Методы диагностики неисправностей асинхронных электродвигателей

Двигатель при пуске не разворачивается или скорость его вращения ненормальная . Причинами указанной неисправности могут быть механические и электрические неполадки.

К электрическим неполадкам относятся : внутренние обрывы в обмотке статора или ротора, обрыв в питающей сети, нарушения нормальных соединений в пусковой аппаратуре. При обрыве обмотки статора в нем не будет создаваться вращающееся магнитное поле, а при обрыве в двух фазах ротора в обмотке последнего не будет тока, взаимодействующего с вращающимся полем статора, и двигатель не сможет работать. Если обрыв обмотки произошел во время работы двигателя, он может продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но скорость вращения сильно понизится, а сила тока настолько увеличится, что при отсутствии максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора.

В случае соединения обмоток двигателя в треугольник и обрыва одной из его фаз двигатель начнет разворачиваться, так как его обмотки окажутся соединенными в открытый треугольник, при котором образуется вращающееся магнитное поле, сила тока в фазах будет неравномерной, а скорость вращения — ниже номинальной. При этой неисправности ток в одной из фаз в случае номинальной нагрузки двигателя будет в 1,73 раза больше, чем в двух других. Когда у двигателя выведены все шесть концов его обмоток, обрыв в фазах определяют мегаомметром. Обмотку разъединяют и измеряют сопротивление каждой фазы.

Скорость вращения двигателя при полной нагрузке ниже номинальной может быть из-за пониженного напряжения сети, плохих контактов в обмотке ротора, а также из-за большого сопротивления в цепи ротора у двигателя с фазным ротором. При большом сопротивлении в цепи ротора возрастает скольжение двигателя и уменьшается скорость его вращения.

Сопротивление в цепи ротора увеличивают плохие контакты в щеточном устройстве ротора, пусковом реостате, соединениях обмотки с контактными кольцами, пайках лобовых частей обмотки, а также недостаточное сечение кабелей и проводов между контактными кольцами и пусковым реостатом.

Плохие контакты в обмотке ротора можно выявить, если в статор двигателя подать напряжение, равное 20—25% номинального. Заторможенный ротор медленно поворачивают вручную и проверяют силу тока во всех трех фазах статора. Если ротор исправен, то при всех его положениях сила тока в статоре одинакова, а при обрыве или плохом контакте будет изменяться в зависимости от положения ротора.

Плохие контакты в пайках лобовых частей обмотки фазного ротора определяют методом падения напряжения. Метод основан на увеличении падения напряжения в местах недоброкачественной пайки. При этом замеряют величины падения напряжения во всех местах соединений, после чего результаты измерений сравнивают. Пайки считаются удовлетворительными, если падение напряжения в них превышает падение напряжения в пайках с минимальными показателями не более чем на 10%.

У роторов с глубокими пазами может также происходить разрыв стержней из-за механических перенапряжений материала. Разрыв стержней в пазовой части короткозамкнутого ротора определяют следующим образом. Ротор выдвигают из статора и в зазор между ними забивают несколько деревянных клиньев, чтобы ротор не мог повернуться. К статору подводят пониженное напряжение не более 0,25 U ном. На каждый паз выступающей части ротора поочередно накладывают стальную пластину, которая должна перекрывать два зубца ротора. Если стержни целые, пластина будет притягиваться к ротору и дребезжать. При наличии разрыва притяжение и дребезжание пластины исчезают.

Двигатель разворачивается при разомкнутой цепи фазного ротора. Причина неисправности — короткое замыкание в обмотке ротора. При включении двигатель медленно разворачивается, а его обмотки сильно нагреваются, так как в замкнутых накоротко витках вращающимся полем статора наводится ток большой величины. Короткие замыкания возникают между хомутиками лобовых частей, а также между стержнями при пробое или ослаблении изоляции в обмотке ротора.

