Неисправности электродвигателей

Содержание

• Классификация неисправностей электродвигателей
  • Постоянного тока
  • Электрические проблемы
• Диагностика неисправностей
• Механические неисправности электродвигателя
• Возможные аварии
  • Техобслуживание
• Подведение итогов

Электродвигатель – устройство, основная функция которого – преобразование электрической энергии в механическое движение. Оно используется при комплектации различного оборудования, от бытовой техники, стиральных машин, миксеров, до огромных промышленных установок.

Работа устройства сопряжена с постоянными нагрузками, термическими, механическими, электрическими. Все они провоцируют износ, сокращают срок службы, могут привести к выходу из строя, необходимости ремонта. Каковы основные неисправности трехфазных асинхронных электродвигателей и приводов других типов? Как диагностировать их, обеспечить защиту?

Классификация неисправностей электродвигателей

Поломки можно представить несколькими группами, ориентируясь на причины, приводящие к их возникновению, последствия, особенности устранения, восстановления, ремонта. При проведении профилактического осмотра специалисту следует обратить внимание даже на косвенные признаки вероятного дефекта. Чем раньше обнаружена неисправность, тем ниже временные и денежные расходы, связанные с ее устранением.

Механические неисправности электродвигателя

Они объясняются конструктивными особенностями устройства, нагрузками, трением между подвижными элементами. По статистике, наиболее распространены следующие дефекты:

1. Износ подшипников. Задачи подшипников – уменьшение выраженности трения между вращающимися элементами, повышение КПД привода, эффективности расходования потребляемой энергии. Изношенные детали начинают заедать, теряют плавность вращения. КПД резко снижается, появляются посторонние шумы и вибрации, увеличивается опасность перегрева, полного выхода привода из строя. Подшипник – недорогая заменяемая деталь. При первых признаках неисправности требуется установка нового. Специалисты рекомендуют использовать подшипники высоких классов точности от проверенных марок. Такие запчасти долговечны, надежны, рассчитаны на интенсивные механические нагрузки, работают с минимальными уровнями вибраций и шума, вплоть до полного отсутствия.
2. Повреждения корпуса. Как правило, вызваны внешними ударными воздействиями, достаточными для разрушения или критических деформаций прочного металла. Также причинами могут быть ошибки при монтаже или изначально невысокое качество, недостаточная толщина.
3. Контакт ротора и статора. Прямое механическое взаимодействие указанных элементов недопустимо, оно провоцирует неработоспособность всей приводной системы. Причины: дефекты корпуса, износ или неправильный монтаж подшипников. Устранить такую неисправность крайне трудно, зачастую – невозможно.
4. Повреждение, смещение, деформация крыльчатки. Ее задача – формирование воздушного потока, отводящего избыточную тепловую энергию. Даже небольшие дефекты, деформации лопастей, отклонения от изначальной продольной оси крайне негативно сказываются на эффективности. Возникает перегрев, снижающий КПД, увеличивающий интенсивность износа, способный спровоцировать поломку мотора. Проблема особенно опасна при эксплуатации электродвигателей в жарком климате, помещениях со стабильно высокой температурой.
5. Засорение воздушной прослойки между ротором и статором. Посторонний предмет способен спровоцировать выраженную механическую нагрузку, разрушающую детали, нарушить нормальную циркуляцию воздуха, что чревато перегревом.
6. Неплотность посадки ротора на вал. Возникает из-за внешних воздействий, частой работы под максимальной нагрузкой, естественного износа, нарушениях технологии сборки. В таком случае наблюдаются отклонения от правильной оси вращения, мотор не развивает нужную мощность, может выйти из строя из-за выраженности колебаний и вибраций.

Электрические проблемы

1. Межвитковые замыкания. Причина – повреждения, истончение изоляционного материала на обмотке. Обнаружение дефекта требует использования измерительного оборудования. Мастеру нужно сравнить сопротивление и рабочие токи всех обмоток. Слишком высокие значения указывают на проблему. Также на межвитковые замыкания указывает перегрев, снижение КПД.
2. Замыкание между обмотками. Оно вызвано смещением из-за продолжительной работы, внешнего ударного, вибрационного воздействия. Опасный дефект, сопряженный с серьезным риском короткого замыкания и возгорания.
3. Замыкание обмотки на корпус. Опасная проблема, при которой электродвигатель продолжает работать, но может сильно ударить током при случайном прикосновении и отсутствии заземления. Иногда дефект не постоянен, проявляется только время от времени из-за смещения силовых элементов под нагрузкой.
4. Ошибки при подключении обмоток. Допускаются на стадиях ремонта или сборки силовой установки. Последствия – трудности при запуске, резкое снижение мощности и производительности, выраженный нагрев и опасность полного выхода из строя. Чтобы исключить неприятности, при подключении обмоток нужно ориентироваться на схемы и рекомендации, зафиксированные в техническом паспорте, эксплуатационной инструкции.
5. Обрыв обмоток. Данная неисправность равносильна пропаданию фазы. При наличии модуля защиты, он сработает, отключит мотор, защитив его от тяжелых повреждений. В противном случае – возможно повышение температуры, сопряженное с плавлением изоляции и другими серьезными последствиями.

Диагностика неисправностей

Для электродвигателей, как и для другой сложной техники, действует простое, но эффективное правило: проблему лучше не допустить, нежели экстренно устранять. Простейший метод диагностики – визуальный осмотр. Он не позволит найти скрытые дефекты, однако, достаточен, чтобы оценить состояние корпуса, подшипников. Эксплуатация привода недопустима при наличии серьезных корпусных повреждений. Если при осмотре обнаружена высохшая смазка в подшипниках, следует обновить, заменить ее. Сервисная манипуляция требует минимума времени, но отличается высокой эффективностью, уменьшает выраженность трения в подвижных механизмах, продлевает срок их службы, повышает КПД.

Более сложные методы диагностики таковы:

• Вибрационный контроль. Выраженные вибрации указывают на то разбалансировку вала, ослабление механических крепежей, высохшую смазку, износ или разрушение подшипников. Даже при небольшом превышении норм по вибрациям рекомендуется остановить электродвигатель, провести более тщательное исследование, заменить поврежденные элементы.
• Термография. Инструментальный метод, направленный на поиск высокотемпературных областей. Они свидетельствуют о проблемах с обмотками, подшипниками и другими компонентами электропривода, склонными к нагреву.
• Замеры электрических параметров, напряжения, тока. Фиксируют пробои изоляции, отсутствие нормального заземления, общий износ подвижных, токопроводящих элементов силовой установки.
• Замер шума. Шумы зачастую сопряжены с вибрациями. Громко работающий электродвигатель с высокой вероятностью имеет механическую поломку. Нужно проверить состояние смазки, подвижных компонентов, вала, подшипников.

Возможные аварии

Несвоевременное обнаружение неисправностей может привести к тяжелым поломкам. Одна из наиболее серьезных – заклинивание мотора, при котором критически увеличивается физическая нагрузка, подвижные элементы деформируются или разрушаются.

Недопустима эксплуатация электродвигателей в режимах, не соответствующих нормативам, предполагающих серьезные перегрузки по току и напряжения. Хорошо, если дело ограничится только небольшим перегревом и оплавлением изоляционного материала. В критической ситуации мотор не просто выходит из строя без возможности ремонта, но может воспламениться.

Способы защиты электродвигателя

Оснащение электродвигателей защитными средствами уменьшает риск серьезной поломки, не оставляющей возможности восстановления, повышает общий уровень безопасности. Классические решения – тепловые реле и мотор-автоматы. Они срабатывают при перегрузках по току по одной или нескольким фазам.

Мотор-автомат – более технологичное решение в сравнении с реле. Он независим, может выключить мотор в опасной ситуации, дополнительно защищает его от коротких замыканий.

Также защита обеспечивается следующими компонентами:

1. Электронные реле. Технологичные компоненты, основа которых – микропроцессор, с высокой точностью фиксирующий электрические параметры, силу тока, напряжение. При их значительных отклонениях от нормативов отправляется команда на обесточивание мотора, что исключает тяжелую поломку.
2. Термисторы. “Вторая защитная линия”, срабатывающая, если перегрузка осталась незамеченной. Компоненты просты, однако, максимально надежны и эффективны. Повышение температуры приводит к размыканию контактов, разрыву цепи питания и мгновенному отключению мотора.
3. Частотные преобразователи. Совершенные многофункциональные устройства, защищающие электродвигатель от большинства проблем, позволяющие также наладить высокоточное управление.

Техобслуживание

Надежный способ исключить поломки электродвигателей, добиться максимальной продолжительности их службы – своевременная профилактика. Базовый набор действий выглядит следующим образом:

1. Визуальный осмотр. Нужно сосредоточиться на деформациях, трещинах, вмятинах на корпусе. Также не лишне запустить мотор, послушать его. Тревожные признаки, указывающие на разбалансировку, износ подшипников, высыхание смазки – скрипы, шумы.
2. Термография. Недопустимы перегревы, вне зависимости от выраженности и локализации. Даже кратковременная работа под высокой температурой способна привести к серьезным повреждениям, устранение которых потребует огромных вложений.
3. Проверка изоляции. Она должна равномерно перекрывать токопроводящие элементы. Недопустимые дефекты – разрывы, недостаточная толщина.
4. Чистка. Чистый электродвигатель работает дольше и эффективнее. Химические загрязнения приводят к появлению и развитию коррозии, механические – увеличивают выраженность трения в подвижных элементах, что провоцирует интенсивный износ, снижает КПД.
5. Обновление смазки. Свежая чистая смазка значительно снимает коэффициент трения, подшипники вращаются легче, свободнее, мотор работает эффективнее, тише, ровнее.

При обнаружении дефектов электродвигателей проводится ремонт, специфика которого определяется тяжестью и характером поломок. В простейших случаях хватает балансировки вала, подтяжки крепежей, в сложных – приходится менять отдельные компоненты, вплоть до дорогих.

Подведение итогов

Представить современное промышленное производство и быт без электродвигателей невозможно. Список потенциальных неисправностей широк, но большинство из них устранимы. Для исключения сложных поломок, ремонт которых слишком дорог и сложен, рекомендуется своевременно обслуживать привод, контролировать его состояние.

Категорически рекомендовано и использование защитных модулей, контролирующих рабочие параметры, реагирующие на их отклонения, подающие команду на экстренное отключение. Указанные правила актуальны для электродвигателей независимо от класса, коллекторных, асинхронных, инверторных, мощности, эксплуатационной специфики.