Наиболее распространенные неисправности электрической части - короткие замыкания внутри обмоток электродвигателя и между ними, замыкания обмоток на корпус, а также обрывы в обмотках или во внешней цепи (питающие провода и пусковая аппаратура).
В результате указанных неисправностей электродвгателей
могут иметь место: отсутствие возможности пуска электродвигателя; опасный нагрев его обмоток; ненормальная частота вращения электродвигателя; ненормальный шум (гудение и стук); неравенство токов в отдельных фазах.
Причины механического характера, вызывающие нарушение нормальной работы электродвигателей, чаще всего наблюдаются в неправильной работе подшипников: перегрев подшипников, вытекание из них масла, появление ненормального шума.
Основные виды неисправностей в электродвигателях и причины их возникновения.
Асинхронный электродвигатель не включается (перегорают предохранители или срабатывает защита). Причиной этого в электродвигателях с контактными кольцами могут быть закороченные положения пускового реостата или контактных колец. В первом случае необходимо пусковой реостат привести в нормальное (пусковое) положение, во втором - поднять приспособление, закорачивающее контактные кольца.
Включить электродвигатель не удается также из-за короткого замыкания в цепи статора. Обнаружить короткозамкнутую фазу можно на ощупь по повышенному нагреву обмотки (ощупывание следует производить, отключив предварительно электродвигатель от сети); по внешнему виду обуглившейся изоляции, а также измерением. Если фазы статора соединены в звезду, то измеряют величины токов, потребляемых из сети отдельными фазами. Фаза, имеющая короткозамкнутые витки, будет потреблять ток больший, чем неповрежденные фазы. При соединении отдельных фаз в треугольник токи в двух проводах, подключенных к дефектной фазе, будут иметь большие значения, чем в третьем, который соединяется только с неповрежденными фазами. При измерениях пользуются пониженным напряжением.
При включении асинхронный электродвигатель не трогается с места. Причиной этого может быть обрыв одной или двух фаз цепи питания. Для определения места обрыва сначала осматривают iiсе элементы цепи, питающей электродвигатель (проверяют целость предохранителей). Если при внешнем осмотре обнаружить обрыв фазы не удается, то мегомметром выполняют необходимые измерения. Для чего статор предварительно отключают от питающей сети. Если обмотки статора соединены в звезду, то один конец мегомметра соединяют с нулевой точкой звезды, после чего вторым концом мегомметра касаются поочередно других концов обмотки. Присоединение мегомметра к концу исправной фазы даст нулевое показание, присоединение к фазе, имеющей обрыв, покажет большое сопротивление цепи, т. е. наличие в ней обрыва. Если нулевая точка звезды недоступна, то двумя концами мегомметра касаются попарно всех выводов статора. Прикосновение мегомметра к концам исправных фаз покажет нулевое значение, прикосновение к концам двух фаз, одна из которых - дефектная, покажет большое сопротивление, т. е. обрыв в одной из этих фаз.
В случае соединения обмоток статора в треугольник необходимо обмотку разъединить в одной точке, после чего проверить целость каждой фазы в отдельности.
Фазу, имеющую обрыв, иногда обнаруживают на ощупь (остается холодной). Если обрыв произойдет в одной из фаз статора по время работы электродвигателя, он будет продолжать работать, но начнет гудеть сильнее, чем в обычных условиях. Отыскивать поврежденную фазу так, как это указано выше.
При работе асинхронного двигателя происходит сильный нагрев обмоток статора. Такое явление, сопровождаемое сильным гудением электродвигателя, наблюдается при коротком замыкании в какой-либо обмотке статора, а также при двойном замыкании обмотки статора на корпус.
Работающий асинхронный электродвигатель
начал гудеть. При этом его скорость и мощность снижаются. Причиной нарушения режима работы электродвигателя является обрыв одной фазы.
При включении двигателя постоянного тока он не трогается с места. Причиной этого могут служить перегорание предохранителей, обрыв в цепях питания, обрыв сопротивлений в пусковом реостате. Сначала внимательно осматривают, затем проверяют с помощью мегомметра или контрольной лампы напряжением не выше 36 В целость указанных элементов. Если указанным путем не удается определить место обрыва, переходят к проверке целости обмотки якоря. Обрыв в обмотке якоря чаще всего наблюдается в местах соединений коллектора с секциями обмотки. Измеряя падения напряжения между коллекторными пластинами, находят место повреждения.
