Неисправности обмоток трехфазных асинхронных двигателей: диагностировать, отремонтировать или заменить?

Когда трехфазный асинхронный двигатель при возникновении повторяющихся срабатываний защиты, дисбаланса фазного тока, перегрева обмотки или потери крутящего момента ремонт поврежденной обмотки — это лишь часть работы. В случае оригинального оборудования и промышленного оборудования более важным вопросом является почему произошла поломка обмотки и не приведет ли тот же режим эксплуатации к повторному выходу из строя отремонтированного или замененного двигателя.

Особого внимания заслуживают два вида электрических неисправностей: замыкания обмотки статора на землю и короткое замыкание обмотки. Обе эти неисправности могут привести к остановке двигателя, однако перед принятием решения о его ремонте, перемотке или замене необходимо провести различные измерения и проверки для выявления первопричины неисправности.

Это подробное руководство по устранению неисправностей обмотки статора. Используйте его после того, как первоначальные электрические проверки позволят сузить круг поиска неисправности до обмотки. Если вам по-прежнему требуется более общая схема на уровне предприятия, отражающая последовательность действий в отношении напряжения питания, клемм, фазного тока, срабатываний средств защиты и первоначального выбора между ремонтом и заменой, начните с нашего Руководство по устранению неисправностей в трехфазных асинхронных электродвигателях.

Начните с эксплуатационных данных, а не с перегоревшей обмотки

Сгоревшая обмотка указывает на место окончания неисправности, но не обязательно на место её начала. Перед разборкой двигателя проверьте имеющиеся эксплуатационные данные:

• фазные токи и напряжение в линии;
• история неисправностей реле защиты или частотно-регулируемого привода;
• фактическая нагрузка на приводе и частота пусков;
• рабочие часы и рабочий цикл;
• температура окружающей среды и вентиляция;
• влага, проводящая пыль, масло или другие загрязнения.

Это позволяет отличить изолированный дефект обмотки от перегрузки, дисбаланса питания, недостаточного охлаждения или несоответствующего режима эксплуатации.

Замыкание обмотки статора на землю: проверьте состояние изоляции

Замыкание на землю возникает, когда изоляция обмотки больше не способна обеспечивать надлежащую изоляцию от корпуса двигателя или сердечника статора. Могут быть заметны следы обугливания, повреждения изоляции пазов и локальные следы пригорания, однако неисправность может также находиться внутри паза статора.

После того как двигатель был надёжно отключён от сети, измерение сопротивления изоляции позволяет провести первоначальную оценку состояния обмотки относительно земли. Ассоциация по обслуживанию электрооборудования (EASA) указывает, что измерение сопротивления изоляции является важным начальным испытанием при оценке состояния обмоток асинхронных двигателей.

Не следует рассматривать одно значение сопротивления как окончательный диагноз. На результат влияют температура, влажность, загрязнение и состояние изоляции. Если имеются данные предыдущих измерений, ухудшение показателей в сопоставимых условиях испытаний может служить полезным доказательством.

Если сопротивление изоляции низкое, перед ремонтом обмотки необходимо выяснить причину: влага, проводящие загрязнения, повреждение изоляции пазов, смещение проводников, локальный перегрев и длительное термическое старение — все эти факторы требуют принятия различных мер по устранению неисправностей.

Короткое замыкание в обмотке: дисбаланс тока — это подсказка, а не доказательство

Между витками, катушками или фазами может возникнуть короткое замыкание в обмотке. К типичным признакам относятся: превышение номинального тока, неравномерность фазных токов, локальный нагрев, снижение крутящего момента, срабатывание средств защиты и, в тяжелых случаях, невозможность запуска.

Эти симптомы сами по себе не являются доказательством короткое замыкание в обмотке двигателя. Нарушение баланса питания и некачественные соединения на разъемах могут вызывать схожие симптомы в работе устройства.

Если двигатель отключен от сети, а соединения обмоток правильно обозначены, сравнение фазового сопротивления может помочь обнаружить неисправность в цепи. Однако одно только измерение сопротивления не позволяет выявить все замыкания между витками.

В случае двигателей, проходящих оценку в квалифицированном сервисном центре, может потребоваться проведение дополнительных испытаний. Руководство EASA по электрические испытания трехфазных двигателей включает измерение сопротивления изоляции, индекса поляризации, сопротивления между выводами и испытания на импульсные перенапряжения.

