Leitfaden zur Fehlerbehebung bei elektrischen Störungen an Drehstrom-Induktionsmotoren

Wenn ein Drehstrom-Asynchronmotor Wenn es zu Überhitzung, wiederholten Auslösungen oder ungleichmäßiger Stromaufnahme kommt, ist der sofortige Austausch von Bauteilen selten der beste erste Schritt. Das Wartungsteam muss zunächst feststellen, ob das Problem auf die Stromversorgung, die Statorwicklung, die Klemmenanschlüsse oder den Betriebszustand zurückzuführen ist.

Diese Anleitung zur Fehlerbehebung konzentriert sich auf zwei Fehler im Zusammenhang mit der Wicklung: Erdungsfehler in der Statorwicklung und Kurzschlüsse in der Statorwicklung. Ziel ist es, Instandhaltungsteams dabei zu unterstützen, den Übergang von der Behebung von Betriebsstörungen hin zu Inspektion, Diagnose und einer fundierten Entscheidung über Reparatur, Neuwicklung oder Austausch zu vollziehen.

Ablauf der schnellen Fehlerbehebung

Bevor Sie den Motor demontieren, führen Sie bitte die folgenden Prüfungen der Reihe nach durch:

1. Notieren Sie die Symptome und die Umstände des Unfalls.
2. Überprüfen Sie Spannung und Stromstärke an allen drei Phasen.
3. Überprüfen Sie den Anschlusskasten und die sichtbaren Anschlüsse.
4. Überprüfen Sie die Wicklungsisolierung am Motorgehäuse.
5. Vergleichen Sie die drei Phasenströme.
6. Vergleichen Sie den Wicklungswiderstand zwischen den Phasen.
7. Überprüfen Sie den Stator auf lokale Überhitzung oder Isolationsschäden.
8. Stellen Sie fest, ob der Schaden eine Reparatur, eine Neuwicklung oder einen Motoraustausch erfordert.

Setzen Sie Schutzvorrichtungen nicht wiederholt zurück und starten Sie keinen Motor neu, der überhitzt ist, einen ungewöhnlich hohen Strom aufnimmt oder Anzeichen einer Wicklungsbeschädigung aufweist. Ein begrenztes Isolationsproblem kann sich zu einem umfassenderen Statorausfall entwickeln.

1. Wenn Sie einen Erdschluss in der Statorwicklung vermuten

Ein Erdschluss sollte untersucht werden, wenn der Motor wiederholt Auslösungen des Erdschlussschutzes, abnormale Isolationswerte, einen steigenden Strom, eine lokale Erwärmung der Wicklung oder sichtbare Isolationsschäden im Bereich der Wicklungsenden oder der Statorschlitze aufweist.

Schritt 1: Trennen Sie den Motor ab

Vor der Durchführung elektrischer Prüfungen muss der Motor gemäß den elektrischen Sicherheitsvorschriften des Standorts spannungsfrei geschaltet und isoliert werden. Elektrische Prüfungen sowie die interne Inspektion des Motors sollten von qualifiziertem Personal durchgeführt werden.

Schritt 2: Überprüfen Sie den sichtbaren Wicklungs- und Anschlussbereich

Überprüfen Sie die Wicklungsenden, die Schlitzausgänge und den Anschlussbereich auf:

• verbrannte oder geschwärzte Isolierung;
• rissige Isolierung;
• Feuchtigkeit;
• leitfähiger Staub oder Verunreinigungen;
• Öl oder Verarbeitungsrückstände;
• lose oder beschädigte Klemmenanschlüsse;
• Anzeichen einer lokalen Überhitzung.

Sollte eine beschädigte Stelle sichtbar sein, notieren Sie deren Lage, bevor Sie weitere Arbeiten durchführen. Dies kann dabei helfen, festzustellen, ob das Problem auf einen zugänglichen Abschnitt beschränkt ist oder sich tiefer in die Wicklung erstreckt.

Schritt 3: Isolierung zwischen Wicklung und Rahmen prüfen

Messen Sie den Isolationszustand zwischen jeder Phasenwicklung und dem Motorgehäuse. Die Isolationswiderstandsprüfung wird üblicherweise als Erstprüfung bei der Beurteilung des Isolationszustands zwischen Wicklung und Erde herangezogen. Technische Hinweise von EASA kann als Referenz für professionelle Verfahren zur Motorprüfung herangezogen werden.

