Асинхронный двигатель сгорел причины

13 распространенных причин неисправности электродвигателей

Почему горят электродвигатели после длительного простоя

Сам по себе отказ электрического двигателя в любой ситуации вещь неприятная. Совсем нечасто даже на хорошо оснащенном производстве есть подменный фонд, для оперативной замены двигателя. Разнообразие типов асинхронных электрических двигателей затрудняет подбор нужного по своим характеристикам и установочным размерам. Их демонтаж часто является непростой работой, требующей нередко использования специальной оснастки.
Перемотка – основной способ восстановления сгоревшего электродвигателя. Но этот процесс технологически не может быть быстрым. Требуется время не только на саму перемотку, но и на полное высыхание лака пропитки витков.

Поэтому повреждение электрического двигателя после длительного простоя становится досадным и неожиданным явлением. Оборудование было остановлено в исправном состоянии, некоторое время не работало. Затем после включения один за другим начинают выходить из строя электродвигатели. Такое явление характерно для сезонных производств, например, запуска котельных.

Понятно, что основная причина отказов это отсутствие планового технического обслуживания. Когда после остановки производства производится замена смазки в подшипниках. Ротор извлекается, при этом удаляется ржавчина и абразивные частицы, накопившиеся внутри двигателя. Но это удается сделать при достаточном количестве квалифицированного обслуживающего персонала. Электродвигатели не прошедшие ТО в полном объеме и становятся первыми кандидатами на дорогостоящий ремонт в дальнейшем.

Даже при выполненном ТО еще есть вероятность повреждения электрического двигателя в отключенном состоянии:

· Повышенная влажность помещения вызывает коррозию металла статора и ротора. Ржавчина заполняет зазор между ними. При пуске происходит торможение и нагрев деталей не от повышенного тока в обмотках, а за счет трения деталей. Перегрев эмали обмоточного провода приводит к ее разрушению и межобмоточному пробою.

· Нарушения эмали уже были при исправной работе, но они никак не проявлялись при сухих обмотках. После простоя во влажной среде образовались потенциальные цепи для пробоя между витками или на корпус.

· Высохшая смазка в подшипниках также вызывает разогрев корпуса, вибрацию.

· За время простоя произошло окисление контактов электрических цепей питания. Это вероятно в местах подсоединения проводов и на контактах магнитного пускателя. Нередко после вполне успешного пуска пропадает питание по одной из фаз. Оставшиеся обмотки оказываются перегруженными по току и как следствие – перегрев. Несколько таких пусков и электродвигатель сгорает.

В условиях дефицита персонала и времени приходится перед запуском производства выполнять сокращенное ТО:

· Осмотреть контакты, подтянуть их на магнитном пускателе и электродвигателе.

· По возможности механически освободить вал от нагрузки. Провернуть его рукой, обратив внимание на легкость и плавность вращения ротора.

· В сырых помещениях продуть эл. двигатель сжатым воздухом, сняв защитный кожух с крыльчатки двигателя. Прогреть корпус тепловой пушкой и повторно продуть.

К сожалению, пуск после длительного простоя без выполнения минимальных профилактических работ обязательно заканчивается отказом, какого-либо электродвигателя из нескольких.

Почему горят электродвигатели

Принцип работы электродвигателя это преобразование электрической энергии в механическую созданием и дальнейшим воздействием электромагнитного поля в статоре на ротор. В независимости от того трехфазный у вас эл двигатель или однофазный

, стандарта
ГОСТ
или
DIN
,
крановый
или
степени защиты IP23
, электрический ток в нем протекает через проводник, что непременно его нагревает в соответствии с законами естественных наук. Однако если через обмотку электродвигателя проходит ток выше номинального, изначально рассчитанного конструкторами, то этот электромотор будет чрезмерно нагреваться. Превышение допустимой температуры для нормальной
работы электродвигателя
может возникать и по ряду других причин. Этот бесконтрольный процесс неизменно приведет к расплавлению заводского лака обмотки и, в конечном счете, короткому замыканию проводников.

