Электродвигатели представляют собой довольно сложные механизмы, которые способны развивать большую мощность, за счет чего обеспечивают работу многих устройств. Область их применения обширна – их можно обнаружить в пылесосе, мясорубке, стиральной машине. Но только бытовыми условиями все не ограничивается, и эти механизмы могут быть частью промышленного оборудования, где способны на гораздо больший функционал. При этом рано или поздно, но случаются неисправности электродвигателей.
Если в быту поломка ограничивается лишь дискомфортом, то в промышленных масштабах это приводит к вынужденным перерывам в работе электрического оборудования. А такие задержки в производстве крайне нежелательны, поэтому необходимо своевременно выявить причину неисправности и как можно скорее устранить ее.
Устройство электродвигателей
Вдаваться в подробности не имеет смысла, поэтому ограничимся кратким курсом. С конструктивной точки зрения, любой электродвигатель состоит из двух основных частей:
- Статор — представляет собой стационарную деталь, которая закреплена на корпусе механизма.
- Ротор – вращающая часть, за счет которой как раз производится работа устройств.
При этом ротор находится в полости статора и механически никак с ним не контактирует, но в то же время может соприкасаться через подшипники. При анализе на предмет выявления неисправностей электродвигателя вентилятора или любого другого устройства в первую очередь проверяется способность ротора вращаться. Для этого первым делом полностью снимается напряжение со схемы питания и только после этого можно вручную прокрутить ротор.
Для работы электрического силового агрегата необходимы два важных условия. Во-первых, на его обмотку (у многофазных электродвигателей их несколько) должно подаваться номинальное напряжение. Во-вторых, и электрическая, и магнитная схема должна быть полностью в исправном состоянии.
Виды ремонтов электромашин
Для предотвращения появления неисправностей следует проводить обслуживание и плановые ремонты электрооборудования согласно утверждённому графику.
Ремонты электромашин делятся на техническое обслуживание (ТО), текущий, средний и капитальный ремонты. Объём работ в каждом из этих видов работ определяется “Типовым положением о техническом обслуживании и ремонте (ТОиР) электрооборудования”.
Техническое обслуживание
Это поддержание оборудования в рабочем состоянии между плановыми ремонтами. Проводится силами ремонтного и оперативно-ремонтного персонала.
Предусматривает следующие виды работ:
- осмотр;
- проверка нагрева;
- протирка от грязи;
- проверка изоляции;
- выявление неисправностей и их устранение.
Производится по утверждённому графику и в период простоя – обеденный перерыв, наладка, смена инструмента.
Текущий ремонт
Поддерживается рабочее состояние до среднего ремонта. Производится на месте установки или в мастерской. Включает в себя:
- комплекс работ по ТО;
- замена вышедших из строя узлов – подшипников и муфт;
- регулировка и проверка центровки.
Средний ремонт
При проблемах, которые невозможно устранить во время текущего ремонта производится средний ремонт. При этом производится:
- полная разборка;
- при необходимости замена подшипников;
- ремонт корпуса и вала;
- пропитка обмоток лаком;
- изоляция или замена выводов
Производится средний ремонт в специализированных мастерских и предприятиях.
Электродвигатели, работающие на постоянном токе
Эти механизмы обладают довольно широким спектром использования:
- вентиляторы компьютерных устройств;
- стартеры транспортных средств;
- мощные дизельные станции;
- зерноуборочные комбайны и т. п.
Магнитное поле статора данных механизмов создается двумя электромагнитами, которые собраны на специальных сердечниках (магнитопроводах). Вокруг них располагаются катушки с обмотками.
Магнитное поле подвижного элемента формируется током, который проходит через щетки коллекторного узла вдоль обмотки, уложенной в пазах якоря. Тему неисправности ротора электродвигателя мы обязательно затронем, но немного позднее.
Полная перемотка статора
Для начала работы необходимо освобождение лобовых катушек от элементов крепления, в процессе разрезаются соединения между катушками и фазами, а для полного осмотра мастера устанавливают стартер на специальный кантователь. Начинается измерение длины и ширины паза и проверка работоспособности. В ходе дела мастера советуют изготавливать шаблон, подготавливать изоляционный материал для дальнейшей работы.