Почему произошел сбой в работе намотки?

Если причина неисправности останется прежней, установка другого двигателя с такими же заводскими характеристиками может привести к повторному возникновению неисправности.

Когда из-за неисправности обмотки требуется выбор другого двигателя

Для обычного оборудования с фиксированной частотой вращения заменяющий двигатель прежде всего должен соответствовать требованиям по мощности, напряжению, частоте, частоте вращения, способу монтажа, режиму работы и фактической нагрузке. В опубликованной таблице характеристик нашего асинхронного двигателя YE3 H80–355 класса IE3 указаны модели с номинальной мощностью 0,55–315 кВт для общепромышленных приводов. Другие габариты и значения мощности необходимо подтвердить для конкретной модели.

В случае оборудования, работающего в непрерывном режиме в течение большого количества часов в год, его замена также дает возможность проанализировать эффективность его работы. Вместо того чтобы автоматически закупать аналогичный вышедший из строя двигатель, покупатели могут ознакомиться с нашим Трехфазный асинхронный двигатель YE4 IE4 или Асинхронный двигатель YE5 IE5 если это оправдано с точки зрения времени эксплуатации и затрат на электроэнергию в течение всего срока службы.

Более высокий класс энергоэффективности не устраняет причину выхода обмотки из строя. Прежде всего необходимо выявить первопричину электрической неисправности и нарушения в работе.

Электродвигатели с регулируемой скоростью требуют иного подхода к анализу отказов

Электродвигатели с регулируемой скоростью вращения требуют дополнительных проверок. Если во время работы частотно-регулируемого привода (ЧРП) происходит перегрев обмотки, необходимо проанализировать фактический диапазон частот, время непрерывной работы на низких скоростях, крутящий момент нагрузки, требования к ускорению и замедлению, настройки ЧРП и условия охлаждения.

При снижении скорости уменьшается и эффективность охлаждения, обеспечиваемого вентилятором, установленным на валу. Поэтому длительная работа при высокой нагрузке и низкой скорости требует особого внимания.

Для оборудования с регулируемой частотой вращения в опубликованной таблице характеристик YVF2 указаны модели габаритов H200–355 с номинальной мощностью 18,5–315 кВт. Другие габариты и значения мощности YVF2 необходимо подтвердить для конкретной модели. При принятии решения о замене следует учитывать пригодность исходного двигателя для требуемого диапазона регулирования частоты вращения, а не только возможность перемотки его обмотки.

Ремонтировать или заменить электродвигатель большой мощности?

Для электродвигатель высокой мощности, время простоя, затраты на перемотку, состояние сердечника статора и оставшийся механический ресурс приобретают всё большее значение. Наша Высокомощный электродвигатель YE3 H355–450 Диапазон мощности составляет примерно 160–1 000 кВт. В случаях, когда требуется работа с переменной частотой, Двигатель с регулируемой частотой YVF3 H355–450 охватывает диапазон примерно от 132 до 900 кВт.

Локальный ремонт может быть целесообразно, если повреждение незначительное, а оставшаяся изоляция находится в хорошем состоянии. Перемотка этот подход более целесообразен в случаях, когда повреждения обмотки носят обширный характер, но сердечник статора и механические компоненты по-прежнему пригодны к дальнейшему использованию. Замена необходимо проводить оценку в случаях, когда неисправности носят повторяющийся характер, повреждения носят обширный характер, изношены другие основные узлы или исходные технические характеристики двигателя больше не соответствуют требованиям машины.

Что необходимо для подбора сменного двигателя

Если рассматривается возможность замены, отправьте нам:

• фотография заводской таблички двигателя;
• мощность, напряжение, частота и номинальная скорость;
• крепление и критические механические размеры;
• приводная техника и фактическая рабочая нагрузка;
• работа с фиксированной скоростью или с частотным преобразователем, а также диапазон частот;
• известные симптомы или причина предыдущего сбоя;
• количество и страна назначения.

Недостаточно просто соблюдать номинальную мощность в кВт. Информация о неисправностях помогает нам определить, следует ли при замене двигателя сохранить существующие технические характеристики или же необходимо пересмотреть его размеры, уровень КПД или возможность работы с частотно-регулируемым приводом.

Если вы продолжаете диагностику двигателя и пока не подтвердили неисправность обмотки, вернитесь к последовательность действий по устранению неисправностей в электрооборудовании прежде чем заказать замену.