Греется электродвигатель. Причины:

• Перегрузка и эксплуатация в недопустимом режиме
  , механические воздействия на агрегат, нарушение целостности мотора.
• Эксплуатация агрегата в условиях, не соответствующих климатическому исполнению
  (резкие перепады температур и повышенная влажность).
• Неправильное хранение, монтаж и транспортировка.
• Эксплуатация электродвигателя при повышенном или пониженном напряжении питающей сети.
• Небрежное отношение к эксплуатации агрегата и как следствие засорение вентиляционных каналов.
• Неисправность подшипников электродвигателя, (плохое прокручивание, вибрация или полное зацикливание ротора).
• Отсутствие или перекос фаз (запуск электродвигателя на двух фазах или отключение одной из фаз при работе двигателя).
• Ошибки при подключении электродвигателя
  (если на шильде указано подключение треугольником на 220В, а звездой на 380В, вместо подключения треугольником на 220В, подключить его на 380В)
• Разбалансировка привода или детали на валу электродвигателя (как следствие возникновение биения вала).
• Неправильная эксплуатация при работе от частотного преобразователя
  , вследствие возникновения высокочастотных токов (для мощных двигателей обязательно наличие
  токоизолирующих подшипников
  )

Греется электродвигатель — причины и способы их устранения

В ситуации, когда греется электродвигатель на 220 или 380 В, важно вовремя диагностировать проблему и принять меры по ее устранению. При игнорировании неисправности появляются последствия в виде ухудшения характеристик и даже выхода из строя агрегата.

Ниже рассмотрим причины, почему нагревается ротор и конденсатор, а также электрический двигатель насоса, вентилятора, триммера и газонокосилки. Поговорим о том, почему горят электромоторы, и что делать при обнаружении неисправности.

13 распространенных причин неисправности электродвигателей

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

Факторы, связанные с неправильной установкой

Качество электроэнергии

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.

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.

Критичность: средняя.

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.

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

По своей сути среднеквадратичное отклонение тока — это паразитные токи, циркулирующие в системе. Среднеквадратичное отклонение тока образуется как результат частоты сигнала, уровня напряжения, емкости и индуктивности в проводниках. Эти циркулирующие токи могут выйти через системы защитного заземления, вызывая ложное размыкание или, в некоторых случаях, нагревание обмотки. Среднеквадратичное отклонение тока можно обнаружить в проводке электродвигателя, это сумма тока с трех фаз в любой момент времени. В идеальной ситуации сумма этих трех токов должна равняться нулю. Иными словами, обратный ток от привода будет равняться току, поступающему на привод. Среднеквадратичное отклонение тока можно также представить в виде асимметричных сигналов в нескольких проводниках, имеющих емкостную связь с заземляющим проводником.

Трехфазный мотор

Обмотка статора такого двигателя состоит из трех частей (фаз), разнесенных на 120 градусов и соединенных по схеме «звезда» или «треугольник». Двигатель работает при выполнении таких условий:

• намотка выполнена в правильном порядке;
• между витками, а также между токоведущими частями и корпусом есть надежная изоляция;
• во всех соединениях имеется хороший электрический контакт.

Сначала проверяется сопротивление изоляции между токоведущими частями и корпусом. Правильнее это делать мегомметром — тестером, способным генерировать напряжение до 2500 В и измерять сопротивления до 300 ГОм. Подойдет и более распространенный мультиметр: точно замерять сопротивление он не позволит, но пробой выявить способен. Переключатель диапазонов измерений устанавливают на максимальное значение — 2 или 20 МОм.

Трехфазные асинхронные двигатели

Замеры выполняют в таком порядке:

• проверяют работоспособность прибора, приложив щупы один к другому: в норме на дисплее отображается мизерное значение или число с двумя нулями впереди;
• касаются обоими щупами корпуса двигателя: при наличии контакта мультиметр также покажет мизерное сопротивление;
• продолжая удерживать один щуп на корпусе, вторым по очереди касаются выводов каждой фазы: в норме мегомметр показывает 500 – 1000 МОм или более, мультиметр — единицу (символизирует бесконечность).

1. Целостность обмотки: данную операцию удобно выполнять, переключив мультиметр в режим прозвонки. Если в цепи обрыва нет, прибор подаст звуковой сигнал, то есть пользователю не приходится вчитываться в показания на дисплее. Концы каждой обмотки находятся в коробке выводов. Отсутствие звукового сигнала или высокое значение сопротивления на дисплее говорит об обрыве цепи.
2. Короткозамкнутые витки: их сопротивление (достаточно мультиметра) должно лежать в определенных пределах. Завышенное значение говорит об обрыве, низкое — о межвитковом замыкании.