Это повреждение определяют тщательным внешним осмотром и измерением сопротивления изоляции обмотки ротора. Если при осмотре не удается обнаружить повреждение, то его определяют по неравномерному нагреву обмотки ротора на ощупь, для чего ротор затормаживают, а к статору подводят пониженное напряжение.

Равномерный нагрев всего двигателя выше допустимой нормы может получиться в результате длительной перегрузки и ухудшения условий охлаждения. Повышенный нагрев вызывает преждевременный износ изоляции обмоток.

Местный нагрев обмотки статора , который обычно сопровождается сильным гудением, уменьшением скорости вращения двигателя и неравномерными токами в его фазах, а также запахом перегретой изоляции. Эта неисправность может возникнуть в результате неправильного соединения между собой катушек в одной из фаз, замыкания обмотки на корпус в двух местах, замыкания между двумя фазами, короткого замыкания между витками в одной из фаз обмотки статора.

При замыканиях в обмотках двигателя вращающимся магнитным полем в короткозамкнутом контуре будет наводиться э. д. с, которая создаст ток большой величины, зависящий от сопротивления замкнутого контура. Поврежденная обмотка может быть найдена по величине измеренного сопротивления, при этом поврежденная фаза будет иметь меньшее сопротивление, чем исправные. Сопротивление измеряют мостом или методом амперметра — вольтметра. Поврежденную фазу можно также определить методом измерения тока в фазах, если к двигателю подвести пониженное напряжение.

При соединении обмоток в звезду ток в поврежденной фазе будет больше, чем в других. Если обмотки соединены в треугольник, линейный ток в двух проводах, к которым присоединена поврежденная фаза, будет больше, чем в третьем проводе. При определении указанного повреждения у двигателя с короткозамкнутым ротором последний может быть заторможенным или вращаться, а у двигателей с фазным ротором обмотка ротора может быть разомкнута. Поврежденные катушки определяют по падению напряжения на их концах: на поврежденных катушках падение напряжения будет меньше, чем на исправных.

Местный нагрев активной стали статора происходит из-за выгорания и оплавления стали при коротких замыканиях в обмотке статора, а также при замыкании листов стали вследствие задевания ротора о статор во время работы двигателя или вследствие разрушения изоляции между отдельными листами стали. Признаками задевания ротора о статор являются дым, искры и запах гари; активная сталь в местах задевания приобретает вид полированной поверхности; появляется гудение, сопровождающееся вибрацией двигателя. Причиной задевания служит нарушение нормального зазора между ротором и статором в результате износа подшипников, неправильной их установки, большого изгиб вала, деформации стали статора или ротора, одностороннего притяжения ротора к статору из-за витковых замыканий в обмотке статора, сильной вибрации ро-тора, который определяют щупом.

Ненормальный шум в двигателе . Нормально работающий двигатель издает равномерное гудение, которое характерно для всех машин переменного тока. Возрастание гудения и появление в двигателе ненормальных шумов могут явиться следствием ослабления запрессовки активной стали, пакеты которой будут периодически сжиматься и ослабляться под воздействием магнитного потока. Для устранения дефекта необходимо перепрессовать пакеты стали. Сильное гудение и шумы в машине могут быть также результатом неравномерности зазора между ротором и статором.

Повреждения изоляции обмоток могут произойти от длительного перегрева двигателя, увлажнения и загрязнения обмоток, попадания на них металлической пыли, стружек, а также в результате естественного старения изоляции. Повреждения изоляции могут вызвать замыкания между фазами и витками отдельных катушек обмоток, а также замыкание обмоток на корпус двигателя.

Увлажнение обмоток происходит в случае длительных перерывов в работе двигателя, при непосредственном попадании в него воды или пара в результате хранения двигателя в сыром неотапливаемом помещении и т. д.

Металлическая пыль, попавшая внутрь машины, создает токопроводящие мостики, которые постепенно могут вызвать замыкания между фазами обмоток и на корпус. Необходимо строго соблюдать сроки осмотров и планово-предупредительных ремонтов двигателей.

