мы перечислили наиболее распространенные проблемы, которые могут произойти с бытовыми электродвигателями. Практически всех их можно распознать и принять те или иные меры посредством проверки прибора

А как правильно его проверять и на какие детали при этом стоит обращать внимание прежде всего, мы и рассмотрели выше

Как проверить подшипники электродвигателя?

После осмотра прибора можно начинать его проверять и делать это нужно начиная с подшипников двигателя. Очень часто неисправности электродвигателя происходят вследствие их поломки. Они нужны для того, чтобы ротор плавно и свободно двигался в статоре. Расположены подшипники с обоих концов ротора в специальных нишах.
Для электродвигателей чаще всего используются такие типы подшипников, как:

Некоторые нуждаются в оснащении смазочными фитингами. а некоторые уже смазаны в процессе производства.

Проверять подшипники нужно следующим образом:

• разместите двигатель на твердой поверхности и положите одну руку на его верхнюю часть;
• второй рукой проверните ротор;
• постарайтесь услышать царапающие звуки, трение и неравномерность движения – всего это сигнализирует о неисправности прибора. Исправный ротор двигается спокойно и равномерно;
• проверяем продольный люфт ротора, для этого его нужно потолкать за ось из статора. Допускается люфт максимум до 3 мм, но не больше.

Если есть проблемы с подшипниками, то электродвигатель работает шумно, сами они перегреваются, что может привести к выходу прибора из строя.

Как прозвонить: условия

Прежде чем проверить электродвигатель на неисправность, необходимо убедиться в том, что шнур и вилка прибора абсолютно исправны. Обычно об отсутствии нарушения подачи электрического тока в устройство, можно судить по светящейся контрольной лампе.

Убедившись в том, что электрический ток поступает к электродвигателю, необходимо осуществить демонтаж его из корпуса устройства, при этом сам прибор должен быть полностью обесточен, во время выполнения данной операции.

Проверка якоря и статора электродвигателя производится мультиметром. Последовательность измерений зависит от модели электрического агрегата, при этом, прежде чем прозвонить электродвигатель, следует убедиться в исправности измерительного прибора.

Наиболее частой «поломкой» мультиметров является уменьшение заряда батареи, в этом случае можно получить искажённые результаты замеров сопротивления.

Ещё одним важным условием для того чтобы прозвонить электрический агрегат правильно, является полное приостановление каких-либо других дел и полностью посвятить время на выполнение диагностических работ, иначе можно легко пропустить какой-либо участок обмотки электродвигателя, в котором и может быть причина неполадок.

Обрыв обмотки возбуждения

Обрыв обмотки возбуждения чаще всего происхо­дит в местах пайки концов обмотки к контактным кольцам.

При обрыве обмотки возбуждения в обмотке статора индуктируется ЭДС не более 5 В, обусловленная оста­точным магнетизмом стали ротора. При такой неисп­равности аккумуляторная батарея не будет заряжаться. Для определения обрыва необходимо отъединить конец обмотки возбуждения от щетки, а затем к этому концу и к зажиму Ш генератора присоединить через лампу или вольтметр провода от аккумуляторной батареи.

В случае обрыва обмотки лампа загораться не бу­дет, а стрелка вольтметра не отклонится. Для нахож­дения катушки с обрывом обмотки провода от зажимов батареи подключают к концам каждой катушки. Пос­ле этого тщательно проверяют место пайки соединений и выводные концы катушек обмотки возбуждения. Об­наруженное место обрыва устраняют ьескислотной пайкой, пользуясь мягкими припоями. Когда обрыв произошел внутри катушки, ее заменяют или перематывают.