В завершение замеряют сопротивление обмоток. Допускается разница не более 1 Ом.

При большем несоответствии, обмотка с меньшей индуктивностью подгорает из-за более высокой силы тока.

Ремонт асинхронного электродвигателя

В статье рассмотрим ремонт асинхронного электродвигателя и его частей. Асинхронный электродвигатель – самый простой, долговечный и распространенный электромотор. Спектр его применения: заточные станки, мини-пилорамы и другие устройства, не требующие работы от аккумуляторов и регулировки скорости. В старых стиральных машинах они работают до сих пор.

Эксплуатируются трехфазные и однофазные асинхронные электродвигатели. Некоторые трехфазные моторы приспосабливаются для работы в однофазных сетях включением подключением фазосдвигающего конденсатора.

Рассмотрим характерные неисправности асинхронных двигателей и методы их устранения.

Ремонт асинхронного электродвигателя: устранение механических неисправностей

Проблемы с механикой у асинхронных моторов связаны с износом подшипников. Определяется проблема по звуку: при увеличении зазоров в подшипниках качения шум работы двигателя становится громче, возникает вибрация. Торцевые части в районе вала нагреваются. Это приводит к высыханию смазки, подшипник, работая «на сухую», теряет свои качества еще быстрее. Иногда при остановке вала после выключения слышно, как перекатываются шарики.

Чтобы электродвигатель работал бесперебойно читайте статью про «Устройства плавного пуска двигателей»

Выход из строя подшипников не всегда связан с их старением и выработкой ресурса. Недостаточная или неправильная смазка проводит к преждевременным поломкам. Не смазываются только полностью закрытые подшипники качения, сепараторы которых закрыты от воздействия внешней среды, смазка помещается в них на заводе. Остальные смазываются Литолом-24 или ее аналогами так, чтобы она полностью обволокла сепараторы с шариками.

Устройство закрытого подшипника качения

Увеличение зазоров в подшипниках приводит к еще одному явлению: вал с ротором получает дополнительную свободу в перемещениях в радиальном и поперечном направлениях. В итоге:

• Приводимый во вращение механизм вращается неравномерно и тоже выходит из строя;
• Ротор цепляется за крышки двигателя и за магнитопровод статора и повреждает их, а также – повреждается сам.

Для замены подшипников нужно разобрать двигатель, при этом подшипники обычно остаются на его валу. В этом случае для их демонтажа используется съемник соответствующих размеров. Можно использовать выколотку из латуни, меди или другого мягкого материала. Выколотку прижимают к внутренней обойме подшипника. Ударяя по ней молотком и проворачивая вал, чтобы усилие распределялось равномерно, старый подшипник снимается с него. Главное – не повредить посадочное место, на которое он одевается.

Съемник для подшипников

Если подшипник остался внутри крышки, то его выбивают, подобрав для этого подходящую по диаметру круглую болванку. Край ее можно заточить под конус, чтобы она точно оказалась в центре внутренней обоймы. Необходимо бить по болванке строго перпендикулярно плоскости подшипника, чтобы его наружная обойма не повредила посадочное место.

Пример применения съемника

Для установки нового подшипника на вал двигателя используется металлическая трубка, желательно из мягкого материала. Внутренний ее диаметр должен быть чуть больше диаметра вала. Трубку плотно прислоняют к внутренней обойме подшипника и легкими ударами молотка по ней загоняют его на место.

При установке крышки следят, чтобы она садилась на место без перекосов, иначе наружная обойма подшипника повредит свое посадочное место.

На роторе двигателя установлены лопасти, предназначенные для вентиляции внутренних полостей мотора. Если происходит скол одной или нескольких лопастей, нарушается балансировка ротора. Это приводит к его биению, и подшипники выходят из строя чаще. Новый ротор найти сложно, поэтому такой двигатель придется выбросить.

Расположение лопастей вентилятора на роторе

Ремонт электрической части асинхронного электродвигателя

Признаками неисправностей асинхронного электродвигателя, связанных с электрикой, являются:

• Срабатывание защитных устройств от перегрузки или короткого замыкания
• Появление запахов горелой изоляции
• Искрение и дым внутри мотора

Перегрев корпуса в процессе работы может указывать на неисправность в обмотке двигателя, но чаще он свидетельствует о недопустимой механической нагрузке на валу. По той же причине срабатывает защита от перегрузки. Но она работает и при витковых замыканиях в обмотке статора. Поэтому первое, что нужно проверить после срабатывания защиты – свободно ли вращается вал, а также попытаться запустить двигатель без нагрузки, отсоединив от него агрегат.