Процесс установки гильз и укладки поясков требует времени и внимательности, его проводят после намотки катушек статора на специальном станке и распаковки бухты.
Электродвигатели переменного тока
Эти механизмы могут быть как асинхронными, так и синхронными. Можно выявить некоторое сходство между асинхронными моделями и двигателями, работающими на постоянном токе. Тем не менее, существуют конструктивные отличия. Ротор асинхронных силовых электрических установок выполнен в виде короткозамкнутой обмотки (прямая подача тока на нее от электроустановки отсутствует). В народе такая конструкция получила довольно звучное наименование – «беличье колесо». Помимо этого, в таких двигателях иной принцип расположения витков статора.
У синхронных силовых агрегатов обмотки катушек на статоре располагаются под одинаковым углом смещения между собой. Благодаря этому формируются силовые линии электромагнитного поля, которые вращаются с определенной скоростью.
Внутри этого поля располагается электромагнит ротора. Под воздействием приложенного магнитного поля, он тоже начинает двигаться в соответствии с частотой, синхронной скорости вращения приложенной силы.
Оценка вращения ротора
Выявление неисправностей электродвигателя переменного тока включает различные манипуляции с ротором. Зачастую возможность оценить степень вращения этого подвижного элемента осложняется из-за подключенного привода. К примеру, у силового агрегата пылесоса его можно без проблем раскрутить руками. А для того чтобы провернуть рабочий вал перфоратора, необходимо приложить некоторые усилия. Но а если вал соединен с червячным редуктором, то в этом случае из-за особенностей данного механизма провернуть его и вовсе не получится.
Именно по этой причине проверка вращения ротора производится только при выключенном приводе. Но что может затруднять его вращение? На это есть несколько причин:
- Контактные площадки скольжения износились.
- В подшипниках отсутствует смазка или же был использован неправильный состав. Иными словами, обычный солидол, которым принято заполнять шарикоподшипники, при сильной отрицательной температуре густеет. Это может служить причиной плохого запуска электрического механизма.
- Наличие между статором и ротором грязи или посторонних предметов.
Как правило, причину неисправности электродвигателя в отношении подшипника определить нетрудно. Разбитая деталь начинает издавать шум, что дополнительно сопровождается люфтом. Для выявления этого достаточно пошатать ротор в вертикальной либо горизонтальной плоскости. Также можно попробовать вдвигать и вытаскивать ротор вдоль его оси. При этом стоит учесть, что незначительный люфт для большинства моделей силового агрегата является нормой.
Проверка щеток
Пластины коллектора, по сути, являются контактным соединением части непрерывной обмотки якоря. Через данное подключение к щеткам подводится электрический ток. Пока силовой агрегат находится в исправном состоянии, в этом узле формируется переходное электрическое сопротивление. К счастью оно не способно оказывать какого-либо значительного влияния на работу механизма.
Как определить неисправность электродвигателя? У тех силовых агрегатов, которые подвергаются сильным нагрузкам в период эксплуатации, обычно загрязняются пластины коллектора. Кроме того, в пазах может скапливаться графитовая пыль, что отрицательно сказывается на изоляционных свойствах.
Сами щетки прижимаются к пластинам под воздействием пружин. Во время работы электродвигателя графит постепенно стирается, длина стержня щеток сокращается, а усилие, создаваемое пружиной, уменьшается. В результате контактное давление ослабевает, что приводит к увеличению переходного электрического сопротивления. Из-за этого коллектор начинает искрить.
В конечном счете, это приводит к повышенному износу щеток, включая медные пластины коллектора. В свою очередь все в итоге заканчивается поломкой двигателя. По этой причине важно регулярно проверять щеточный узел, тщательным образом осматривая чистоту поверхностей. В ходе поиска причин неисправности электродвигателя также не следует забывать о выработке самих графитовых щеток, включая условия работы пружин.
Обнаруженные загрязнения следует убирать куском мягкой тряпки, предварительно смоченной в растворе технического спирта. Промежутки меж пластин необходимо очищать при помощи воронила из твердой не смолистой породы древесины. По самим щеткам можно пройтись мелкозернистой наждачной бумагой.
