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.

1. 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.
2. Замыкание между обмотками происходит из-за смещения обмоток, механической вибрации и ударов. При отсутствии должной электрической защиты может возникнуть короткое замыкание и пожар.
3. 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.
4. 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.

1. 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.
2. Проворачивание ротора на валу. Ротор может вращаться в магнитном поле статора, а вал будет неподвижен. Требуется механическая фиксация ротора на валу.
3. 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.
4. 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.
5. 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.

1. Увеличение нагрузки на валу вследствие заклинивания привода либо приводимых механизмов.
2. Перекос напряжения питания, который может быть вызван проблемами питающей сети либо внутренними проблемами привода.
3. Пропадание фазы, которое может произойти на любом участке питания двигателя – от питающей трансформаторной подстанции до обмотки двигателя.
4. 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

Неисправности асинхронных электродвигателей и способы их устранения

Подробности

Категория: Электрические машины

• ремонт
• электродвигатель
• повреждения

• Назад
• Вперёд

5 причин отказа двигателя и способы их предотвращения

• Дата публикации: 05. 16.2018

• Категория: Связанные с продуктом
• Категория: Образовательные
• Категория: Муфты Раздел

Все электродвигатели имеют заранее установленный срок службы, обычно от 30 000 до 40 000 часов. Однако это зависит от надлежащего обслуживания, без которого они, скорее всего, сломаются намного быстрее. Понимание пяти основных причин отказа двигателя, а также шаги, которые можно предпринять для снижения риска возникновения этих отказов, дадут вашему двигателю наилучшие шансы на достижение максимально возможного срока службы.

Полный ассортимент электродвигателей см. здесь

1. Электрическая перегрузка

Электрическая перегрузка или перегрузка по току вызывается чрезмерным током, протекающим в обмотках двигателя, превышающим расчетный ток, который двигатель может эффективно и безопасно выдерживать. Это может быть вызвано низким напряжением питания, в результате чего двигатель потребляет больше тока, пытаясь сохранить свой крутящий момент. Это также может быть результатом короткого замыкания проводников или чрезмерного напряжения питания.

Возможное решение: Электрическую перегрузку можно предотвратить, установив эффективную защиту от перегрузки по току, которая обнаружит перегрузку по току и отключит питание.

2. Низкое сопротивление

Наиболее распространенной причиной отказа двигателя и, вероятно, наиболее трудной для устранения является низкое сопротивление. Низкое сопротивление вызвано ухудшением изоляции обмоток из-за таких условий, как перегрев, коррозия или физическое повреждение. Это приводит к недостаточной изоляции между проводниками или обмотками двигателя, что может привести к утечкам и коротким замыканиям и, в конечном итоге, к отказу двигателя.

Возможное решение: Следует регулярно проверять изоляцию на наличие признаков износа и заменять ее до того, как низкое сопротивление приведет к выходу из строя.

3. Перегрев

Около 55% повреждений изоляции двигателей происходят из-за перегрева. Перегрев может быть вызван плохим качеством электроэнергии или высокой температурой рабочей среды. На каждые 10°С повышения температуры двигателя срок службы изоляции снижается на 50%.

Возможное решение: Крайне важно, чтобы двигатель оставался как можно более прохладным, обеспечение охлаждения рабочей среды, если это возможно, поможет предотвратить поломки.

4. Загрязнение

Загрязнение пылью, грязью и химическими веществами является одной из основных причин поломки двигателя. Инородные тела, попавшие внутрь двигателя, могут повредить дорожки качения и шарики подшипников, что приведет к высокому уровню вибрации и износу. Он также может заблокировать охлаждающий вентилятор, ограничивая способность двигателя регулировать свою температуру и повышая вероятность перегрева.

Возможное решение: Предотвратить загрязнение относительно легко. Держите рабочие места, инструменты и приспособления как можно более чистыми, чтобы исключить возможность попадания загрязнений в двигатель. Кроме того, планируя рабочее место, постарайтесь расположить двигатели подальше от шлифовальных станков, которые производят большое количество загрязняющих веществ.

5. Вибрация

Вибрация может привести ко многим проблемам с двигателем и, в конечном итоге, к его преждевременному выходу из строя. Вибрация часто возникает из-за расположения двигателя на неровной или неустойчивой поверхности. Однако вибрация также может быть результатом основной проблемы с двигателем, такой как разболтанные подшипники, несоосность или коррозия.

Возможное решение. Двигатели следует регулярно проверять на наличие вибрации с помощью инструмента анализа двигателя, такого как относительно недорогой индикатор состояния машины SKF CMDT Plug & Play или динамический анализатор двигателя EXP4000. Чтобы уменьшить вибрацию, убедитесь, что двигатель расположен на плоской, устойчивой поверхности. Если вибрация все еще возникает, проверьте наличие признаков износа, а также незакрепленных подшипников или смещения. Подумайте о том, чтобы обратиться к специалисту, если источник вибрации не может быть идентифицирован.

Ссылки по теме

Электродвигатели

Индикаторы состояния машин SKF

Связанные статьи

• Все о муфтах

• Проблемы с электродвигателем и решения

• Джейсон Бак получил награду «Сотрудник месяца» за апрель 2021 г.