При срабатывании защиты от коротких замыканий проверка на холостом ходу не требуется. Порядок действий при этом такой:

Средство проверки

Сопротивление изоляции, если оно равно нулю, определяется и мультиметром. Но ее увлажнение или неполное повреждение покажет только мегаомметр. Он измеряет сопротивление, прикладывая к тестируемому объекту повышенное напряжение.

Мегаомметр

Если сопротивление низкое, то обмотку статора можно попробовать просушить, пропуская через него горячий воздух от строительного фена или поместив в печь. Если корпус двигателя из силумина, температура сушки выбирается такой, чтобы его не расплавить.

Если просушка не помогла или изоляция обмоток электродвигателя равна нулю, его вскрывают и осматривают. Хотя при любом результате осмотра: механическое повреждение обмоток статора, потемнение или обугливание обмотки – статор отправляется в перемотку. Перемотать самостоятельно асинхронный двигатель очень сложно.

Если причину отключения от защиты установить не удалось, возможно, в обмотке витковое замыкание. У трехфазного двигателя оно определяется сравнением сопротивлений обмоток по фазам. У однофазных сопротивление обмоток сравнивают с паспортными значениями. Но для этого недостаточно мультиметра – его точности не хватит, чтобы почувствовать разницу. Для измерений применяют специальные приборы – омметры с классом точности 0,5 и выше.

Замыкание между собой нескольких витков приводит к нагреву замкнутого участка. Иногда его можно определить по потемнению изоляции, иногда – только прибором. В любом случае потребуется перемотка статора.

Сгоревшая обмотка статора

Еще один дефект, требующий отправки статора двигателя в перемотку – обрыв обмотки. Его можно определить и мультиметром. Иногда обрыв можно устранить, найдя места соединений обмоточного провода с выводами и место соединения обмоток в звезду. Если контакт пропал там, то провода нужно зачистить и спаять снова.

Сгорел электродвигатель. Поиск причины

Техническая диагностика и наладка оборудования — большая ответственность. И вот представьте, что после ремонта агрегата и выполненной Вами балансировки через два дня сгорает электродвигатель. Ваши чувства? Думаю, как минимум неприятно. А когда Вам электрики говорят что причиной является заклинившие подшипники — это похоже на камень в Ваш огород. Можно согласиться и винить во всем неожиданно отказавшие подшипники (бывает же такое?), а можно провести собственное расследование и докопаться до коренной причины.

Как Вы поняли, в данной ситуации оказался я сам. Речь пойдет о приточном вентиляторе, балансировка которого описана в этой статье . Поскольку после балансировки я выполнял вибродиагностику подшипников и дефектов там не увидел, то в их неожиданный отказ я не верю. Пришло время поиска информации и ее анализа.

От владельца оборудования узнаю историю вентагрегата. Когда-то у него был дефект подшипника. После его замены вентилятор некоторое время проработал и сгорел электродвигатель. Причина — заклинили подшипники. Электродвигатель был отправлен на перемотку, подшипники заменены и, собственно, на измерения вибрации меня и вызвали. Повышенная вибрация, балансировка и вот опять. То есть проблема повторилась.

Вероятность механического дефекта крайне низка и надо смотреть в сторону электромагнитных проблем. В спектрах вибрации ничего интересного — только оборотная составляющая и ни о каких замыканиях обмотки, обгоревших стержнях и т.п. речи нет. Но кое-что мне не понравилось еще при балансировке — частота вращения 45,1 Гц. Частотный преобразователь? Цех-владелец заверяет что его нет. Увеличено скольжение из-за высокой нагрузки? Сопротивление в вентиляционной сети высокое (может клапан какой не открыли)? Ответ — нет. Неправильная схема подключения электродвигателя? Я не специалист в электрических делах, а консультироваться с электриками смысла нет, у них вопрос уже решен — подшипники.