При обнаружении на пластинах коллектора выбоин либо выгоревших участков, сам узел подергается механической обработке, включая полировку, пока не будут устранены все неровности.
Основные причины, вызывающие поломки электродвигателей
После сбора электродвигателей в заводских условиях, они подвергаются различному тестированию. И по их завершению они считаются полностью исправными и поставляются на рынок либо непосредственно к заказчику. Впоследствии все неисправности, которые возникают, обнаруживаются в ходе дальнейшей эксплуатации силовых агрегатов.
К числу причин основных неисправностей электродвигателей можно приписать нарушение условий транспортировки от изготовителя до места назначения. В большинстве случаев поломка может случиться на этапе загрузки или разгрузки электрических моторов. Также далеко не каждая компания ответственно относится к самой перевозке груза, в частности не соблюдая рекомендации в отношении транспортировки электродвигателей.
Еще одна причина – это нарушение правил хранения. В результате разрушаются основные узлы силовых агрегатов из-за воздействия перепадов температуры, уровня влажности и прочих внешних факторов.
Ремонт узлов и деталей
Перед началом работы обязательным является пункт осмотра технологической карты ремонта асинхронного двигателя. Благодаря предварительной диагностике, определяется проблема и конкретная неисправность.
Составляется план по ее удалению. К основным неисправностям относится ослабление прессовки, распушение зубцов, нагрев сердечника, выгорание отдельных участков, деформация стали в процессе быстрой работы. Процедура ремонта включает в себя диагностику распорок и подтяжку болтов.
Некоторые мастера для устранения ослабления прессовки в случае отлома или выпадения отдельных зубцов рекомендуют забить и укрепить специальные клинья, которые будут выполнять нужную работу и не тормозить электрическую машину. При нагреве сердечника мастера делают не только расчистку, но и полную замену изоляции, поскольку это влияет на работу стяжных болтов. В случае если изоляция начинает пробиваться на обмотке стали, делается полная расчистка и намотка новых элементов.
Неисправности электродвигателя и способы их устранения
Среди большого количества поломок можно выделить случаи, которые наблюдаются чаще всего:
- Не вращается якорь при подключении электросети, что может быть обусловлено малым током или полным его отсутствием.
- Не развивается необходима частота вращения. Здесь причиной неисправности может служить изношенный подшипник.
- Перегрев электродвигателей. В этом случае причин довольно много – от перегрузки устройства до нарушения вентиляции.
- Сильное гудение механизма при работе, а также появление дыма. Возможно, замкнуты витки определенных катушек.
- Механизм сильно вибрирует – вызвано вследствие нарушения балансировки вентиляторного колеса либо другой части силового агрегата. Выявить это можно в ходе визуального осмотра.
- Кнопка отключения отказывается работать. Обычно так бывает, когда «залипают» контакты на магнитном пускателе.
- Посторонние шумы на фоне перегрева подшипника. Такая поломка обычно вызвана сильным загрязнением детали либо ее износом.
Это далеко не весь список неисправностей асинхронных электродвигателей (и прочих), которые могут возникнуть в процессе эксплуатации электрических силовых установок. Определить другие поломки сможет только опытный специалист. Разберем более подробно некоторые не менее распространенные неисправности.
Подготовка машины к ремонту
Машина, которая поступает для ремонта или осмотра, должна быть укомплектована всеми необходимыми деталями, очищена от грязи, должны быть сняты верхние элементы. Это позволит качественно и быстро провести поверхностную диагностику и узнать причины неполадок.
Для измерения сопротивления изоляции используется специальный прибор — мегаомметр. Для проведения качественной проверки обмоток мастера рекомендуют использовать универсальный мост сопротивлений или специальные щупы. При капитальном ремонте асинхронных двигателей температуру отдельных доступных мест лучше определять с помощью спиртовых термометров полочного типа, которые имеют цилиндрическую форму и небольшие размеры.
Это позволит использовать термометр в труднодоступных местах и верно определить температуру. Для избежания повреждений в процессе осмотра резервуар термометра советуют обертывать специальной фольгой — это поможет плотнее прижать устройство к нагретой поверхности.
Температура подшипника может быть намного выше, если он поврежден или там отсутствует специальная смазка. Результаты осмотра обязательно заносятся в протокол или журнал.
