Руководство по устранению электрических неисправностей в трехфазных асинхронных двигателях

Когда трехфазный асинхронный двигатель Если оборудование начинает перегреваться, постоянно срабатывает защита или потребляет неравномерный ток, немедленная замена деталей редко является оптимальным первым шагом. Сначала специалистам по техническому обслуживанию необходимо определить, связана ли проблема с входящим источником питания, обмоткой статора, соединениями клемм или состоянием оборудования.

В данном руководстве по устранению неисправностей основное внимание уделяется двум неисправностям, связанным с обмотками: замыкания обмотки статора на землю и короткие замыкания в обмотке статора. Цель состоит в том, чтобы помочь бригадам технического обслуживания перейти от устранения симптомов неисправностей к проведению осмотра, диагностики и принятию обоснованного решения о ремонте, перемотке или замене.

Краткая последовательность действий по устранению неисправностей

Перед разборкой двигателя выполните следующие проверки в указанном порядке:

1. Запишите симптомы и условия поездки.
2. Проверьте напряжение и силу тока на всех трёх фазах.
3. Осмотрите клеммную коробку и видимые соединения.
4. Проверьте изоляцию обмотки относительно корпуса двигателя.
5. Сравните силы тока в трёх фазах.
6. Сравните сопротивление обмотки между фазами.
7. Проверьте статор на наличие локального перегрева или повреждений изоляции.
8. Определите, подходит ли данная неисправность для ремонта, перемотки или замены двигателя.

Не следует неоднократно сбрасывать срабатывание защитных устройств и запускать двигатель, который перегревается, потребляет аномальный ток или демонстрирует признаки повреждения обмотки. Незначительная проблема с изоляцией может привести к более серьезной поломке статора.

1. Если вы подозреваете замыкание на землю обмотки статора

Необходимо провести диагностику замыкания на землю в случае, если двигатель демонстрирует повторяющиеся срабатывания устройства защиты от замыкания на землю, аномальные показания изоляционного сопротивления, рост силы тока, локальный нагрев обмотки или видимые повреждения изоляции в области выводов обмотки или пазов статора.

Шаг 1: Отключите двигатель

Перед проведением электрических испытаний двигатель необходимо обесточить и изолировать в соответствии с правилами электробезопасности, действующими на объекте. Электрические испытания и внутренний осмотр двигателя должны проводиться квалифицированным персоналом.

Шаг 2: Осмотрите видимую часть обмотки и область клемм

Проверьте концы обмотки, выходы пазов и область клемм на наличие:

• потемневшая или обугленная изоляция;
• потрескавшаяся изоляция;
• влажность;
• проводящая пыль или загрязнения;
• нефть или технологические остатки;
• ослабленные или поврежденные соединения клемм;
• признаки локального перегрева.

Если поврежденный участок виден, перед продолжением работ зафиксируйте его местоположение. Это поможет определить, ограничивается ли проблема доступным участком или распространяется глубже в обмотку.

Шаг 3: Проверка изоляции между обмоткой и рамой

Измерьте состояние изоляции между каждой фазой обмотки и корпусом двигателя. Проверка сопротивления изоляции обычно используется в качестве первоначальной проверки при оценке состояния изоляции обмотки относительно земли. Технические рекомендации из EASA может служить справочным материалом по процедурам профессионального тестирования двигателей.

Ненормальный результат не следует рассматривать как окончательный диагноз. Персоналу, ответственному за техническое обслуживание, следует также проанализировать рабочую температуру, степень загрязнения, воздействие влаги, предыдущие случаи перегрузки и условия эксплуатации двигателя.

Шаг 4: Выясните причину повреждения изоляции

Если подтвердится замыкание на землю, перед возобновлением эксплуатации двигателя необходимо выяснить причину износа изоляции.

Рецензия:

• температура окружающей среды;
• условия охлаждения;
• попадание влаги;
• пыль или проводящие загрязнения;
• механические колебания;
• предыдущие перегрузки;
• механические повреждения обмотки.

Ремонт поврежденного участка без устранения неисправностей в работе может лишь отсрочить очередной сбой.

2. Если вы подозреваете, что произошло короткое замыкание в обмотке статора

Необходимо проверить обмотку на наличие короткого замыкания, если в двигателе наблюдаются неравномерные фазные токи, чрезмерное нагревание, снижение крутящего момента, повторяющиеся отключения из-за перегрузки, перегорание изоляции или затруднения при запуске.