50 режимов отказа электродвигателей – UE Systems

50 режимов отказа электродвигателей

Электродвигатели необходимы для работы многих предприятий, независимо от отрасли, поэтому понимание их 50 режимов отказа может помочь вам разработать лучшую программу технического обслуживания на вашем предприятии.

Электродвигатели необходимы для бесперебойной и эффективной работы установок. Если один из них выйдет из строя, это может привести к дорогостоящему простою предприятия и создать множество угроз безопасности. Существует ряд различных режимов отказа, поэтому, если их понять, срок службы двигателя может увеличиться с двух до 15 лет.

Ключ переходит от реактивной категории кривой PF к прогнозирующей фазе. Используя ультразвуковую технологию, такую ​​как Ultraprobe 15,000, вы можете обнаруживать проблемы до того, как они начнут вызывать серьезные повреждения двигателя. Поскольку в двигателе так много разных компонентов, режим отказа может возникнуть в самых разных местах. В двигателе имеется от 8 до 10 компонентов, каждый из которых имеет свои собственные режимы отказа, в результате чего общее количество составляет около 50, поэтому, правильно обращаясь с ними, вы можете значительно продлить срок службы вашего двигателя.

Корпус двигателя

Неисправности корпуса двигателя могут возникнуть из-за неправильной установки, физического повреждения, коррозии и налипания материала. Хотя корпус двигателя может показаться не очень эффективным компонентом, эти недостатки могут в конечном итоге повлиять на работу других.

Например, мягкая опора может привести к выходу из строя подшипника, изгибу вала и поломке или растрескиванию опоры. Это возникает, если двигатель, помещенный на плоскую поверхность, не имеет всех своих ножек на поверхности. Накопление материала может привести к повышению рабочей температуры двигателя, что в конечном итоге приведет к повреждению других частей двигателя, таких как подшипники.

Статор двигателя

Виды отказов статора двигателя возникают из-за физического повреждения, загрязнения, коррозии, высокой температуры, дисбаланса напряжения, сломанных опор и процедур перемотки. Во многих случаях они могут появиться в авторемонтных мастерских.

Отказы статора происходят из-за перемотки обмоток. Это часто происходит до того, как двигатель может быть перемотан, требуя аварийного ремонта. Но поскольку заводу потребуется возврат двигателя как можно скорее, поспешный ремонт может привести к повреждению статоров из-за неправильного нагрева корпуса и статора. Это также может привести к двигательной неэффективности.

Роторы двигателей

Роторы состоят из множества слоев многослойной стали, а обмотки ротора состоят из стержней из медного или алюминиевого сплава, закороченных с обеих сторон закорачивающими кольцами. Затем эти компоненты могут выйти из строя из-за термического напряжения, физического повреждения, дисбаланса, поломки стержня ротора, загрязнения и неправильной установки.

Физические повреждения роторов могут возникнуть после определенных работ по аварийному техническому обслуживанию, включая замену подшипников, ремонт двигателя, а также в процессе разборки и сборки. Вообще говоря, подшипники двигателя не следует заменять на производственных площадках и особенно на критическом оборудовании.

Часто встречаются несбалансированные роторы двигателей, но это может привести к большой нагрузке на подшипники. В конечном итоге это приведет к контакту ротора со статором и созданию еще одной точки отказа. Опять же, неправильная тактика восстановления, такая как перегрев, также может повредить компоненты ротора.

Установив стандарты точной балансировки, вы можете быть уверены, что предотвращаете подобные нарушения дисбаланса.

Подшипники электродвигателя

Подшипники электродвигателя могут выйти из строя в результате неправильного обращения и хранения, неправильной установки, несоосности, неправильной смазки, процессов пуска/останова, загрязнения, радиальных нагрузок и дисбаланса вентилятора двигателя.

Загрязнение является одной из основных причин отказов подшипников. Это происходит, когда в подшипники попадают посторонние загрязнения или влага, обычно в процессе смазки. Вы можете предпринять шаги для предотвращения загрязнения во время процесса повторного смазывания, чтобы они не попали внутрь.

Также важно, чтобы ваш двигатель был надлежащим образом оснащен для выполнения той задачи, для которой он был выбран. Это означает использование правильных подшипников для его применения. Для двигателей, в которых используются шкивы или звездочки, установленные на валу, потребуются роликовые подшипники в двигателе, которые распространены среди большинства стандартных двигателей.

Смазка всегда может быть основной причиной поломки, потому что существует очень много разных мест, где можно неправильно нанести смазку. Слишком много или слишком мало смазки, а также неподходящая форма смазки могут привести к преждевременному износу. Все моторные смазки должны быть на основе полимочевины, а не универсальные смазки. Всегда следует вынимать пробку из нижней части, чтобы можно было надлежащим образом слить старую смазку. Кроме того, выпускные клапаны могут помочь предотвратить чрезмерное смазывание.

UE Grease Caddy может быть отличным инструментом для прослушивания при смазке двигателя.

Неисправности уплотнений подшипников двигателя, как правило, возникают из-за неправильной смазки или установки.