Поиск информации в интернете на тему последствий при неправильной схеме подключения электродвигателя конкретных ответов не дал. И более того, на форумах электриков по данному вопросу наблюдаются ожесточенные дискуссии. Но большинство электриков реагирует так же как и у нас на предприятии — смотри шильдик и не забивай себе голову. Самое главное что удалось почерпнуть: при соединении «треугольником» электродвигатель развивает максимальную активную мощность, при соединении «звездой» при том же питающем напряжении активная мощность в 3 раза меньше. То есть можно предположить вариант перегрузки электродвигателя из-за низкой мощности на валу. Невольно вспомнился опыт наладки аспирационных установок (промышленная вентиляция для отвода пыли от мест перегрузки сыпучих веществ с ее последующим отделением в фильтрах или циклонах). Когда-то давно на одном из объектов Белгородской области была задача выполнить наладку по воздуху существующей сети. Проект был настолько неудачным, что необходимо было перекрыть диафрагмой всасывающую линию на 70%. При этом сопротивление сети, а соответственно и нагрузка на электродвигатель вентилятора, серьезно возросло, что за считанные минуты привело к сильному нагреву электродвигателя — его корпус стал просто огненным. Такое влияние перегрузки на электродвигатель прочно отложилось в моей памяти.

Поэтому смотрим паспорт на электродвигатель: 5,5 кВт, 2860 об/мин, схема подключения «треугольник». Кабель откинут, идем с коллегой посмотреть схему подключения в борно. А там «звездой». И на шильдике электродвигателя схема подключения «звездой». Интересненько. Чему верить, данным из паспорта или из шильдика? Думаю, лучше довериться логике. Двигатель при таком соединении имеет минимальную мощность на валу. При перегрузке обороты должны падать. Электродвигатель должен обороты поддерживать, соответственно увеличивать крутящий момент на валу. Чем сильнее нагрузка, тем выше должно быть скольжение (а оно у нас почти 5 Гц!). Все это влечет за собой увеличении токов в обмотках, а соответственно и тепловых потерь в ней. В статье про балансировку я писал о сильной термической деформации крыльчатки обдува электродвигателя после предыдущего отказа. Поэтому вероятной причиной отказа является перегрев обмотки из-за подключения «звездой». То есть, я бы доверился паспорту.

Такими вот мыслями я поделился с персоналом цеха-владельца вентилятора. А в ответ услышал, что двигатели производства WEG у них горят не впервый раз. На холодильных машинах была та же беда — из-за неправильной схемы подключения указанной на шильдиках сгорело несколько электродвигателей. Завод свою ошибку полностью признал, извинился и заменил двигатели. По информации завода произошел брак при производстве этих самых шильдиков.

В это время электрики докладывают руководству, что электродвигатель разобран и причиной отказа являются подшипники. Я, в свою очередь, иду на три идентичные вентиляционные установки, которые в работе.

Вентилятор со сгоревшим электродвигателем назовем вентилятором №1. Остальные №2, №3 и №4. Измеряю вибрацию и температуру статора.

Вибрация вентилятора №2 (виброскорость, мм/с):

Температура статора 65 °С.

Вибрация вентилятора №3 (виброскорость, мм/с):

Температура статора 66 °С.

Вибрация вентилятора №4 (виброскорость, мм/с):

Температура статора 57 °С.

По спектрам определяем частоты вращения (для вентилятора №1 взят спектр до балансировки):

Пересчитываем в об/мин:

Как видим, у сгоревшего вентилятора №1 было на 200 об/мин меньше.

Далее, отключаем вентилятор №2, разбираем электросхему и вскрываем борно. Схема подключения — «треугольник».

Проблема идентифицирована — заводской шильдик, в соответствии с которым выполнялось подключение электродвигателя №1, содержит неправильную информацию. Всю информацию компаную в справочку и отправляю руководству заинтересованных цехов.

Теперь необходимо идти в обитель электриков и взглянуть на разобранный электродвигатель. Версия электриков: произошло разрушение сепаратора подшипника №2, сам сепаратор выбил защитную шайбу подшипника и повредил обмотку статора.

Вот подшипник №2 с отсутствующей защитной шайбой (видно что подшипник черный от перегрева):

Вот выскочившая из подшипника часть сепаратора (видим следы перегрева):

Выбитая защитная шайба подшипника:

А вот что сепаратор натворил:

И у меня возникает вопрос. Защитная шайба отсутствует только со стороны подшипникового щита. Как сепаратор попал в обмотку? Со стороны обмотки шайба на месте:

Ответ электриков немного поразил — там шайба тоже вылетела, это мы ее обратно засунули. В голове немой вопрос — зачем?

