Jaké jsou hlavní poruchy elektromotorů a příčiny jejich výskytu?

Odborníci zase přidali svůj seznam problémů s elektromotory, včetně:

• zvýšená hladina hluku;
• brzdění hřídele motoru;
• tavení olověných drátů,
• meziplechový uzávěr z aktivní oceli;
• rozpad výstupních vodičů;
• přerušené obvodové spoje;
• zkrat k pouzdru;
• stárnutí izolace;
• nesouosost rotoru a statoru;
• prasknutí kondenzátoru;
• chyby montáže vinutí a řada dalších.

Asynchronní motor s kotvou nakrátko je i dnes nejrozšířenějším silovým prvkem. Podle některých zpráv dosahuje počet motorů působících v ekonomice země desítek milionů. Poruchy elektromotorů však způsobují poruchy v technologických procesech, což způsobuje značné škody ekonomice v důsledku nedostatku výrobků, prostojů, ušlého zisku atd. atd.

Oprava a obnova elektromotorů navíc vyžaduje velké množství materiálů (navíjecí drát, elektroocel, izolační materiál), elektřiny a pracovní doby. Elektromotory jsou z velké části ve ztížených provozních podmínkách: jsou nesprávně zatížené, pracují krátkodobě, s dlouhými přestávkami, napětí je nestabilní, s proměnlivou asymetrií, prachem, vlhkostí, korozivními plyny, výraznými teplotními výkyvy, plus nízká kvalifikace personálu údržby – to vše negativně ovlivňuje jejich výkon.

Podle některých údajů při průměrné (odhadované) životnosti 15 let (40 tisíc motohodin) ročně selže asi 20 % elektromotorů. Průměrné škody způsobené poruchou jediného elektromotoru dnes přesahují 6000 XNUMX rublů. Výše škody zahrnuje náklady: přímé, spojené s opravou a výměnou elektromotorů, a technologické, spojené se ztrátami z požárů a prostojů procesních zařízení, ušlým ziskem atd.

Nejčastější závady elektromotorů:

1. Přetížení a přehřátí statoru elektromotoru – 31%;

2. Uzavírka mezi zatáčky – 15 %;

3. Poškození ložisek – 12 %;

4. Poškození vinutí statoru nebo izolace – 11 %;

5. Nerovnoměrná vzduchová mezera mezi statorem a rotorem – 9%;

6. Provoz elektromotoru na dvou fázích – 8 %;

7. Zlomení nebo uvolnění tyčí v kleci pro veverky – 5%;

8. Povolení vinutí statoru – 4%;

9. Nevyváženost rotoru – 3 %;

10. Nesouosost hřídele – 2%.

Provozní spolehlivost elektromotorů určuje účinnost všech technických prostředků používaných ve výrobě a ovlivňuje nejdůležitější ekonomické ukazatele výroby. Nedostatečná spolehlivost elektrických strojů, pozorovaná v praxi, vede k velkým nadměrným nákladům na předčasné opravy a neplánované odstávky zařízení. V současné době je jednou z nejdůležitějších vlastností elektrického pohonu jeho spolehlivost a také kvantitativní hodnocení tohoto ukazatele.

Asynchronní a synchronní elektrické pohony tvoří minimálně 73 % z celkového počtu elektrických pohonů, které spotřebují více než polovinu elektřiny vyrobené v zemi. Podle současných prognóz zůstanou asynchronní a synchronní motory hlavními měniči elektrické energie na mechanickou po několik desetiletí.

Nasvědčuje tomu tak rozšířené používání střídavých elektrických strojů, které tvoří základ elektrického pohonu většiny průmyslových, technologických a užitkových procesů. že technický pokrok do značné míry závisí na kvalitě používaných asynchronních a synchronních motorů a spolehlivosti jejich provozu v provozu.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

V praxi se široce používají třífázové stroje na střídavý proud. Činnost těchto strojů je založena na principu točivého magnetického pole, které je vytvářeno vinutím statoru a otáčí se frekvencí, která je násobkem frekvence sítě (u nás – 50 Hz). Na Obr. Obrázek 1 ukazuje schematický diagram rotace pole 2-pólového vinutí.

Rýže. 1 — Podmíněný diagram rotace pole 2-pólového vinutí

Na základě sinusových křivek napětí a proudu a také s přihlédnutím k tomu, že fáze A, B, C jsou za sebou 120 stupňů. elektricky můžete simulovat proud ve vinutí statoru a jím vytvořené magnetické pole. Pro usnadnění vnímání jsou na obrázku znázorněny pouze začátky a konce vinutí (podmíněný předpoklad, že vinutí se skládají z jednoho závitu), takže A je začátek, x je konec fáze A. Červená barva – proud teče od nás, modrá – k nám. Podle proudů bude vzor magnetického pole (červená – jižní pól, modrá – severní).

Můžete tedy vidět, jak se pole „otáčí“ ve statoru a táhne rotor spolu s ním. To platí pro všechny typy střídavých strojů, ať už synchronní nebo asynchronní stroje.

Hlavní příčinou poruchy je porušení symetrie proudu ve vinutí statoru. Vede k tomu mnoho faktorů, ale stojí za to zvážit pouze ty hlavní.

Hlavní důvody neúspěchu

Přerušení jedné fáze statorového vinutí – nejčastější příčina selhání střídavých motorů. Pokud si představíme, že ve fázi A dochází ke ztrátě výkonu, pak bude obrázek následující (viz obr. 2).