Ein auffälliges Ergebnis sollte nicht als endgültige Diagnose gewertet werden. Das Wartungspersonal sollte zudem die Betriebstemperatur, Verschmutzungen, Feuchtigkeitseinwirkung, frühere Überlastvorgänge sowie die Betriebsumgebung des Motors überprüfen.

Schritt 4: Ermitteln Sie die Ursache für den Schaden an der Isolierung

Sollte ein Erdschluss bestätigt werden, ermitteln Sie bitte die Ursache für die Isolationsverschlechterung, bevor Sie den Motor wieder in Betrieb nehmen.

Rezension:

• Umgebungstemperatur;
• Kühlbedingungen;
• Feuchtigkeitseintritt;
• Staub oder leitfähige Verunreinigungen;
• mechanische Schwingungen;
• frühere Überlastungen;
• mechanische Schäden an der Wicklung.

Die Reparatur der beschädigten Stelle ohne Behebung der Betriebsstörung kann einen erneuten Ausfall lediglich hinauszögern.

2. Wenn Sie einen Kurzschluss in der Statorwicklung vermuten

Ein Kurzschluss in der Wicklung sollte untersucht werden, wenn der Motor ungleiche Phasenströme, übermäßige Erwärmung, ein verringertes Drehmoment, wiederholte Überlastabschaltungen, eine durchgebrannte Isolierung oder Startschwierigkeiten aufweist.

Ein begrenzter Windungs-zu-Windungs-Fehler führt möglicherweise nicht zu einem sofortigen Stillstand des Motors. Der Motor kann weiterlaufen, während der Strom ansteigt und sich im betroffenen Wicklungsbereich zusätzliche Wärme entwickelt. Aus diesem Grund reicht die normale Drehung der Welle allein nicht aus, um den einwandfreien Zustand der Wicklung zu bestätigen.

Schritt 1: Vergleichen Sie die drei Phasenströme

Erfassen Sie den Strom in allen drei Phasen unter vergleichbaren Betriebsbedingungen.

Sollte sich eine Phase deutlich von den anderen unterscheiden, untersuchen Sie sowohl den Motor als auch dessen Stromversorgung weiter. Ein Stromungleichgewicht ist ein nützliches Warnzeichen, sollte jedoch nicht als alleiniges Kriterium zur Bestätigung eines Kurzschlusses in der internen Wicklung herangezogen werden.

Schritt 2: Überprüfen Sie die Statorwicklung

Achten Sie auf:

• verfärbte Wicklungsisolierung;
• verbrannte Flächen;
• karbonisierte Isolierung;
• beschädigter Lack;
• lokale Anzeichen von übermäßiger Hitze.

Anhand der Stelle und des Ausmaßes der Verfärbung lässt sich feststellen, ob der Schaden auf einen kleinen Wicklungsabschnitt beschränkt ist oder einen größeren Bereich betrifft.

Schritt 3: Vergleichen Sie den Wicklungswiderstand

Messen und vergleichen Sie den Widerstand der drei Phasenwicklungen.

Der Vergleich zwischen den Phasen ist aussagekräftiger als die isolierte Betrachtung eines einzelnen Widerstandswerts. Ein signifikanter Unterschied kann auf ein Problem mit der Wicklung oder der Verkabelung hindeuten, das einer weiteren Überprüfung bedarf.

Schritt 4: Beurteilen Sie das Ausmaß des Schadens

Sollte sich der vermutete Fehler durch übliche Sicht-, Isolations- und Widerstandsprüfungen nicht bestätigen lassen, sind möglicherweise zusätzliche fachgerechte Wicklungsprüfungen erforderlich, bevor über eine Reparatur oder eine Neuwicklung entschieden wird.

Die entscheidende Frage ist, ob der Schaden lokal begrenzt ist oder ob die Überhitzung bereits einen größeren Abschnitt der Statorwicklung in Mitleidenschaft gezogen hat.