Вентиляторы с электроприводом

Вентиляторы с электродвигателем выходят из строя из-за физических повреждений, обледенения, попадания посторонних материалов и коррозии. Вентиляторы помогают снизить температуру двигателя, что необходимо для обеспечения хорошей работы остальных компонентов.

Неисправности кожуха вентилятора двигателя также могут привести к серьезному отказу двигателя. Обычно это происходит из-за физического повреждения и подключения. Потратив время на то, чтобы содержать их в чистоте, вы сможете значительно предотвратить выход из строя ограждения вентилятора.

Изоляция и обмотки двигателя

Когда дело доходит до изоляции и обмоток двигателя, возникает ряд потенциальных проблем. Загрязнение и влага могут привести к выходу из строя обмотки. Часто это происходит потому, что они не хранятся в окружающих помещениях. Перегрев — еще одна проблема, которая может привести к отказу двигателя. Пробой изоляции, езда на велосипеде и изгиб, а также нагрузка на привод переменного тока дополняют возможные режимы отказа для этой категории.

Срок службы изоляции стандартного электродвигателя зависит от температуры, при которой работает двигатель. Это означает, что для электродвигателя, работающего при особенно высокой температуре, вы можете сократить срок его службы. Фактически, на каждые 18-20 градусов по Фаренгейту срок службы изоляции сокращается вдвое. В то время как лучшая изоляция может продлить срок службы, температура, безусловно, является одним из самых важных факторов в этом случае. Это означает приток более прохладного наружного воздуха.

Пробой изоляции может стать серьезной проблемой, так как приведет к короткому замыканию обмоток. Эти проблемы могут быть обнаружены с помощью тестирования MCE и термографии. Короткое замыкание обмотки от витка к витку может возникать из-за истирания загрязнений, вибрации или скачков напряжения.

Еще одна проблема, которая обычно возникает из-за частых пусков и остановок двигателя, — цикличность и изгибание. Такой рабочий цикл может привести к частому нагреву и охлаждению обмоток и изоляции, что может привести к износу, например, к образованию отверстий, что в конечном итоге приведет к короткому замыканию и отказу двигателя.

Вал двигателя

Неисправности вала двигателя возникают из-за физического повреждения, неправильного изготовления, неправильной установки и коррозии. Например, неправильная установка двигателя может привести к коррозии некоторых компонентов, таких как корпус двигателя, и создать дисбаланс.

Как продлить срок службы двигателя

Теперь, когда мы знаем о различных типах отказов двигателя, мы можем предпринять более эффективные шаги для создания плана профилактического обслуживания.

Многие задачи по техническому обслуживанию могут быть решены посредством еженедельного практического осмотра. При необходимости смазывайте двигатели подходящей смазкой. Добавляйте смазку или масло только при необходимости. Включение программы ультразвуковой смазки может иметь большое значение для предотвращения выхода подшипников из строя.

Существует ряд текущих задач, которые вы можете выполнять, чтобы обеспечить оптимальную работу двигателей. Содержите двигатели в чистоте и при надлежащей температуре с постоянным потоком воздуха и храните двигатели надлежащим образом, чтобы предотвратить их загрязнение влагой. Кроме того, не допускайте попадания влаги и химикатов на двигатель, чтобы предотвратить загрязнение.

Существует также ряд мер по точному техническому обслуживанию, которые можно предпринять для повышения производительности двигателей и снижения их износа. Всегда выравнивайте двигатели с точностью до 0,003 во всех трех плоскостях, а также следите за тем, чтобы не было мягких опор. Укажите точность балансировки ротора до 0,05 дюйма в секунду. Наконец, пользуйтесь услугами только сертифицированных мастерских по ремонту двигателей, потому что, как мы обсуждали ранее, неправильный ремонт может привести к еще большему ущербу в будущем.

Что касается профилактического обслуживания, используйте оценку цепи двигателя для обнаружения всех отказов двигателя. Анализ вибрации можно использовать для ряда других отказов двигателя, в то время как механический ультразвук можно использовать для подшипников, стержней ротора и электрических неисправностей, а также использовать анализ масла для подшипников скольжения с масляными резервуарами.

Существует также ряд других ультразвуковых приложений. Отказы, как правило, сначала появляются в подшипниках, а это означает, что Ultraprobe 15,000 может быть отличным способом обнаружения отказов на этапе 1. Устройство также отлично подходит для обнаружения чрезмерной или недостаточной смазки. Поскольку ультразвук становится все более неотъемлемой частью операций по техническому обслуживанию, то же самое происходит и с его применением. Его можно использовать для обнаружения электрических сбоев, таких как искрение, проблемы со стержнем ротора и дисбаланс ротора, а также проблемы с выравниванием и мягкой опорой.

Вообще говоря, когда двигатель выходит из строя, вам нужно решить, стоит ли его ремонтировать или покупать новый двигатель. Использование блок-схемы моторного решения может помочь принять это решение. Поговорите с CMRP, чтобы найти блок-схему принятия решений для ваших операций.

Наконец, вы можете получить гораздо больше от ваших двигателей, приняв профилактические меры по обслуживанию.