Ограниченная межвитковая неисправность может не привести к немедленной остановке двигателя. Двигатель может продолжать работу, при этом ток будет нарастать, а в зоне поврежденной обмотки будет нарастать дополнительное тепловыделение. По этой причине одного лишь нормального вращения вала недостаточно для подтверждения исправности обмотки.

Шаг 1: Сравните токи в трёх фазах

Зафиксируйте силу тока на всех трёх фазах при сопоставимых условиях эксплуатации.

Если напряжение на одной фазе значительно отличается от напряжения на остальных, следует продолжить проверку как самого двигателя, так и входящего в него электропитания. Несимметричность тока является полезным предупреждающим признаком, но ее не следует использовать в качестве единственного критерия для подтверждения наличия короткого замыкания во внутренней обмотке.

Шаг 2: Проведите осмотр обмотки статора

Обратите внимание на:

• потемневшая изоляция обмотки;
• ожоговые участки;
• карбонизированная изоляция;
• поврежденный лак;
• локальные признаки перегрева.

Местоположение и площадь обесцвечивания могут помочь определить, ограничивается ли повреждение небольшим участком обмотки или затронуло более обширную область.

Шаг 3: Сравнение сопротивления обмотки

Измерьте и сравните сопротивление трёхфазных обмоток.

Сравнение показателей по фазам дает больше информации, чем анализ одного показателя сопротивления в отдельности. Значительная разница может свидетельствовать о неисправности обмотки или соединения, что требует дополнительной проверки.

Шаг 4: Оцените масштаб повреждений

Если предполагаемую неисправность невозможно подтвердить с помощью стандартных визуальных проверок, измерений сопротивления изоляции и сопротивления, перед принятием решения о ремонте или перемотке может потребоваться проведение дополнительных профессиональных испытаний обмотки.

Главное — определить, носит ли повреждение локальный характер или перегрев уже затронул более обширный участок обмотки статора.

3. Замыкание на землю и короткое замыкание в обмотке: быстрая проверка

Данная таблица предназначена для использования в качестве первоначального справочника по устранению неисправностей. Окончательный диагноз должен основываться на фактических измерениях, состоянии обмотки и истории эксплуатации двигателя.

4. Перед снятием двигателя проверьте источник питания

Не следует считать, что двигатель неисправен, пока не будет проверена подача электропитания.

Измерить и проанализировать:

• напряжение между фазами;
• ток на всех трёх фазах;
• частота;
• подключение к терминалам;
• потеря фазы;
• параметры защиты;
• фактическая рабочая нагрузка.

Ослабленный контакт, дисбаланс питания или нестандартная нагрузка на привод могут вызывать симптомы, схожие с внутренней неисправностью двигателя, а также способствовать перегреву обмотки.

По возможности фиксируйте состояние электрооборудования перед отключением двигателя. Это станет полезным доказательством при определении того, находится ли неисправность внутри двигателя или в другой части приводной системы.

5. Примите решение: отремонтировать, перемотать или заменить?

После выявления неисправности необходимо оценить как степень повреждения, так и важность двигателя для производственного процесса.

Стоит рассмотреть возможность ремонта на месте, если:

• пораженный участок имеет ограниченные размеры;
• проводник обмотки не подвергся сильному возгоранию;
• окружающая изоляция остается в пригодном для использования состоянии;
• местоположение неисправности можно четко определить и обеспечить к нему доступ.

Рекомендуется выполнить перемотку в следующих случаях:

• повреждены несколько витков или спиралей;
• обмотка подверглась значительному перегреву;
• Износ теплоизоляции — широко распространённое явление.

Следует рассмотреть возможность замены в следующих случаях:

• неоднократно возникали сбои в работе намотки;
• простои, связанные с ремонтом, недопустимы;
• имеющийся двигатель больше не соответствует условиям эксплуатации;
• изменились электрические или механические требования;
• требуется другой уровень эффективности или другой тип двигателя.

В случае производственного оборудования затраты на ремонт следует рассматривать с учётом времени простоя, остаточного ресурса двигателя и риска очередной внеплановой остановки.