Равномерный перегрев статора
В некоторых случаях активная сталь статора электродвигателей начинает перегреваться, хотя нагрузка имеет номинальные параметры. При этом нагрев может быть равномерным либо неравномерным. В первом случае причина может заключаться в напряжении, которое выше номинального значения или же все дело в вентиляторе. Причина такой неисправности устраняется несложно – для этого необходимо снизить нагрузку либо усилить двигатель вентилятора.
При определении неисправностей электродвигателя также важно обратить внимание на то, как соединены обмотки статора. Обычно тут все зависит от величины номинального напряжения:
- Для низких значений используется соединение «треугольник».
- Для более высокого напряжения предусмотрено соединение «звезда».
Иными словами, для «треугольника» – это 220 В, а для «звезды» – 380 В. В противном случае может возникнуть перегрузка силового агрегата, что и чревато его перегревом.
Неравномерный перегрев статора
В случае неравномерного перегрева причин несколько. Это может быть пробой в обмотке статора, замыкание на корпус. Из-за этого зубцы не только выгорают, но и могут оплавиться.
Также этому может способствовать замыкание промеж некоторых пластин, вызванное заусенцами. К тому же нельзя исключать и прикосновение ротора к корпусу статора. В этом случае устранение неисправностей электродвигателя будет сведено к вырезанию неисправных элементов, удалению заусенцев. После этого необходимо изолировать листы друг от друга посредством слюды либо специального картона.
При наличии слишком большого количества повреждений делается перешихтовка активной стали статора с переизолировкой всех листов. Сама стационарная деталь перематывается.
Чтобы быстро определить, почему электродвигатель вышел из строя и в каких узлах произошел сбой – рекомендуется ознакомиться с перечнем наиболее популярных неисправностей. Ниже приведены характерные поломки, причины возникновения и способы их правильного устранения.
Неисправность: Электродвигатель сильно гудит при запуске, не набирает оборотов, или не запускается совсем.
Причина: Обрыв цепи статора, обрыв цепи одной из фаз (наконечник, кабель, контактор), перегорела защитная вставка. Решение: Восстановить цепь питания, проверить и сменить предохранитель.
Причина: Обрыв обмотки статора. Решение: Перемотать статор.
Причина: Обрыв в цепи фазного ротора (кабель, реостат, щетки). Решение: Восстановить цепь ротора.
Причина: Нарушение контакта между стержнями и кольцами в короткозамкнутом роторе (дым и искры). Решение: Ремонт ротора.
Причина: Заклинивание вала ЭД или привода. Решение: Произвести очистку двигателя или его механизма от возможных загрязнений.
Причина: Низкий пусковой момент, который не позволяет ротору набрать обороты. Решение: Замена на аналогичный двигатель с большим пусковым моментом.
Причина: Соединение звездой вместо треугольника Решение: Проверить правильность схемы соединения, произвести переподключение.
Неисправность: Сильный нагрев в подшипниках скольжения.
Причина: Отсутствие или недостаточное количество смазки. Решение: Произвести смазку подшипников должным образом.
Причина: В масле имеются примеси и механические частицы. Решение: Произвести замену смазки.
Причина: Износ деталей полумуфт, дефект кольца, бой шейки вала и т.п. Решение: Ремонт механической части двигателя.
Неисправность: Сильный нагрев в подшипниках качения.
Причина: Отсутствие или недостаточное поступление смазки, избыток смазки. Решение: Произвести смазку подшипников должным образом, проследить за возможными утечками, убрать излишки смазки.
Причина: Дефекты подшипника, выраженные посторонним шумом. Решение: Замена подшипника.
Неисправность: Корпус электродвигателя сильно нагревается при работе.
Причина: Слабая работа принудительной системы охлаждения. Решение: Очистка каналов и технологических отверстий.
Причина: Забиты вентиляционные каналы для пропускания холодного воздуха. Решение: Продувка сжатым воздухом.
Причина: Повышенная нагрузка по току. Решение: Понизить нагрузку или заменить на ЭД большей мощности.
Неисправность: Искрение при работе ЭД и появление дыма.
Причина: Ротор соприкасается с поверхностью статора. Решение: Ремонт двигателя.