Другой причиной указанного явления может быть перегрузка электродвигателя. Проверить это можно с помощью пуска электродвигателя вхолостую, предварительно разобщив его с приводным механизмом.
При включении электродвигателя постоянного тока перегорают предохранители или срабатывает максимальная защита. Закороченное положение пускового реостата может быть одной из причин указанного явления. В этом случае реостат переводят в нормальное пусковое положение. Это явление может наблюдаться также при слишком быстром выводе рукоятки реостата, поэтому при повторном включении электродвигателя реостат выводят более медленно.
При работе электродвигателя наблюдается повышенный нагрев подшипника. Причиной повышенного нагрева подшипника может быть недостаточная величина зазора между шейкой вала и вкладышем подшипника, недостаточное или лишнее количество масла в подшипнике (проверяют уровень масла), загрязнение масла или применение масла несоответствующих марок. В последних случаях масло заменяют, промыв предварительно подшипник бензином.
При пуске или во время работы электродвигателя из зазора между ротором и статором появляются искры и дым. Возможной причиной этого явления может быть задевание ротора за статор. Это происходит при значительном срабатывании подшипников.
При работе электродвигателя постоянного тока наблюдается искрение под щетками. Причинами такого явления могут служить неправильный подбор щеток, слабое нажатие их на коллектор, недостаточно гладкая поверхность коллектора и неправильное расположение щеток. В последнем случае необходимо передвинуть щетки, расположив их на нейтральной линии.
При работе электродвигателя наблюдается усиленная вибрация, которая может появляться, например, из-за недостаточной прочности закрепления электродвигателя на фундаментной плите. Если вибрация сопровождается перегревом подшипника, это указывает на наличие осевого давления на подшипник.
Таблица 1. Неисправности асинхронных электродвигателей и способы их устранения
Неисправность | Возможная причина | Способ устранения |
Щетки искрят, некоторые щетки и их арматура сильно нагреваются и обгорают | Щетки плохо пришлифованы | Пришлифовать щетки |
Щетки не могут свободно двигаться в обойме щеткодержателя - мал зазор | Установить нормальный зазор между щеткой и обоймой О,2-О,3 мм |
|
Загрязнены или замаслены контактные кольца и щетки | Очистить бензином кольца и щетки и устранить причины загрязнения |
|
Контактные кольца имеют неровную поверхность | Обточить или отшлифовать контактные кольца |
|
Слабо прижаты щетки к контактным кольцам | Отрегулировать нажатие щеток |
|
Неравномерное распределение тока между щетками | Отрегулировать нажатие щеток, проверить исправность контактов Траверс, токопроводов, щеткодержателей |
|
Равномерный перегрев активной стали статора | Напряжение сети выше номинального | Снизить напряжение до номинального; усилить вентиляцию |
Повышенный местный нагрев активной стали при холстом ходе и номинальном напряжении | Между отдельными листами активной стали имеются местные замыкания | Удалить заусеницы, устранить замыкание и обработать листы изоляционным лаком |
Нарушено соединение между стяжными болтами и активной сталью | Восстановить изоляцию стяжных болтов |
|
Двигатель с фазным ротором не развивает номинальной частоты вращения с загрузкой | Плохой контакт в пайках ротора | Проверить все пайки ротора. В случае отсутствия неисправностей при наружном осмотре проверку паек проводят методом падения напряжения |
Обмотка ротора имеет плохой контакт с контактными кольцами | Проверить контакты токопроводов в местах соединения их с обмоткой и контактными кольцами |
|
Плохой контакт в щеточном аппарате. Ослабли контакты механизма для короткого замыкания ротора | Прошлифовать и отрегулировать нажатие щеток |
|
Плохой контакт в соединениях между пусковым реостатом и контактными кольцами | Проверить исправность контактов в местах присоединения соединительных проводов к выводам ротора и пускового реостата |
|
Двигатель с фазным ротором идет в ход без нагрузки - при разомкнутой цепи ротора, а при пуске в ход с нагрузкой не развивает оборотов | Короткое замыкание между соседними хомутиками лобовых соединений или в обмотке ротора | Устранить касание соседних хомутиков |
Обмотка ротора в двух местах заземлена | После определения короткозамкнутой части обмотка поврежденные катушки заменить новыми |
|
Двигатель с короткозамкнутым ротором не идет в ход | Перегорели предохранители, неисправен автоматический выключатель, сработало тепловое реле | Устранить неисправности |
При пуске двигателя происходит перекрытие контактных колец электрической дугой | Контактные кольца и щеточный аппарат загрязнены | Провести очистку |
Повышенная влажность воздуха | Провести дополнительную изоляцию или заменить двигатель другим, соответствующим условиям окружающей среды |
|
Обрыв в соединениях ротора и в самом реостате | Проверить исправность соединения |
С каждым годом бензиновые двигатели все больше и больше вытесняются электромоторами, устанавливаемыми на новом типе машин, именуемом электромобилями. Однако, как и двигатели внутреннего сгорания, электрические силовые агрегаты могут ломаться, вызывая проблемы в функционировании транспортного средства. Основная масса неисправностей электродвигателя возникает вследствие сильного износа деталей механизма и старения материалов, что подкрепляется неправильной эксплуатацией такого автомобиля. Причин появления характерных неполадок может быть множество, и о некоторых (наиболее распространенных) мы Вам сейчас расскажем.