6. Предотвращение повторных сбоев путем проверки правильности выбора двигателя

Запасной двигатель не следует выбирать, ориентируясь исключительно на номинальную мощность в кВт оригинального двигателя.

Прежде чем заказать новый промышленный электродвигатель, подтвердите:

• номинальная мощность;
• напряжение;
• частота;
• полюсы или требуемая скорость;
• обязанность;
• метод запуска;
• температура окружающей среды;
• высота установки;
• степень защиты;
• характеристики нагрузки;
• требуется ли работа с переменной частотой.

Для традиционных промышленных приводов с фиксированной скоростью компания Yaoda предлагает свои Асинхронный двигатель IE3 ассортимент, а также серии двигателей с более высоким КПД для проектов с различными требованиями к эффективности.

Для систем, требующих регулирования скорости, следует подбирать двигатель, рассчитанный на работу с преобразователем. Компания Yaoda двигатель с регулируемой частотой вращения Данная серия предназначена для выполнения эксплуатационных требований, отличающихся от требований к стандартным двигателям с фиксированной скоростью.

В взрывоопасных зонах необходимо использовать двигатели соответствующей серии с взрывозащитой; их не следует рассматривать как обычные двигатели общего назначения только потому, что их мощность и размер корпуса аналогичны.

7. Ведите простую журнал технического обслуживания

В случае двигателей, используемых в насосах, вентиляторах, компрессорах, конвейерах и производственном оборудовании, ведение периодической эксплуатационной документации значительно облегчает поиск и устранение неисправностей.

К полезной информации относятся:

• фазное напряжение;
• фазный ток;
• сопротивление изоляции;
• сопротивление намотки;
• температура двигателя;
• вибрация;
• часы работы;
• история срабатываний защитных устройств.

Тенденция зачастую дает больше информации, чем одно отдельное измерение.

Постепенное снижение сопротивления изоляции, увеличение дисбаланса фазных токов или повышение рабочей температуры могут служить ранними признаками необходимости проведения дополнительного осмотра.

Исходные данные об электрических характеристиках и эксплуатационных показателях из производство и испытания двигателей также может помочь определить, что следует проверять при вводе двигателя в эксплуатацию и при его техническом обслуживании в полевых условиях.

8. Контрольный список с информацией о замене двигателя

Если требуется замена, не отправляйте запрос на предложение, в котором указано лишь следующее:

"Нужен трехфазный двигатель мощностью 30 кВт"."

Для более точного сопоставления моделей укажите:

• существующая модель двигателя;
• номинальная мощность;
• напряжение;
• частота;
• полюса или номинальная скорость;
• размер кадра;
• конструкция крепления;
• размеры вала;
• степень защиты;
• метод запуска;
• приложение;
• количество.

Если речь идет о существующей установке, также пришлите четкое фото заводской таблички и, при наличии, оригинал монтажного чертежа или чертежа с размерами.

Это позволяет проверить заменяемый двигатель на предмет как электрической, так и механической совместимости ещё до начала производства.

Заключительный контрольный список по устранению неисправностей

Если в работе трехфазного асинхронного двигателя наблюдаются отклонения от нормы, действуйте в следующей последовательности:

1. Запишите симптомы, наблюдаемые во время работы перед разборкой двигателя.
2. Прекратить повторные попытки перезапуска если двигатель перегревается или срабатывает защита.
3. Проверьте напряжение и силу тока на всех трёх фазах.
4. Осмотрите клеммы и видимую изоляцию обмотки.
5. Проверьте изоляцию обмотки относительно корпуса двигателя.
6. Сравните сопротивление обмотки между фазами.
7. Определите, носит ли повреждение локальный или обширный характер.
8. Решите, что целесообразнее: ремонт, перемотка или замена.
9. Устраните основную проблему, связанную с работой системы или приложения прежде чем вновь ввести двигатель в эксплуатацию.

Структурированный процесс устранения неисправностей помогает бригадам технического обслуживания избежать ненужной замены деталей, а также снизить риск устранения лишь видимых симптомов, в то время как первопричина останется нерешенной.

При заказе двигателя на замену или для нового проекта необходимо предоставить имеющуюся заводскую табличку с указанием требуемой мощности, напряжения, частоты, количества полюсов или скорости, способа крепления и условий эксплуатации, чтобы можно было проверить конфигурацию двигателя до начала производства.