Причина: Некорректная работа в защитной или пускорегулирующей системе. Решение: Диагностика защитной или пускорегулирующей системы и устранение дефектов.
Неисправность: Повышенные вибрации при работе ЭД.
Причина: Износ соединительных муфт Решение: Отсоединить муфты и проверить ЭД без подключения к механизму.
Причина: Нарушена центровка двигателя и механизма. Решение: Проверить и затянуть крепежные детали, а также крепления к станине.
Причина: Износ подшипников, разбалансировка ротора, взаимное смещение положения ротора и статора. Решение: Ремонт ЭД.
Неисправность: Колебания потребления тока статора ЭД в процессе его работы.
Причина: Плохое соединение в цепи — для фазного ротора, для короткозамкнутого ротора — плохое соединение между стержнями и кольцами. Решение: Ремонт ЭД (при больших колебаниях – незамедлительно, при небольших скачках – чем раньше – тем лучше).
Неисправность: Искры из коллекторно-щеточного узла. Сильный нагрев и обгорание соответствующей арматуры.
Причина: Щетки плохо отшлифованы. Решение: Отшлифовать щетки.
Причина: Недостаточный зазор для свободного движения щеток в щеткодержателях. Решение: Выставить допустимый зазор в пределах 0.2-0.3 мм.
Причина: Загрязнение контактных колец или щеток. Решение: Произвести очистку, устранить источник распространения загрязнения.
Причина: На контактных кольцах имеются борозды и неровности. Решение: Проточить и произвести шлифовку колец.
Причина: Слабый прижим щеток. Решение: Отрегулировать усилие нажатия.
Причина: Отсутствует равномерное распределение тока между щетками. Решение: Отрегулировать усилие нажатие щеток и их свободный ход в щеткодержателях, проверить состояние контактной группы Траверс, оценить состояние токопроводов.
Неисправность: Активная сталь статора перегревается равномерно по всей поверхности.
Причина: Повышенное напряжение питания. Решение: Организовать дополнительное охлаждение электродвигателя и понизить напряжение электросети до штатного уровня.
Неисправность: Сильный нагрев активной стали статора в отдельном месте на холостом ходу при штатном напряжении в сети.
Причина: Местное КЗ между отдельными листами активной стали. Решение: Очистить и прошлифовать место соприкосновения листов, покрыть их диэлектрическим лаком.
Причина: Нарушена изоляция в местах стяжки активной стали. Решение: Восстановить изоляцию на данных участках.
Неисправность: ЭД с фазным ротором при загрузке не выходит на номинальные обороты.
Причина: Некачественное соединение в пайке контактного кольца ротора. Решение: Произвести контроль надежности пайки визуально и «проверкой с падением напряжения».
Причина: Слабый контакт обмотки ротора с контактным кольцом. Решение: Проверить и восстановить токопроводящие соединения.
Причина: Слабое соединение в щеточном узле и механизме КЗ ротора. Решение: Произвести шлифовку и регулировку усилия прижатия щеток.
Причина: Слабое соединение контактных проводов в пусковой аппаратуре. Решение: Восстановить целостность и надежность контактов на соответствующем участке.
Неисправность: Двигатель с фазным ротором запускается при незамкнутой цепи ротора, а под нагрузкой не может выйти на номинальный режим.
Причина: КЗ в обмотке якоря, соединительных хомутах лобовых соединений. Решение: Изолировать соприкасающиеся хомуты, Устранить КЗ и произвести замену поврежденной обмотки якоря.
Причина: КЗ обмотки ротора по двум участкам одновременно. Решение: Устранить КЗ и произвести замену обмотки неисправной катушки.
Неисправность: Двигатель с короткозамкнутым ротором не набирает штатное количество оборотов.
Причина: Отработало тепловое реле, вышли из строя предохранители или автомат. Решение: Проверка и устранение данных неисправностей.
Неисправность: При запуске электродвигателя электрическая дуга перекрывает контактные кольца.
Причина: В щеточном узле или на контактных кольцах присутствует пыль, грязь. Решение: Провести чистку.
Причина: Высокая влажность в месте эксплуатации ЭД. Решение: Нанести дополнительный слой диэлектрика или произвести замену ЭД на другой, пригодный для эксплуатации в текущих условиях.