Сопротивление изоляции обмоток двигателя напряжением до 1000 в не нормируется, изоляция считается удовлетворительной при сопротивлении 1000 ом на 1 в номинального напряжения, но не менее 0,5 Мом при рабочей температуре обмоток.

Замыкание обмотки на корпус двигателя обнаруживают мегаомметром, а место замыкания — способом «прожигания» обмотки или методом питания ее постоянным током.

Способ «прожигания» заключается в том, что один конец поврежденной фазы обмотки присоединяют к сети, а другой — к корпусу. При прохождении тока в месте замыкания обмотки на корпус образуется «прожог», появляются дым и запах горелой изоляции.

Виды неисправностей электродвигателя

На производстве и в быту широко используются электродвигатели. Но они не могут работать вечно. В этой статье рассказывается о видах и причинах возможных неисправностей, а также методах устранения и профилактики поломок.

Причины выхода из строя электродвигателей

Все неисправности можно условно разделить на две группы — выход из строя в результате неправильной транспортировки или хранения и поломки, появившиеся в период эксплуатации.

Неправильная транспортировка и хранение

Основной проблемой, появляющейся в этот период, является повышенная влажность, а тем более попадание электромашины под дождь. Это приводит к нарушению изоляции, а в более тяжёлых случаях к появлению внутри устройства и подшипников ржавчины.

Поэтому перед установкой такого аппарата необходимо провести его текущий ремонт и устранить обнаруженные проблемы:

• произвести внешний осмотр машины, изоляции на выводах и внутренних перемычках;
• проверить мегомметром состояние изоляции;
• проверить наличие смазки и состояние подшипников;
• в коллекторных двигателях постоянного и переменного тока, а также в асинхронных машинах с фазным ротором, определяется состояние коллектора или токосъёмных колец и щёток.

Все эти операции производятся на складе или в мастерской рядом с местом будущей установки. При невозможности устранения проблем электромашина отправляется на специализированное предприятие для проведения среднего ремонта.

Причины выхода из строя в период эксплуатации

В период эксплуатации основными причинами выхода из строя электромашины являются:

• Механический износ подшипников. Это происходит на протяжении всего срока службы, а так же вследствие повышенной вибрации и нерегулярной замены смазки. Для предотвращения таких ситуаций необходимо производить в полном объёме техническое обслуживание всех узлов и механизмов. Несвоевременное устранение неисправности ведёт к повышенной вибрации двигателя, перегреву подшипниковых щитов, износу посадочных мест подшипников и заклиниванию ротора.
• Разрушение корпуса, болтов и посадочных мест подшипников. Возникает из-за повышенной вибрации редуктора и плохой центровки электродвигателя. Необходимо немедленно устранить или заменить электропривод. Последствия аналогичны выходу из строя подшипников.
• Перегруз двигателя и работа трёхфазных устройств на две фазы. От этого защищают правильно настроенные тепловые реле. При отсутствии защиты аппарат перегреется свыше предельно допустимой температуры, что приведёт к выходу электромашины из строя.

Справка! В новых электродвигателях устанавливается датчик температуры, отключающий механизм при перегреве устройства. Его также можно дополнительно установить в двигатель старой модели.

Распространённые неисправности электродвигателей и методы их устранения

Все неисправности можно разделить на группы по месту их появления.

Признаки неисправностей обмоток, проводки и схемы управления

При проблемах в обмотках двигатель подлежит замене, а проводка и схема управления ремонтируются на месте:

• Ротор (якорь) не вращается, двигатель не гудит. Отсутствует напряжение в сети.
• То же, срабатывает защита. Короткое замыкание в проводах или в двигателе. Необходимо отсоединить машину от сети и проверить проводку. При отсутствии в ней К.З. устройство отправляется на ремонт.
• Двигатель не вращается, но гудит. Вместо трёх фаз приходит две. Исправить схему управления.
• Электромашина остановилась при работе. Сработала защита. Проверить тепловое реле и все блокировки.
• Двигатель не разгоняется до номинальной скорости вращения. Устройство перегружено или есть витковое замыкание в обмотках. Проверить ток токоизмерительными клещами. При перегрузке ток повышен во всех фазах и производится ремонт редуктора или регулировка исполнительного механизма. При витковом замыкании ток в одной фазе намного превышает остальные, и двигатель подлежит замене.
• Тоже, в машине с фазным ротором. Ток номинальный, неисправны сопротивления в цепи ротора, щёточный механизм или обрыв в роторе. Сопротивления и щётки отремонтировать или заменить. При обрыве в роторе необходим ремонт в специализированной организации.
• Аппарат гудит и дымит. Замыкание внутри обмоток. Необходима замена и капремонт машины.
• После нажатия кнопки «СТОП» аппарат работает. Неисправна схема управления. Отключить сеть автоматическим выключателем (не рубильником) и произвести ремонт.

Важно! При отключении рубильника под нагрузкой есть опасность возникновения электрической дуги и выгорания устройства.

Признаки неисправных подшипников

При неисправных подшипниках машина может работать какое-то время, но быстро выйдет из строя:

• Двигатель не вращается, но гудит, все фазы в наличии. Заклинён ротор или редуктор. Необходимо проверить напряжение и попытаться провернуть вал вручную — заклинённый двигатель не вращается, а при неисправном редукторе есть небольшой люфт. При разрушенном подшипнике без напряжения вал вращается нормально, а при включении ротор притягивается к статору. Аппарат разобрать и заменить подшипники.
• Греется и «стучит» подшипник. Вышел из строя или высохла смазка. Подшипник снять, при необходимости заменить полностью или смазку.

Механические неисправности

• Электродвигатель перегревается. Устройство перегружено или отсутствует вентиляция. Проверить ток и восстановить обдув машины.
• Повышенная вибрация. Неисправен редуктор, муфта или подшипники. Нарушена центровка. Отсоединить двигатель от редуктора, если вибрация пропала, то проверяется центровка и редуктор, если сохраняется, то производится средний ремонт электромашины.
• Разрушение лап машины, посадочного места подшипника, крепёжных болтов. Сильная вибрация. Устранить вибрацию, при необходимости произвести средний ремонт.

Виды ремонтов электромашин

Для предотвращения появления неисправностей следует проводить обслуживание и плановые ремонты электрооборудования согласно утверждённому графику.

Ремонты электромашин делятся на техническое обслуживание (ТО), текущий, средний и капитальный ремонты. Объём работ в каждом из этих видов работ определяется «Типовым положением о техническом обслуживании и ремонте (ТОиР) электрооборудования».

Техническое обслуживание

Это поддержание оборудования в рабочем состоянии между плановыми ремонтами. Проводится силами ремонтного и оперативно-ремонтного персонала.

Предусматривает следующие виды работ:

• осмотр;
• проверка нагрева;
• протирка от грязи;
• проверка изоляции;
• выявление неисправностей и их устранение.

Производится по утверждённому графику и в период простоя — обеденный перерыв, наладка, смена инструмента.

Текущий ремонт

Поддерживается рабочее состояние до среднего ремонта. Производится на месте установки или в мастерской. Включает в себя:

• комплекс работ по ТО;
• замена вышедших из строя узлов — подшипников и муфт;
• регулировка и проверка центровки.

Средний ремонт

При проблемах, которые невозможно устранить во время текущего ремонта производится средний ремонт. При этом производится:

• полная разборка;
• при необходимости замена подшипников;
• ремонт корпуса и вала;
• пропитка обмоток лаком;
• изоляция или замена выводов

Производится средний ремонт в специализированных мастерских и предприятиях.

Капитальный ремонт

Полное восстановление характеристик и параметров. Кроме комплекса работ среднего ремонта производится замена или ремонт обмоток электромашины.

Неисправности электродвигателя легче предотвратить, чем устранять их последствия. Для этого необходимо вовремя производить комплекс работ по обслуживанию механизма и оборудовать его необходимыми защитными устройствами.