3. Erdschluss vs. Wicklungskurzschluss: Schnellprüfung

Diese Tabelle dient als erste Orientierungshilfe bei der Fehlersuche. Die endgültige Diagnose sollte auf der Grundlage von tatsächlichen Messwerten, dem Zustand der Wicklungen und der Betriebsgeschichte des Motors erfolgen.

4. Überprüfen Sie die Stromversorgung, bevor Sie den Motor ausbauen.

Gehen Sie nicht davon aus, dass der Motor defekt ist, bevor Sie die Stromversorgung überprüft haben.

Messen und überprüfen:

• Leitungsspannung;
• Strom in allen drei Phasen;
• Frequenz;
• Anschlüsse;
• Phasenausfall;
• Sicherheitseinstellungen;
• tatsächliche Betriebslast.

Eine lose Klemme, ein Ungleichgewicht in der Stromversorgung oder eine abnormale Last können Symptome hervorrufen, die denen eines internen Motorproblems ähneln, und zudem zur Überhitzung der Wicklung beitragen.

Erfassen Sie nach Möglichkeit den elektrischen Zustand, bevor Sie den Motor vom Netz trennen. Dies liefert nützliche Anhaltspunkte bei der Feststellung, ob der Fehler im Motor selbst oder an einer anderen Stelle im Antriebssystem liegt.

5. Entscheiden Sie: Reparieren, neu aufwickeln oder ersetzen?

Sobald der Fehler identifiziert wurde, bewerten Sie sowohl das Ausmaß des Schadens als auch die Bedeutung des Motors für den Produktionsprozess.

Ziehen Sie eine Reparatur vor Ort in Betracht, wenn:

• Der betroffene Bereich ist begrenzt;
• der Wicklungsleiter ist nicht ernsthaft verbrannt;
• die umgebende Dämmung bleibt in einem gebrauchsfähigen Zustand;
• Die Fehlerstelle lässt sich eindeutig lokalisieren und ist zugänglich.

Erwägen Sie ein Zurückspulen, wenn:

• mehrere Windungen oder Spulen sind beschädigt;
• Die Wicklung hat eine erhebliche Überhitzung erfahren;
• Die Verschlechterung des Dämmzustands ist weit verbreitet.

Erwägen Sie einen Austausch, wenn:

• Es sind wiederholt Wicklungsausfälle aufgetreten;
• Ausfallzeiten aufgrund von Reparaturen sind nicht hinnehmbar;
• Der vorhandene Motor ist für den Einsatzzweck nicht mehr geeignet;
• die elektrischen oder mechanischen Anforderungen haben sich geändert;
• Es ist ein anderes Wirkungsgradniveau oder ein anderer Motortyp erforderlich.

Bei Produktionsanlagen sollten die Reparaturkosten unter Berücksichtigung der Ausfallzeit, des verbleibenden Zustands des Motors und des Risikos eines weiteren ungeplanten Stillstands betrachtet werden.

6. Verhindern Sie wiederholte Ausfälle durch Überprüfung der Motorauswahl

Ein Ersatzmotor sollte nicht allein anhand der ursprünglichen kW-Leistung ausgewählt werden.

Bevor Sie ein neues bestellen Industrieelektromotor, bestätigen Sie:

• Nennleistung;
• Spannung;
• Frequenz;
• Pole oder die erforderliche Geschwindigkeit;
• Pflicht;
• Startmethode;
• Umgebungstemperatur;
• Aufstellungshöhe;
• Schutzgrad;
• Lastkennlinien;
• ob ein Betrieb mit variabler Frequenz erforderlich ist.

Für herkömmliche Industrieantriebe mit konstanter Drehzahl bietet Yaoda seine IE3-Induktionsmotor sowie eine Motorenreihe mit höherem Wirkungsgrad für Projekte mit unterschiedlichen Wirkungsgradanforderungen.

Anwendungen, die eine Drehzahlregelung erfordern, sollten mit einem Motor kombiniert werden, der für den Umrichterbetrieb ausgelegt ist. Die Motoren von Yaoda Motor mit variabler Drehzahl Diese Baureihe erfüllt andere Betriebsanforderungen als ein Standardmotor mit konstanter Drehzahl.