Переходим к подшипнику №1 (фото с щитом и без него):

Видны следы высоких температур. Подшипник заклинен. Но память мне напоминает, что когда с коллегой ходили смотреть схему подключения, я ему показывал деформированную крыльчатку обдува при этом вращая ее.

Ну и вишенка на торте. Со стороны подшипника №1 между обмоткой статора и корпусом выскреб детали развалившегося сепаратора. На вопрос о том как это туда попало электрики ответить не смогли.

То ли меня обманывают, то ли что-то .

Порадовало другое. При общении электрики уже не столь категорично были настроены по поводу схемы подключения. Конечно, я все карты открывать не стал, а лишь посоветовал сходить и посмотреть как подключены такие же электродвигатели.

Какой можно подвести итог? Два варианта — перегрев обмотки привел к замыканию, либо к перегреву подшипников с дальнейшей историей о повреждении сепаратором обмотки статора (верится в это крайне слабо). Конечно, прежде всего надо признать свою вину. Должен был сразу искать причину частоты вращения 45,1 Гц, а не балансировать. Электрики тоже лопухнулись — когда дважды сгорает один и тот же двигатель продолжать перематывать обмотку и менять подшипники не есть хорошо. Ну и вина завода-производителя электродвигателей WEG без сомнений. Для меня это был интересный опыт поиска причины такого вот отказа и я рад с Вами им поделиться.

Рекомендуемые статьи на эту тему

Наиболее часто встречающиеся неисправности и ремонт синхронных машин

Повышенный нагрев активной стали статора. Нагрев активной стали статора может возникнуть из-за перегрузки синхронной машины, а также от замыкания в листах шихтовки сердечника при слабой прессовке на заводе-изготовителе. При слабой прессовке сердечника происходят микроподвижка листов шихтовки с частотой перемагничивания 100 Гц/с, а также повышенная вибрация активной стали.

В процессе вибрации активной стали происходит истирание изоляции листов. Листы с поврежденной изоляцией контактируют между собой и в образовавшемся стальном неизолированном пакете вихревые токи нагревают сердечник. При этом может произойти расширенное замыкание по всей расточке статора или местное.

В зависимости от площади замыкания в листах может возникнуть так называемый «пожар в железе», сильно перегревающий изоляцию и приводящий к ее повреждению. Это явление опасно в крупных синхронных машинах, особенно в турбогенераторах.

Избавляются от такого опасного явления в активной стали следующим образом:

• крупные синхронные машины имеют измерительные средства по току и мощности (амперметры и ваттметры), поэтому уровень нагрузки легко контролируется, и меры по снижению нагрузки можно принять быстро. Нагрев обмотки и активной стали контролируется с помощью термопар, заложенных в статор для замера температуры обмотки и сердечника;

• в случае замыкания активной стали, особенно местного характера, это явление обнаруживается в работающей машине только на слух. Возникает зудящая вибрация, и ее слышно приблизительно в том месте статора, где замкнута активная сталь. Для устранения этого явления машину следует разобрать. Обычно крупные синхронные двигатели изготовляют с удлиненными валами, что дает возможность снять щиты и сдвинуть статор, в котором можно работать.

Затем для уплотнения стали в зубцы забивают клинья из текстолита, промазанные одним из клеящих лаков (№ 88, МЛ-92 и др.). Перед расклиновкой зубцов активную сталь тщательно продувают сухим компрессорным воздухом.

Если по какой-либо причине возникло замыкание и оплавление железа в зубцах, поврежденные участки тщательно вырубают, зачищают, между листами заливают лак воздушной сушки и листы расклинивают. Если после этого зудящая вибрация не исчезает, следует повторить расклиновку до полного исчезновения вибрации активной стали.

В высоковольтных крупных машинах проверку качества ремонта и шихтовки листов проводят индукционным способом.

Перегрев обмотки статора. Наиболее частой причиной местных перегревов обмоток статоров синхронных машин являются витковые замыкания. При возникновении виткового замыкания в обмотке статора, компаундированной битумом, машина отключится максимальной защитой в связи с повышением тока в поврежденной фазе. В месте виткового замыкания битум расплавится, затечет между витки и изолирует их. Примерно через 30— 40 мин после того, как застынет битум, следует запустить синхронную машину. Многолетний опыт подтверждает благоприятный исход изложенного порядка ликвидации повреждения обмотки.