Причина: Обрыв в контактных соединениях реостата или ротора. Решение: Провести диагностику всех соединений, устранить неисправности.
Все дело в роторе
При следующих характерных признаках причину неисправности ротора следует искать в некачественной пайке его цепи:
- перегрев ротора;
- гудение;
- торможение;
- несимметричные показания токах в фазах.
Прежде чем начинать ремонтировать ротор, следует обследовать, насколько качественно была выполнена пайка его обмоток. При необходимости, стоит перепаять, то же самое нужно сделать с теми участками, которые вызывают опасения.
Также могут быть случаи, когда неисправность электродвигателя обусловлена тем, что ротор недвижим и разомкнут, хотя на трех кольцах одинаковое напряжение. В этом случае причина неисправности, скорее всего, кроется в разрыве проводов, соединяющие ротор с пусковым реостатом. Как правило, это обусловлено износом вкладышей, сдвигом щитов подшипников, из-за чего ротор начинает притягиваться к статору. Ремонт ротора – это замена вкладышей, а также регулировка щитов подшипников.
Помимо этого, щетки и коллектор могут искрить либо нагреваться. Это может произойти по нескольким причинам:
- щетки пришли в негодность;
- неверная установка щеток;
- размеры щеток не соответствуют габаритам обоймы держателя;
- некачественное соединение щеток с арматурой.
В этом случае достаточно в точности выставить щетки вместе с держателями.
Повышенные вибрации
С технической точки зрения подобное явление тоже можно считать неисправностью электродвигателя. Обычно сильные вибрации возникают вследствие разбалансировки ротора, муфты либо шкива. Также этому явлению может способствовать неаккуратное центрование валов устройства, искривление соединительных полумуфт.
Первым делом необходимо выполнить балансировку ротора, для чего отбалансировать полумуфты со шкивами. Также нужно отцентрировать двигатель. Поставить полумуфту в правильное положение, но для этого сначала ее нужно снять. Отыскать точку некачественного соединения или разрыва, после чего устранить поломку.
Советы специалистов
Одной только установкой электродвигателя все не заканчивается, что подтверждается многими специалистами. Необходимо предпринять все необходимые меры, чтобы продлить срок эксплуатации электрических силовых установок.
В частности со стороны персонала необходимо:
- Обеспечить защиту электродвигателей специальными устройствами.
- Установить устройство плавного пуска электродвигателя. Это позволит увеличить срок службе не только силового агрегата, но и его привода.
- Установить тепловое реле. С его помощью можно избежать тепловых перегрузок, что очень важно для электродвигателей.
- Исключить попадание влаги на корпус двигателя и в его полость. Тем самым можно обеспечить его работоспособность, поскольку этот фактор отрицательно воздействует на внутренние компоненты электродвигателя.
- Необходимо регулярно проводить техническое обслуживание. Это очистка самого двигателя от загрязнений, смазывание подшипников, подтяжка контактов.
- Не заниматься ремонтом силовых электрических установок без должного опыта и навыков. Работу эту лучше доверить специалистам.
К тому же, важно своевременно обнаружить неисправность электродвигателя и устранить ее, поскольку от этого зависит время задержки производства. А оно, как известно, на вес золота, если не еще ценнее.
Разборка машины
Мастера начинают работу со снятия верхнего кожуха, который закрывает лопасти вентилятора от пыли и загрязнений снаружи. Процесс разборки надо проводить максимально осторожно, чтобы избежать ударов молотком или больших усилий. Это может привести к повреждению частей электродвигателя и нарушению его работы.
В процессе ремонта трехфазного асинхронного двигателя снимаются крышки подшипников и подшипниковых щитов. На момент разборки элементов со щитов надо наносить на корпус метки, по которым при обратной сборке машины щит устанавливают на нужное место.
Если машина небольшая, то извлечение ротора из статора происходит вручную. Когда габариты большие, элемент вынимается с помощью использования специальных подъемов, процесс производится по оси машины.
Что касается снятия подшипников, то здесь существует несколько вариантов. Элементы втулок или вкладыши можно выбивать или высовывать из специальных щитов. Усилия не могут повредить основных элементов.