Rýže. 2 — Otevřená fáze „A“

Pole se přestává otáčet, stává se pulzujícím. Neexistuje žádný krouticí moment pro roztočení rotoru a motor nefunguje. Tato situace je nebezpečná především proto, že v pracovních vinutích je proud 3-5krát větší než jmenovitý. Motor je neustále v režimu startování, který je pro auto nejobtížnější. Pokud není porucha včas odhalena, je nevyhnutelné tepelné poškození izolace motoru, zkrat provozních vinutí a dokonce i požár.

Možné důvody nedostatku proudu ve vinutí:
1. Ztráta napájení jedné z fází (na napájecí svorce motoru, na spínači/startéru, na napájecí rozvodně)
2. Přerušení jednoho ze závitů vinutí uvnitř motoru (obvykle v přední části)
3. Porucha kontaktů ve svorkovnici (blok silových kontaktů na samotném stroji)

Pro zjištění této poruchy je nutné změřit úroveň napětí na napájecích svorkách a změřit provozní proud ve všech fázích.

Dalším důvodem asymetrie je mezizávitový zkrat v jedné z fází statoru. To vede ke snížení počtu závitů ve vinutí (obr. 3) a následně ke zvýšení proudu v dané fázi.

Rýže. 3 – Snížení počtu závitů vinutí při mezizávitovém zkratu

Zvýšený proud vyvolává především tepelný efekt, který má škodlivý vliv na izolaci motoru. Proud se navíc zvyšuje nejen ve fázi s uzavřenými závity, ale i ve fázích sousedních (pokaždé během určité fáze proudu), což značně zkresluje tvar magnetického pole.

Magnetické pole statoru je nepravidelného, ​​asymetrického tvaru, má indukční vrchol vyšší než předepsaných 1,6 Tesla a zakřivený tvar vytváří údery a parazitní protimomenty na hřídeli motoru. Trpí tím nejen elektromagnetické jádro stroje, ale i mechanika – ložiska, klíče a pohon.

Poruchy otáčení se nejčastěji vyskytují v předních částech, kde může být vinutí mechanicky namáháno. I když v důsledku přehřátí může dojít ke zkratu i ve štěrbinách statoru. Tato vada se zjistí jednoduše měřením pracovního proudu statorových vinutí a následným kontrolním měřením stejnosměrného odporu cívek (hodnoty činných odporů by se od sebe neměly lišit o více než 5-7%). Za zmínku také stojí, že během provozu motor s takovou závadou funguje nerovnoměrně, na pohonu jsou cítit otřesy a při zrychlení může „selhat“, tzn. zamrzněte při rychlosti pod jmenovitou rychlostí a dále nezrychlujte.

Patří sem i případy zkrat vinutí k tělu motoru nebo „k zemi“. Tyto zkraty přinášejí naprosto podobné problémy, jen s tím rozdílem, že v případě zkratu na těle hrozí člověku úraz elektrickým proudem.

Elektromotory s vinutým rotorem

U asynchronních motorů s vinutým rotorem je na rotoru třífázové vinutí, podobné vinutí statoru, rozdíl je pouze v tom, že jeho konce jsou spojeny se sběracími kroužky.

Pole statoru indukuje EMF v rotoru, vinutí rotoru jsou uzavřena sběracími kroužky a proud protékající obvodem rotoru vytváří magnetické pole, které interaguje s hlavním polem statoru. Podle zákona elektromagnetické indukce má magnetické pole v rotoru opačný směr než stator, proto se podle principu vzájemného odpuzování stejných pólů otáčí hřídel motoru.

Hlavní důvody neúspěchu

Protože vinutí rotoru sleduje stator, problémy jsou podobné – přerušený obvod, přepólování a zkrat rámu. Jediná věc, která stojí za zmínku, je, že pokud je porušena fáze rotoru, motor se nastartuje, ale nevyvine plný točivý moment. Celé nebezpečí spočívá ve výskytu harmonických složek v hlavní proudové sinusoidě. Tyto vyšší harmonické vedou k nevyhnutelnému přehřátí, proudové nevyváženosti a poklesu užitečného točivého momentu.

Zvláštní pozornost by měla být věnována sběracím kroužkům rotoru. Napětí je z nich odstraněno pomocí grafitových kartáčů připevněných k traverze. Kroužky jsou vyrobeny z mosazi, měkké slitiny, a mají tendenci se opotřebovávat, což snižuje elektrický kontakt. Grafitové kartáče se také rychle opotřebovávají a neposkytují potřebnou vodivost.

Pokud je rotor otevřený, pak v něm neteče proud, motor nenaskočí a pokud se zvýší aktivní odpor sestavy kontaktního kartáče, hrozí snížení jmenovitých otáček motoru (proud mění fázi směrem k aktivní , který posouvá bod dynamické rovnováhy rotace zátěže).

Stav rotoru můžete zkontrolovat měřením fázových proudů statoru i rotoru. Fázové proudy by se od sebe neměly lišit o více než 10 %.

Někdy je příčinou špatného výkonu stroje systém řízení pohonu. Není žádným tajemstvím, že většina řídicích obvodů pro asynchronní motory s vinutým rotorem je postavena na principu obvodů stykač-relé, které mění činný odpor v rotoru motoru.

Nesprávné nastavení schématuNebo porucha ve stykačích může vést k nouzovým provozním stavům – prodloužený rozběh, nedostatečné zrychlení, ztráta fáze v rotoru, špatný kontakt mezi odpory.