Однако такое восстановление изоляции статора нельзя считать надежным, хотя и восстановленная изоляция может длительное время надежно работать до остановки двигателя на плановый ремонт.

В статорных обмотках синхронных машин возможны неисправности, аналогичные неисправностям в обмотках асинхронных двигателей, как например, перегрузка по току при снижении напряжения в сети. В этом случае требуется повысить напряжение сети до номинального.

Перегрев обмотки возбуждения. В отличие от статорной обмотки синхронных машин обмотки возбуждения питаются постоянным током. Изменяя ток возбуждения в синхронной машине, можно регулировать коэффициент мощности. Ток возбуждения регулируют в пределах номинальных значений для каждого типа синхронных машин.

С увеличением тока возбуждения повышается перегрузочная способность синхронных двигателей, улучшается коэффициент мощности благодаря высоким компенсирующим способностям таких машин, повышается уровень напряжения в зоне их действия. Однако с увеличением тока в обмотке возбуждения повышается нагрев этой обмотки, а также увеличивается ток в статорной обмотке. Поэтому ток в обмотке возбуждения регулируют до такого уровня, при котором ток в обмотке статора становится минимальным, коэффициент мощности равным единице, а ток возбуждения находится в пределах номинального значения.

При замыкании в цепи обмотки возбуждения повышается температура обмотки, перегрев может оказаться недопустимым; возникает вибрация ротора, которая может оказаться тем сильнее, чем большая часть витков обмотки окажется замкнутой.

Возможность возникновения замыкания в обмотке возбуждения объясняется следующим. В результате усыхания и усадки изоляции катушек полюсов появляется подвижка катушек, в связи с этим корпусная и витковая изоляция истирается, что в свою очередь создает условия для возникновения замыкания между витками и на корпус полюса.

Повреждения обмотки возбуждения во время запуска синхронных двигателей. Иногда возникают повреждения изоляции обмотки возбуждения синхронных двигателей в начальный момент пуска. При замыкании обмотки возбуждения на корпус работа синхронного двигателя недопустима.

Для того чтобы понять причины появления неисправностей в процессе пуска синхронных двигателей, необходимо знать их устройство.

Статор и обмотки синхронного двигателя по конструкции аналогичны статору асинхронного двигателя. Синхронный двигатель отличается от асинхронного конструкцией ротора.

Ротор синхронного двигателя с частотой вращения до 1500 об/мин имеет явнополюсное исполнение, т. е. полюсы укрепляют на роторной звезде (ободе). Роторы быстроходных машин изготовляют неявнополюсными. В полюсных наконечниках в выштампованные отверстия вставлены медные или латунные стержни пусковой обмотки. На полюса (на корпусную изоляцию) насажены катушки обмотки возбуждения, соединенные последовательно между собой.

Обычно запуск синхронного двигателя с пусковой обмоткой производят в асинхронном режиме. Если обмотка возбуждения синхронного двигателя глухо соединена с возбудителем, то промежуточный аппарат для подачи возбуждения не требуется; машина входит в синхронизм, будучи возбужденной от постоянно подключенного возбудителя к обмотке возбуждения.

Однако есть схемы, особенно крупных машин, когда возбуждение подается от отдельно установленного возбудителя через коммутирующий аппарат-контактор, обычно трехполюсный. Такой контактор имеет следующую кинематику: два полюса с нормально открытыми контактами, а третий — с нормально закрытым контактом. Нормально закрытый контакт при включении контактора размыкается лишь тогда, когда замыкаются контакты нормально открытые, и наоборот, разомкнутся они тогда, когда замкнется нормально закрытый контакт. Во время регулировки контактов следует строго соблюдать порядок их замыкания и размыкания.

Такие требования к контактору подачи возбуждения вызваны тем, что если при пуске двигателя нормально открытый контакт контактора, через который обмотка возбуждения замкнута на сопротивление, окажется разомкнутым, изоляция катушек будет повреждена на корпус. Объясняется это следующим образом.