In explosionsgefährdeten Bereichen ist der Einsatz einer geeigneten explosionsgeschützten Motorenbaureihe erforderlich; diese Bereiche sollten nicht als gewöhnliche Allzweck-Motoranwendungen betrachtet werden, nur weil Leistung und Baugröße ähnlich sind.

7. Führen Sie ein einfaches Wartungsprotokoll

Bei Motoren, die in Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren, Förderanlagen und Produktionsanlagen zum Einsatz kommen, erleichtern regelmäßige Betriebsprotokolle die Fehlersuche erheblich.

Zu den nützlichen Informationen gehören:

• Phasenspannung;
• Phasenstrom;
• Isolationswiderstand;
• Wicklungswiderstand;
• Motortemperatur;
• Vibration;
• Öffnungszeiten;
• Verlauf der Schutzauslösungen.

Der Trend ist oft aussagekräftiger als ein einzelner Messwert.

Ein allmählich abnehmender Isolationswiderstand, eine zunehmende Phasenstromunsymmetrie oder eine steigende Betriebstemperatur können ein frühes Anzeichen dafür sein, dass eine weitere Überprüfung erforderlich ist.

Grundlegende Angaben zu elektrischen Eigenschaften und Leistungsdaten aus Motorenfertigung und -prüfung kann zudem dabei helfen, festzulegen, was bei der Inbetriebnahme und Wartung des Motors vor Ort überprüft werden sollte.

8. Checkliste mit Informationen zum Austausch des Motors

Sollte ein Austausch erforderlich sein, vermeiden Sie es bitte, eine Angebotsanfrage zu senden, die lediglich Folgendes enthält:

"Ich benötige einen 30-kW-Drehstrommotor."

Für eine genauere Modellzuordnung geben Sie bitte Folgendes an:

• vorhandenes Motormodell;
• Nennleistung;
• Spannung;
• Frequenz;
• Pole oder Nenndrehzahl;
• Rahmengröße;
• Befestigungsvorrichtung;
• Wellenabmessungen;
• Schutzgrad;
• Startmethode;
• Antrag;
• Menge.

Bei einer bestehenden Anlage senden Sie bitte außerdem ein gut lesbares Foto des Typenschilds sowie, sofern verfügbar, die Original-Montage- oder Maßzeichnung mit.

Auf diese Weise kann der Ersatzmotor vor der Produktion sowohl auf seine elektrische als auch auf seine mechanische Kompatibilität überprüft werden.

Abschließende Checkliste zur Fehlerbehebung

Wenn ein Drehstrom-Asynchronmotor ein ungewöhnliches elektrisches Verhalten aufweist, gehen Sie bitte wie folgt vor:

1. Halten Sie die Betriebssymptome fest bevor Sie den Motor zerlegen.
2. Wiederholte Neustartversuche unterbinden falls der Motor überhitzt oder der Schutzschalter auslöst.
3. Überprüfen Sie Spannung und Stromstärke an allen drei Phasen.
4. Überprüfen Sie die Anschlüsse und die sichtbare Wicklungsisolierung.
5. Überprüfen Sie die Wicklungsisolierung am Motorgehäuse.
6. Vergleichen Sie den Wicklungswiderstand zwischen den Phasen.
7. Stellen Sie fest, ob der Schaden lokal begrenzt oder großflächig ist.
8. Entscheiden Sie, ob eine Reparatur, ein Neuwickeln oder ein Austausch angebracht ist.
9. Beheben Sie das zugrunde liegende Betriebs- oder Anwendungsproblem bevor der Motor wieder in Betrieb genommen wird.

Ein strukturierter Prozess zur Fehlerbehebung hilft Wartungsteams dabei, unnötige Austauscharbeiten zu vermeiden und gleichzeitig das Risiko zu verringern, dass lediglich das sichtbare Symptom behoben wird, während die eigentliche Ursache ungelöst bleibt.

Bei einem Austausch- oder Neumotorprojekt legen Sie bitte das vorhandene Typenschild zusammen mit den Angaben zu Leistung, Spannung, Frequenz, Polzahl oder Drehzahl, Befestigungsart und Betriebsbedingungen vor, damit die Motorkonfiguration vor der Fertigung überprüft werden kann.