Причины неисправности электродвигателя
Все возможные неисправности двигателя электромобиля можно разделить на механические и электрические. К причинам механических неполадок относят перекосы корпуса электромотора и его отдельных деталей, ослабление креплений и повреждения поверхности составляющих элементов или их формы. Кроме того, частой проблемой является перегрев подшипников, вытекание из них масла и появление ненормального рабочего шума. К наиболее типичным неисправностям электрической части приписывают короткие замыкания внутри обмоток электромотора, а также между ними, замыкания обмоток на корпус и обрывы в обмотках или во внешней цепи, то есть в питающих проводах и пусковой аппаратуре.
В результате появления тех или иных неполадок, в работе транспортного средства могут наблюдаться следующие сбои: невозможность запуска мотора, опасное нагревание обмоток, ненормальная частота вращения электродвигателя, неприродный шум (гул или стук), неравное значение силы тока в отдельных фазах.
Типичные неполадки в работе электродвигателя
Давайте рассмотрим поломки электродвигателей более детально, определив их возможные причины.
Электродвигатель переменного тока
Проблема: при подключении к сети питания электромотор не развивает номинальной частоты вращения и издает неприродные звуки, а при прокручивании вала рукой наблюдается неравномерность в работе. Причиной такого поведения, скорее всего, является обрыв двух фаз при соединении обмоток статора треугольником, или обрыв при соединении звездой.
Если ротор двигателя не вращается, издает сильный гул и нагревается выше допустимого уровня, с уверенностью можно утверждать, что виной тому обрыв фазы статора. Когда двигатель гудит (особенно при попытке запуска), а ротор хоть медленно, но вращается, зачастую причиной появления проблемы является обрыв в фазе ротора.
Бывает, что при номинальной нагрузке на валу электродвигатель устойчиво работает, но частота его вращения несколько меньше номинальной, а ток в одной из фаз статора увеличен. Как правило, это является следствием обрыва в фазе при соединении обмоток треугольником.
Если на холостом ходу электродвигателя присутствуют местные перегревы активной стали статора, то это значит, что из-за порчи межлистовой изоляции или выгорания зубцов вследствие повреждения обмотки листы сердечника статора замкнулись между собой.
При перегреве обмотки статора в отельных местах, когда двигатель не может развить номинального момента и сильно гудит, причину такого явления следует искать в витковом замыкании одной фазы обмотки статора или межфазном замыкании в обмотках.
Если весь электродвигатель перегревается равномерно, то неисправен вентилятор системы вентиляции, а перегрев подшипников скольжения с кольцевой смазкой обусловлен односторонним притяжением роторов (из-за чрезмерной выработки вкладыша) или плохим прилеганием вала к вкладышу. Когда перегревается подшипник качения, издавая при этом ненормальный шум, вполне вероятно, что причина этого кроется в загрязнении смазки, чрезмерном износе тел качения и дорожек или в неточной центровке валов агрегата.
Стук в подшипнике скольжения и в подшипнике качения объясняется серьезным износом вкладыша или разрушением дорожек и тел качения, а повышенная вибрация – это следствие нарушения балансировки ротора из-за взаимодействия со шкивами и муфтами, либо же результат неточной центровки валов агрегата и перекоса соединительных полумуфт.
Электродвигатель постоянного тока также может иметь свои характерные неисправности:
Под серьезной нагрузкой якорь машины может не вращаться, а если попытаться развернуть его внешним усилием, то двигатель будет работать «вразнос».
Причины: плохой контакт или полный обрыв цепи возбуждения, межвитковые или короткие замыкания внутри обмотки независимого возбуждения.
В условиях номинальных значений напряжения сети и тока возбуждения частота вращения якоря может быть меньше или больше установленной нормы. В этом случае виновниками такой ситуации являются щетки, сдвинутые с нейтрального положения по направлению вращения вала или против него.
Может быть и такое, что щетки одного знака искрят немного сильнее, нежели щетки другого знака. Возможно, по окружности коллектора расстояния между рядами щеток не одинаковые, или присутствует межвитковое замыкание в обмотках одного из основных или дополнительных «плюсов». Если к искрению щеток добавляется еще и почернение пластин коллектора, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга, то виновником такой ситуации, скорее всего, является плохой контакт или короткое замыкание в обмотке якоря. Также, не стоит забывать и о возможности обрыва в катушке якоря, присоединенной к почерневшим пластинам.
В тех случаях, когда темнеет лишь каждая вторая-третья пластина коллектора, причиной неисправности может быть ослабшая прессовка коллектора или выступивший миканит изоляционных дорожек. Щетки могут искрить даже при нормальном нагревании мотора и полностью исправном щеточном аппарате, что объясняется недопустимым износом коллектора.
Причинами повышенного искрения щеток, перегрева коллектора и потемнения его большей части обычно выступают дорожки изоляции (говорят – коллектор «бьет»). При вращении якоря мотора в разных направлениях щетки тоже искрят с различной интенсивностью. Тут причина одна – смещение щеток с централи.
Если на коллекторе наблюдается повышенное искрение щеток, то стоит проверить плотность их прилегания, а также провести диагностику на предмет наличия дефектов рабочей поверхности щеток.
Кроме того, причина может заключаться в неодинаковом давлении щеток или в их заклинивании в щеткодержателе.
Естественно, при обнаружении любой из перечисленных проблем ее необходимо грамотно устранить, но довольно часто сделать это могут только высококвалифицированные специалисты.
Устранение неисправностей электродвигателя
Качественный капитальный ремонт электродвигателей можно произвести только на специализированных предприятиях. В ходе выполнения текущих ремонтных работ выполняется разборка силового агрегата и последующая частичная замена износившихся деталей. Давайте рассмотрим порядок выполнения всех действий на примере асинхронного электрического мотора.
На начальном этапе с помощью винтового съемника со шкива электродвигателя снимают шкив или полумуфту. После этого нужно открутить болты крепления кожуха вентилятора и снять его. Дальше, используя все тот же винтовой съемник, надо отвернуть стопорный винт и снять сам вентилятор. При необходимости, этим же инструментом можно снять с вала двигателя и подшипники, а затем, отвернув болты крепления, демонтировать и их крышки.
После этого следует выкрутить болты крепления подшипниковых щитов и легкими ударами молотка через деревянную прокладку снять эти щиты. Чтобы не повредить сталь и обмотки, в воздушный зазор помещают картонную прокладку, на которую опускают ротор. Сборка электромотора проводится в обратном порядке.
После выполнения ремонтных работ (особенности проведения зависят от характера поломки) электродвигатель следует протестировать. Для этого просто проверните ротор, взявшись за шкив, и если сборка выполнена правильно, то агрегат должен легко вращаться. Если все нормально, двигатель устанавливают на место, подключают к сети и проверяют работоспособность в режиме холостого хода, после чего мотор подсоединяют к валу станка и снова тестируют.
Давайте рассмотрим варианты устранения неисправностей электродвигателя на примере некоторых характерных поломок.
Итак, представим себе, что мотор не запускается из-за отсутствия напряжения в сети, отключения автомата или перегорания предохранителей. Наличие напряжения можно проверить при помощи специального устройства – вольтметра переменного тока, обладающего шкалой 500 В, или же используя низковольтный индикатор. Устранить проблему можно путем замены перегоревших предохранителей. Обратите внимание! Если хотя бы один предохранитель перегорает, двигатель будет издавать характерный гул.
Обрыв фазы обмотки статора можно обнаружить с помощью мегомметра, но перед этим следует освободить все концы обмоток мотора. Если внутри фазы обмотки обнаружен обрыв, то двигатель придется отправить в профессиональный ремонт. Допустимой нормой понижения напряжения на зажимах двигателя при его запуске принято считать показатель в 30% от номинального значения, который обусловлен потерями в сети, недостаточной мощностью трансформатора или его перегрузкой.
Если Вы заметили снижение напряжения на зажимах электромотора, необходимо выполнить замену питающего трансформатора или же увеличить сечение проводов подводящей линии. Отсутствие контакта сети питания в одной из обмоток статора (выпадение фазы) вызывает увеличение тока в обмотках элемента и снижение количества оборотов. Если Вы оставите двигатель работать на двух обмотках, то он просто сгорит.
Помимо перечисленных электрических неполадок, электродвигатели могут страдать и от неисправностей механического характера. Так, причиной чрезмерного нагревания подшипников часто становится неправильная сборка этих деталей, плохая центровка мотора, загрязнение подшипников или слишком сильный износ шариков и роликов.
В любом случае, прежде чем переходить к непосредственным действиям, следует провести полную диагностику электродвигателя и взаимодействующих с ним деталей. Процедура осмотра начинается с проверки аккумуляторной батареи
, и если она находится в исправном состоянии, тогда следующий шаг – это проверка поступления питания на электросхему контроллера (ЭБУ, который управляет скоростью вращения электродвигателя). Вполне возможно, что на отрезке пути от аккумулятора до платы Вы обнаружите обрыв проводов. Поломка электронной платы – явление нечастое, но если имеются хотя бы малейшие сомнения насчет ее исправности, то лучше сразу визуально оценить состояние детали. Если имел место сильный нагрев элементов платы, Вы сразу обнаружите почерневшие и вздувшиеся участки с возможными подтеками.
В том случае, когда автовладелец обладает хотя бы минимальными знаниями в области электроники, он может самостоятельно проверить предохранители, полупроводниковые детали (вроде диодов и транзисторов), все контакты, емкости и качество пайки.
Когда во включенном состоянии на выходе ЭБУ имеется рабочее напряжение, то, как правило, причину неисправности стоит искать в самом электродвигателе. Сложность ремонта агрегата зависит от конкретной неисправности и типа механизма. Так, при обследовании электромоторов переменного тока с роторным питанием, прежде всего, необходимо проверить контактные щетки , ведь именно они чаще всего являются причиной поломок двигателей указанного типа. После этого следует проверить обмотки на наличие обрыва или короткого замыкания. В случае обрыва тестер не покажет никакого значения сопротивления, а при коротком замыкании – показатель сопротивления будет соответствовать нулю или единице Ома.
Обнаружив неисправность, ее, конечно же, нужно устранить. Сделать это можно либо путем ремонта и замены вышедших из строя частей (например, щетки), либо посредством замены всего мотора на исправный аналог.
в них по разным причинам возникают неисправности, которые могут привести к перерывам в работе станков и других производственных механизмов. Для того чтобы такие перерывы возможно меньше сказывались на выполнении предприятием производственных планов, необходимо уметь быстро найти причину неисправности и устранить ее.Необходимость в быстрейшем устранении повреждений обусловливается также и тем, что работа электродвигателя, имеющего небольшое повреждение, может привести к развитию повреждения и необходимости более сложного ремонта.
Чтобы определить объем ремонта асинхронного электродвигателя , необходимо выявить характер его неисправностей. Неисправности асинхронного двигателя разделяют на внешние и внутренние.
К внешним неисправностям относятся:
- обрыв одного или нескольких проводов, соединяющих асинхронный двигатель с сетью, или неправильное соединение;
- перегорание плавкой вставки предохранителя;
- неисправности аппаратуры пуска или управления, пониженное или повышенное напряжение питающей сети;
- перегрузка асинхронного двигателя;
- плохая вентиляция.
Внутренние неисправности асинхронного двигателя могут быть механическими и электрическими.
Механические повреждения:
- нарушение работы подшипников;
- деформация или поломка вала ротора (якоря);
- разбалтывание пальцев щеткодержателей;
- образование глубоких выработок («дорожек») на поверхности коллектора и контактных колец;
- ослабление крепления полюсов или сердечника статора к станине; обрыв или сползание проволочных бандажей роторов (якорей);
- трещины и подшипниковых щитах или в станине и др.
Электрические повреждения:
- межвитковые замыкания;
- обрывы в обмотках;
- пробой изоляции на корпус;
- старение изоляции;
- распайка соединений обмотки с коллектором;
- неправильная полярность полюсов;
- неправильные соединения в катушках и др.
Наиболее распространенные неисправности асинхронных электродвигателей :
- Перегрузка или перегрев статора электродвигателя - 31%.
- Межвитковое замыкание - 15%.
- Повреждения подшипников - 12%.
- Повреждение обмоток статора или изоляции - 11%.
- Неравномерный воздушный зазор между статором и ротором - 9%.
- Работа электродвигателя на двух фазах - 8%.
- Обрыв или ослабление крепления стержней в беличьей клетке - 5%.
- Ослабление крепления обмоток статора - 4%. 9. Дисбаланс ротора электродвигателя - 3%. 1
- Несоосность валов - 2%.
Ниже приведено краткое описание некоторых неисправностей в электродвигателях, возможные причины их возникновения.
Двигатель при пуске не вращается 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 вращаться, 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 Uном. 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 вращается при разомкнутой цепи фазного ротора. Причина неисправности - короткое замыкание в обмотке ротора. При включении двигатель медленно вращается, 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.
Двигатель не идет в ход в результате перегорания предохранителей в обмотке якоря, обрыва обмотки сопротивления в пусковом реостате или нарушения контакта в подводящих проводах. Обрыв обмотки сопротивления в пусковом реостате обнаруживают контрольной лампой или мегомметром.
Заводы-изготовители электродвигателей в своих инструкциях по эксплуатации обычно приводят перечень основных неисправностей, которые могут иметь место при работе электродвигателя, и дают рекомендации по их устранению.
Асинхронные электродвигатели больше остальных распространены на производстве и часто встречаются в быту. С их помощью приводят в движение различные станки: токарные, фрезерные, заточные, грузоподъемные механизмы, такие как лифт или подъемный кран, а также различного рода вентиляторы и вытяжки. Такая популярность обусловлена низкой стоимостью, простотой и надежностью этого типа привода. Но случается так, что и простая техника ломается. В этой статье мы рассмотрим типовые неисправности асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.
Виды неисправностей асинхронных двигателей
Неисправности можно разделить на три группы:
Греется двигатель;
Не вращается или не нормально вращается вал;
Шумит, вибрирует.
При этом корпус двигателя может греться полностью или какое-то отдельное место на нем. И вал электродвигателя может не сдвигаться с места совсем, не развивать нормальные обороты, перегреваться его подшипники, издавать ненормальные для его работы звуки, вибрировать.
Но для начала освежите в памяти его конструкцию, а в этом вам поможет иллюстрация ниже.
Причины неисправностей также можно разделить на две группы:
Электрические;
Механические.
Большинство неисправностей - путем сравнения токов фаз и номинального тока, и другими измерительными приборами. Рассмотрим типовые неисправности.
Не запускается электродвигатель
При подаче напряжения двигатель не начал вращаться и ни издаёт никаких звуков и вал не "пытается" сдвинуться с места. В первую очередь проверяют приходит ли питание на двигатель. Сделать это можно либо вскрыв борно двигателя и измерив в местах подключения питающего кабеля, либо измерив напряжение на питающем рубильнике, контакторе, пускателе или автоматическом выключателе.
Однако если есть напряжение на клеммах двигателя - значит вся линия в норме.
Измерив напряжение в начале линии - на автомате вы узнаете только то, что напряжение подано, а оно может и не дойти до конечного потребителя в результате обрывов кабеля, плохого соединения по всей его длине или из-за неисправных , а также слаботочных цепей.
Если вы убедились, что напряжение приходит на двигатель, дальнейшая его диагностика заключается в прозвонке обмоток на предмет обрыва. Проверять целостность обмотки нужно , так вы заодно и проверите пробой на корпус. Можно прозвонить обмотки и , но такая проверка не считается точной.
Чтобы проверить обмотки, не позванивая их и не вскрывая борно двигателя можно воспользоваться токовыми клещами. Для этого измеряют ток в каждой из фаз.
Если обмотки двигателя соединены звездой и при этом оборваны две обмотки - тока не будет ни в одной из фаз. При обрыве в одной из обмоток вы обнаружите что ток есть в двух фазах, и он повышен. При подключении по схеме треугольника даже при перегорании двух обмоток в двух из трёх фазных проводов будет протекать ток.
При обрыве в одной из обмоток двигатель может не запускаться под нагрузкой, или запускать, но медленно вращаться и вибрировать. Ниже изображен прибор для измерения вибраций двигателя.
Если обмотки исправны, а ток при измерении повышен и при этом выбивает автомат или перегорает предохранитель - наверняка заклинен вал или исполнительный механизм приводимый им в движение. Если это возможно - после отключения питания вал пытаются провернуть от руки, при этом нужно отсоединить его от приводимого в движение механизма.
Когда вы определите, что не вращается именно вал двигателя - проверяют подшипники. В электродвигателях устанавливают либо подшипники скольжения, либо подшипники качения. Изношенные втулки (подшипники скольжения) проверяют на наличие смазки, если втулки не имеют внешних изъянов - возможно просто их смазать, предварительно очистив от пыли, стружки и других загрязнений. Но так случается редко, да и такой способ ремонта актуален скорее для маломощных двигателей бытовой техники. В мощных двигателях подшипники чаще просто заменяют.
Проблемы с пониженными оборотами, нагревом, неподвижностью вала и повышенным износом подшипника могут быть связаны с неравномерной нагрузкой на вал, его перекосом, деформации и пригибанию. Если первых два случая исправимы правильной установкой вала или исполнительного механизма, а также снижением нагрузки, то деформация и провисание средней части вала требует его замены или сложного ремонта. Это особо часто возникает в мощных электродвигателях с длинным валом.
При износе одного из подшипников часто вал "закусывает". При этом в результате расширения металла из-за нагрева при трении вал может сначала начинать вращение, но либо не набрать полную скоростью, а в особо запущенном случае и вовсе остановится.
Подшипники качения также требуют регулярной набивки смазки и изнашиваются в процессе работы, особенно быстро если смазки мало или она загрязнена.
Двигатель греется
Первой причиной нагрева двигателя являются проблемы с системой охлаждения. При такой неисправности корпус электродвигателя нагревается полностью. В большинстве двигателей используется воздушное охлаждение. Для этого корпуса выполняются с оребрением, а с одной из сторон на валу устанавливают вентилятор охлаждения, воздушный поток которого направляется с помощью кожуха вдоль ребер.
При повреждении вентилятора, или если он, например, слетит с вала - возникает проблема перегрева. В мощных двигателях используют жидкостную систему охлаждения. Кроме того, бывают двигатели и без вентиляторов - охлаждаемый за счет естественной конвекции.
Если вентилятор в норме нужно продолжать диагностику.
При нагреве двигателя следует проверять, нагрев подшипников. Для этого рукой ощупывают поверхность корпуса со стороны задней крышки (где нет выступающих вращающихся валов - техника безопасности превыше всего).
Если крышки подшипников горячее чем другие части поверхности корпуса - нужно проверить наличие и состояние смазки в них, а при использовании вкладышей - заменить их.
В случае, когда замена смазки в шариковом подшипнике не исправила ситуации также следует заменить их.
Локальный нагрев корпуса - ситуация при которой какой-то его участок явно горячее всех остальных, наблюдается при межвитковых замыканиях. В таких случаях диагностику проводят с помощью токовых клещей - сравнивают токи в фазах. Если в одной из фаз ток явно превышает токи в остальных фазах - тогда неисправность обмоток электродвигателя подтверждается. В этом случае ремонт заключается в частичной или полной перемотке статора.
Повышенный нагрев асинхронного электродвигателя может возникать и при замыкании пластин статора.
Двигатель вибрирует, шумит и издает ненормальные звуки
Шум двигателя также может быть связан также с износом подшипников. Вы наверняка замечали, как и кухонные электроприборы - причина именно в этом. Вибрации вала возникают при его осевом сдвиге и деформации о которой мы говорили ранее.
Также возможны вибрации, шум или перегрев активной стали если ротор при вращении касается статора. Это происходит либо при пригибании ротора, либо при повреждении пластин статора. В последнем случае его разбирают и пластины перепрессовуют. Место касания пластин можно найти по неровностям или оно будет отполировано ротором.
Заключение
Мы рассмотрели ряд неисправностей электродвигателя, как их устранить и причины возникновения. Эксплуатация перегревающегося двигателя чревата преждевременным выходом из строя изоляции обмоток. После длительного простоя нельзя запускать двигатель не измерив сопротивление между обмотками и корпусом с помощью мегаомметра.
Нормальным считается сопротивление изоляции порядка 1 МОма на 1 кВ питающего напряжения. То есть пригодным для эксплуатации в сети с напряжением 380 В можно считать двигатель у которого сопротивление изоляции обмоток не меньше чем 0,5 МОм. В противном случае вы рискуете повредить его. Если сопротивление изоляции меньше двигатель просушивают, часто снимая с него кожух или заднюю крышку. В процессе эксплуатации сопротивление обмотки постепенно увеличивается - из-за испарения влаги при нагреве.
При соблюдении режима работы, правил эксплуатации и обслуживания, а также нормального электропитания асинхронный двигатель служит долго, часто в разы перерабатывая свой ресурс. При этом основной ремонт заключается в смазке и замене подшипников.
В процессе неправильной транспортировки, монтажа и эксплуатации электродвигатель может выйти из строя. Поломки возможны, если не соблюдаются правила технической эксплуатации и из-за износа деталей.
В первом случае для ликвидации неисправностей нужно быстро найти причину и ликвидировать ее, проведя небольшой ремонт. А вот технология ремонта электродвигателей во втором случае — процесс сложный: это капитальный ремонт. Но оптимальным будет постоянное наблюдение за работой двигателя — так называемый профилактический осмотр.
Ищите причину в некачественных работах по спайке контактов в цепи ротора, поэтому обследуйте качество всех паек обмотки — неисправные перепаяйте, а также перепаяйте те, что внушают опасения.
Перегрев статора
Если происходитравномерный перегрев активной стали статорапри этом имеет номинальное значение, то причиной может служить напряжение сети, которое может быть выше номинального, или неисправность вентилятора. Причину неисправности можно устранить достаточно легко: снижением нагрузки или усилением двигателя, который стоит на вентиляторе. Для этого нужно отремонтировать вентилятор, сняв с него защитный кожух. А вот если перегрев неравномерный, то причин может быть несколько:
- пробой в обмотке статора или замыкание на корпус, что приводит к выгоранию зубцов, а также к их оплавлению;
- произошло замыкание между некоторыми пластинами, которое могли вызвать заусенцы, а также прикосновение ротора к корпусу статора.
Для того чтобы осуществить ремонт статора электродвигателя, нужно вырезать неисправные элементы, удалить заусенцы. Затем изолировать лист один от другого с помощью слюды или специального картона, изоляцией которого служит изоляционный лак. Разъединить те листы, которые соединены, и отлакировать их. Если повреждений слишком много, то проводят перешихтовку с переизолировкой всех стальных листов и перематывают статор.При равномерном перегреве обмотки статора возможно неправильно соединены его обмотки: когда их соединяют не вместе — «звездой», а последовательно — «треугольником»; может быть перегрузка двигателя или неправильная работа вентиляции; низкое значение напряжения статора на входе это ведет к перегрузу двигателя по току. Для устранения снижаем нагрузку, повышаем показатели напряжения до номинального значения или до номинального значения уменьшаем показатели значений токов нагрузки. Спаиваем обмотки статора вместе — в «звезду». При интенсивном нагреве обмотки статора цепь может быть замкнутой. Отключите обмотку, прощупайте ее, найдите неисправность и отремонтируйте эту часть цепи. При необходимости перемотайте всю обмотку или тот кусок, который поврежден.
Неисправность ротора.
При перегреве ротора, гудении и торможении или при несимметричных показаниях токах в фазах, ищите причину в некачественной пайке цепи ротора, поэтому, прежде чем начать ремонт ротора электродвигателя,обследуйте качество всех паек его обмотки — неисправные перепаяйте, а также перепаяйте те, что внушают опасения. Если р отор недвижим и разомкнут , а на трех кольцах одинаковые напряжения, причину ищите в разрыве проводов, которые соединяют ротор с пусковым реостатом. Это возможно из-за износа вкладышей, сдвига щитов подшипников, что является причиной мощного притягивания ротора к статору. Р емонт асинхронных электродвигателей в этом случае состоит в замене вкладышей и в регулировке щитов подшипников.
Искрение и нестандартное нагрев ание щеток и коллектора .
Причины: щетка пришла в негодность или неверно установлена, либо габариты щетки не отвечают габаритам обоймы держателя, либо щетка некачественно соединена с арматурой. Нужно просто точно поставить щетки и держатели.
Повышение вибрации.
Это может произойти из-за разбалансировки ротора, муфты или шкивы. Вибрация может возникнуть и вследствие неаккуратного центрования валов устройства или при искривлении соединительных полумуфт.Нужно провести балансировку ротора. Для этого нужно отбалансировать полумуфты и шкивы. Следует отцентрировать двигатель. Установить полумуфту в правильном положении, для этого ее сначала снимают. Найти точку некачественного соединения или разрыва и ликвидировать неисправность.
Стук в подшипниках, к ачения.
Он может появиться вследствие разбитых дорожек и разрушенных тел качения. Просто поменяйте подшипник на исправный.