В момент включения ротор неподвижен и машина представляет собой трансформатор, вторичной обмоткой которого является обмотка возбуждения, на концах которой напряжение, пропорциональное числу витков, может достигнуть нескольких тысяч вольт и пробить изоляцию на корпус. В этом случае машину разбирают.

Если синхронный двигатель выполнен с удлиненным валом, статор сдвигают, поврежденный полюс снимают и ремонтируют поврежденную корпусную изоляцию. Затем полюс устанавливают на место, после чего проверяют мегомметром сопротивление изоляции относительно корпуса; отсутствие виткового замыкания остальной части обмотки возбуждения подачей переменного напряжения на контактные кольца. В случае возникновения виткового замыкания эта часть обмотки будет греться. Место замыкания можно легко обнаружить.

Неисправности в щеточном аппарате и контактных кольцах. В процессе эксплуатации синхронных двигателей в щеточном аппарате и контактных кольцах по различным причинам возникают неисправности. Основные из них следующие.

Интенсивный износ кольца на отрицательном полюсе объясняется переносом частиц металла на щетку. При износе контактного кольца на его поверхности появляются глубокие борозды щетки быстро изнашиваются; при замене новую щетку правильно по кольцу подогнать невозможно. Для ограничения износа кольца следует изменять полярность (т. е. менять местами подключение кабеля к траверсе щеткодержателя) с периодичностью один раз в 3 мес.

В результате электрохимических явлений под действием тока от гальванической пары при контакте щетки с неподвижным кольцом во влажной атмосфере на поверхности колец появляются шероховатые пятна, вследствие чего во время работы машины щетки интенсивно срабатываются и искрят. Способ устранения: кольца прошлифовать и отполировать.

Во избежание в дальнейшем появления пятен на поверхности колец, под щетки заводят (при длительной стоянке машины) прокладку из прессшпана.

При проверке щеточного аппарата выясняется, что часть щеток в обоймах щеткодержателей туго ходит, не касаясь контактных колец, и в работе не участвует. Оставшиеся в работе щетки, будучи перегружены, искрят и греются, т. е. интенсивно изнашиваются. Возможной причиной может быть следующее: щетки установлены в обоймы щеткодержателей плотно, без допусков; грязь, расклинивающая щетки, из-за чего они зависают в обоймах; слабое нажатие на щетки; плохая вентиляция щеточного аппарата; установлены щетки с высокой твердостью и большим коэффициентом трения.

Способы устранения: щетки должны соответствовать рекомендациям завода — изготовителя машины; новые щетки должны входить в обойму щеткодержателей с зазором 0,15—0,3 мм; давление на щетку регулируют в пределах 0,0175—0,02МПа/см2 (175—200 г/см2) с допустимой разницей давлений в пределах 10%; щеточный аппарат, изоляцию колец следует содержать в чистоте, периодически продувая сухим компрессорным воздухом; допустимое биение поверхности контактных колец должно быть в пределах 0,03—0,05 мм.

Неисправности в пусковой клетке ротора.

Пусковая клетка (обмотка) ротора (аналогичная беличьей клетке асинхронных двигателей) является неотъемлемой частью синхронных двигателей и предназначена для пуска их в асинхронном режиме.

Пусковая клетка находится в тяжелом пусковом режиме, нагреваясь до температуры 250 °С. При достижении частоты вращения 95 % пн в обмотку возбуждения подается постоянный ток, ротор полностью входит в синхронизм с вращающимся полом статора и частотой сети. В этом случае в пусковой клетке ток снижается до 0. Таким образом, за время разгона ротора синхронного двигателя в пусковой клетке, кроме указанной выше температуры, возникают электродинамические, а также центробежные силы, деформирующие стержни клетки и их соединения с короткозамкнутыми кольцами.

В ряде случаев при внимательном осмотре пусковых клеток обнаруживаются обрывы стержней, полные или начинающиеся, разрушение короткозамыкающих колец. Такие повреждения пусковой клетки отрицательно сказываются на пуске двигателя, который либо совсем невозможно пустить, либо он не разворачивается до номинальных оборотов. При этом сила тока во всех трех фазах одинакова.

Возникшие в пусковой клетке неисправности устраняют запайкой твердым припоем. Все места, подлежащие запайке, следует тщательно осмотреть, с противоположной стороны соединительной шины, проверить качество пайки стержней с помощью зеркала. Затем все повреждения тщательно расчистить и запаять.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: