Причины выхода из строя и ремонт электродвигателей

Как вам, конечно же, известно, электродвигатели в промышленности используются повсюду. С точки зрения технологии они представляют собой довольно сложные устройства, что иногда затрудняет их работу с максимальными техническими характеристиками.

Очень важно помнить, что причины поломок электродвигателя и системы его запуска не ограничиваются одной областью техники. К отказу двигателя могут привести как механические, так и электрические причины. Поэтому грамотное обслуживание электродвигателей требует разносторонних знаний и способно снизить вероятность возникновения дорогостоящего простоя, а также увеличить время автономной работы агрегата. Когда электродвигатель выходит из строя, выбор действий невелик. Но до его отказа вы много чего можете сделать для того, чтобы предотвратить возможную неисправность или снизить тяжесть ее последствий. Известно, что наиболее распространенными поломками электродвигателя являются пробой изоляции обмотки и износ подшипников. Однако это всего-лишь следствия большого количества причин. Далее мы покажем, как заранее обнаружить наиболее распространенные причины отказов, какие для этого потребуются инструменты и дадим рекомендации по выбору стратегии для успешной эксплуатации ваши электродвигателей.

Причины выхода из строя электродвигателей

Все неисправности можно условно разделить на две группы — выход из строя в результате неправильной транспортировки или хранения и поломки, появившиеся в период эксплуатации.

Неправильная транспортировка и хранение

Основной проблемой, появляющейся в этот период, является повышенная влажность, а тем более попадание электромашины под дождь. Это приводит к нарушению изоляции, а в более тяжёлых случаях к появлению внутри устройства и подшипников ржавчины.

Поэтому перед установкой такого аппарата необходимо провести его текущий ремонт и устранить обнаруженные проблемы:

• произвести внешний осмотр машины, изоляции на выводах и внутренних перемычках;
• проверить мегомметром состояние изоляции;
• проверить наличие смазки и состояние подшипников;
• в коллекторных двигателях постоянного и переменного тока, а также в асинхронных машинах с фазным ротором, определяется состояние коллектора или токосъёмных колец и щёток.

Все эти операции производятся на складе или в мастерской рядом с местом будущей установки. При невозможности устранения проблем электромашина отправляется на специализированное предприятие для проведения среднего ремонта.

Причины выхода из строя в период эксплуатации

В период эксплуатации основными причинами выхода из строя электромашины являются:

• Механический износ подшипников. Это происходит на протяжении всего срока службы, а так же вследствие повышенной вибрации и нерегулярной замены смазки. Для предотвращения таких ситуаций необходимо производить в полном объёме техническое обслуживание всех узлов и механизмов. Несвоевременное устранение неисправности ведёт к повышенной вибрации двигателя, перегреву подшипниковых щитов, износу посадочных мест подшипников и заклиниванию ротора.
• Разрушение корпуса, болтов и посадочных мест подшипников. Возникает из-за повышенной вибрации редуктора и плохой центровки электродвигателя. Необходимо немедленно устранить или заменить электропривод. Последствия аналогичны выходу из строя подшипников.
• Перегруз двигателя и работа трёхфазных устройств на две фазы. От этого защищают правильно настроенные тепловые реле. При отсутствии защиты аппарат перегреется свыше предельно допустимой температуры, что приведёт к выходу электромашины из строя.

Справка! В новых электродвигателях устанавливается датчик температуры, отключающий механизм при перегреве устройства. Его также можно дополнительно установить в двигатель старой модели.

Причины нарушения нормальной работы компрессора промышленной холодильной установки

Компрессор промышленной холодильной установки предназначается для отсасывания из испарителя паров хладагента и понижения в нем давления до необходимой температуры кипения. Одновременно с помощью компрессора осуществляется повышение давления паров хладагента до того уровня, при котором температура насыщения превышает температуру среды, которая используется для охлаждения конденсатора и конденсации паров хладагента.

При обслуживании холодильных машин нужно обращать особое вниманиенаправильность охлаждения электрических двигателей полугерметичных и герметичных компрессоров. Особенно опасен переменный режим функционирования оборудования, т.к. из-за слишком частых запусков электродвигатель не может переработать накапливаемое после каждого пикового режима тепло.

Распространённые неисправности электродвигателей и методы их устранения

Все неисправности можно разделить на группы по месту их появления.

Признаки неисправностей обмоток, проводки и схемы управления

При проблемах в обмотках двигатель подлежит замене, а проводка и схема управления ремонтируются на месте:

• Ротор (якорь) не вращается, двигатель не гудит. Отсутствует напряжение в сети.
• То же, срабатывает защита. Короткое замыкание в проводах или в двигателе. Необходимо отсоединить машину от сети и проверить проводку. При отсутствии в ней К.З. устройство отправляется на ремонт.
• Двигатель не вращается, но гудит. Вместо трёх фаз приходит две. Исправить схему управления.
• Электромашина остановилась при работе. Сработала защита. Проверить тепловое реле и все блокировки.
• Двигатель не разгоняется до номинальной скорости вращения. Устройство перегружено или есть витковое замыкание в обмотках. Проверить ток токоизмерительными клещами. При перегрузке ток повышен во всех фазах и производится ремонт редуктора или регулировка исполнительного механизма. При витковом замыкании ток в одной фазе намного превышает остальные, и двигатель подлежит замене.
• Тоже, в машине с фазным ротором. Ток номинальный, неисправны сопротивления в цепи ротора, щёточный механизм или обрыв в роторе. Сопротивления и щётки отремонтировать или заменить. При обрыве в роторе необходим ремонт в специализированной организации.
• Аппарат гудит и дымит. Замыкание внутри обмоток. Необходима замена и капремонт машины.
• После нажатия кнопки «СТОП» аппарат работает. Неисправна схема управления. Отключить сеть автоматическим выключателем (не рубильником) и произвести ремонт.

Важно! При отключении рубильника под нагрузкой есть опасность возникновения электрической дуги и выгорания устройства.

Признаки неисправных подшипников

При неисправных подшипниках машина может работать какое-то время, но быстро выйдет из строя:

• Двигатель не вращается, но гудит, все фазы в наличии. Заклинён ротор или редуктор. Необходимо проверить напряжение
  и попытаться провернуть вал вручную — заклинённый двигатель не вращается, а при неисправном редукторе есть небольшой люфт. При разрушенном подшипнике без напряжения вал вращается нормально, а при включении ротор притягивается к статору. Аппарат разобрать и заменить подшипники.
• Греется и «стучит» подшипник. Вышел из строя или высохла смазка. Подшипник снять, при необходимости заменить полностью или смазку.

Механические неисправности

• Электродвигатель перегревается. Устройство перегружено или отсутствует вентиляция. Проверить ток и восстановить обдув машины.
• Повышенная вибрация. Неисправен редуктор, муфта или подшипники. Нарушена центровка. Отсоединить двигатель от редуктора, если вибрация пропала, то проверяется центровка и редуктор, если сохраняется, то производится средний ремонт электромашины.
• Разрушение лап машины, посадочного места подшипника, крепёжных болтов. Сильная вибрация. Устранить вибрацию, при необходимости произвести средний ремонт.

Особенности проверки электромоторов с дополнительными элементами

Дополнительными элементами, электродвигатели оснащаются с целью оптимизации работы или защиты.

1. Термопредохранители: отключают двигатель от электропитания по достижении температуры, опасной для изоляционных материалов. Располагаются на корпусе (крепятся скобой) или под изоляцией обмотки. Во втором случае проверку выполнить проще, поскольку выводы легкодоступны. Определить, с какими разъемными ножками связана защитная схема, можно при помощи мультиметра или индикатора фазы (похож на отвертку с лампочкой). В норме сопротивление между выводами термопредохранителя весьма мало (короткое замыкание).
2. Термореле: часто применяются вместо термопредохранителей. Обычно бывают нормально замкнутыми, но встречаются и разомкнутые. Для диагностики по нанесенной на корпус реле маркировке, в справочниках или Интернете, находят сопротивление его компонентов, затем проверяют мультиметром их фактическое значение. Для поиска в Сети, в строке набирают марку реле и следом «Data Sheet» («даташит»). Если термореле сгорело, по его параметрам подбирают аналог.
3. Трехвыводные датчики оборотов двигателя. Устанавливаются в стиральных машинах. Основной элемент датчика — металлическая пластина, на которой при пропускании через нее токов малой величины формируется разность потенциалов.

Запитывается датчик через два крайних вывода. Если коснуться их щупами мультиметра в режиме омметра, в норме он отобразит мизерное сопротивление.

Проверка третьего вывода возможна только в рабочем режиме, когда присутствует магнитное поле. Попытка прозвонить датчик на ходу, то есть при включенной стиральной машине, может привести к травме. Рабочий режим безопаснее сымитировать, демонтировав двигатель и запитав датчик отдельно. Импульсы на выходе датчика формируют путем поворота ротора.

Мультиметр позволяет выявить пусть не все, но многие поломки электродвигателя. В основном при помощи прозвонки выявляются обрывы и короткие замыкания. Полную диагностику проводят на специальных стендах, для измерения сопротивления изоляции требуется мегомметр.

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.

Различные схемы подключения асинхронных двигателей к сети 380 вольт

Для того чтобы заставить работать двигатель существует несколько различных схем подключения, наиболее используемые среди них — звезда и треугольник.

Как правильно подключить трехфазный двигатель «звездой»

Такой способ подключения применяется в основном в трехфазных сетях с линейным напряжением 380 вольт. Концы всех обмоток: C4, C5, C6 (U2, V2, W2), — соединяются в одной точке. К началам обмоток: C1, C2, C3 (U1, V1, W1), — через аппаратуру коммутации подключаются фазные проводники A, B, C (L1, L2, L3). При этом напряжение между началами обмоток будет 380 вольт, а между местом подключения фазного проводника и местом соединения обмоток буде составлять 220 вольт.

На табличке электродвигателя указывается возможность подключения по способу «звезда» в виде символа Y, а также может указываться и можно ли подключить по другой схеме. Соединение по такой схеме может быть с нейтралью, которая подключается к точке соединения всех обмоток.

Такой подход позволяет эффективно защитить электродвигатель от перегрузок при помощи четырехполюсного автоматического выключателя.

Соединение «звездой» не позволяет электродвигателю, приспособленному для сетей 380 вольт развить полную мощность в силу того, что на каждой отдельной обмотке будет напряжение в 220 вольт. Однако, такое соединение позволяет не допустить перегрузки по току, старт электродвигателя происходит плавно.

В клеммной коробке будет сразу видно, когда электродвигатель соединен по схеме «звезда». Если есть перемычка между тремя выводами обмоток, то это однозначно говорит о том, что применяется именно эта схема. В любых других случаях применяется другая схема.

Выполняем соединение по схеме «треугольник»

Для того чтобы трехфазный двигатель мог развить свою максимальную паспортную мощность используют подключение, которое получило название «треугольник». При этом конец каждой обмотки соединяют с началом последующей, что в действительности образует на принципиальной схеме треугольник.

Выводы обмоток соединяют следующим образом: C4 соединяют с C2, С5 с C3, а С6 с C1. При новой маркировке это выглядит так: U2 соединяется с V1, V2 с W1, а W2 cU1.

В трехфазных сетях между выводами обмоток будет линейное напряжение 380 вольт, а соединение с нейтралью (рабочим нулем) не требуется. Такая схема имеет особенность еще и в том, что возникают большие пусковые токи, которые может не выдержать проводка.

На практике иногда применяют комбинированное подключение, когда на этапе запуска и разгона используется подключение «звездой», а в рабочем режиме специальные контакторы переключают обмотки на схему «треугольник».

В клеммной коробке подключение треугольником определяется наличием трех перемычек между клеммами обмоток. На табличке двигателя возможность подключения треугольником обозначается символом Δ, а также может указываться мощность, развиваемая при схеме «звезда» и «треугольник».

Трехфазные асинхронные двигатели занимают значительную часть среди потребителей электроэнергии благодаря своим очевидным достоинствам.

Выходная струя воздуха содержит большое количество влаги

Воздух, подаваемый из компрессора, может быть очень влажным в следующих случаях:

• в ресивере скопилось влага;
• воздухозаборный фильтр сильно загрязнился;
• компрессор находится в помещении с повышенной влажностью.

Для борьбы с влажностью применимы такие методы:

• следует регулярно сливать избыточную жидкость из баллона ресивера;
• фильтрующий элемент промывают или заменяют;
• агрегат переносят в другое помещение, где воздух суше или устанавливают специальные фильтры.

В ресивере падает давление воздуха при отключении напряжения

Падение давления указывает на утечку воздуха из системы. Это происходит:

• в воздуходувном пути;
• в выпускном кране ресивера;
• в контрольном клапане головки поршня;

Нужно внимательно проверить весь трубопровод с помощью мыльного раствора, покрывая всю магистраль. Обнаружив утечку, ее следует герметизировать.

Выпускной кран может пропускать воздух, если был неплотно закрыт или вследствие неисправности. Если кран закрыт, а мыльный раствор пузырится, деталь подлежит замене.

Проблема может заключаться в клапане поршневой головки. Для того чтобы осуществить дальнейший ремонт компрессора воздушного, необходимо разобрать головку цилиндра и удалить грязь, которая возможно собралась в клапане. Перед началом работ нужно обязательно стравить весь сжатый воздух из ресивера. Если давление снова будет падать, то клапан нужно поменять.

Устройство воздушного компрессора

Чтобы разобраться в неполадках компрессора, нужно четко представлять, из каких элементов он состоит и для чего они предназначены. Компрессор, в минимальной комплектации, состоит из нагнетателя (двигатель, создающий поток воздуха) и ресивера – емкости, в которой содержится сжатый воздух. Чаще всего используют поршневые компрессоры.

Одним из главных требований, предъявляемых к компрессору, считается его безопасность. Если давление в ресивере не контролировать, то компрессор сгорит. Велика вероятность того, что баллон ресивера может взорваться. Чтобы предотвратить это, ресивер снабжается электронным реле, которое автоматически отключает компрессор при достижении давления воздуха определенной величины.

Воздушный компрессор снабжен манометром, который показывает величину давления воздуха в баллоне. Для предохранения компрессора от негативного влияния используют обратный клапан. Основной его функцией является предотвращение возврата воздуха обратно в компрессор при выключении или другом вмешательстве в работу агрегата.

Для более сложных конструкций компрессоров характерно наличие дополнительного оборудования, такого как автоматика для компрессора. Обычно в небольших компрессорах, блок автоматики поддерживает давление до восьми атмосфер при помощи реле давления, включая или отключая питание электродвигателя при достижении минимального или максимального давления в ресивере.

При этом имеется два манометра: большой показывает давление в баллоне ресивера, маленький – на выходе. Реле давления может комплектоваться разгрузочным клапаном. При остановке агрегата он будет открыт, что облегчает последующий запуск двигателя.

В некоторых моделях предусмотрен радиатор охлаждения на трубках подачи воздуха из компрессора в ресивер.

Охлаждение воздуха способствует меньшему образованию конденсата в ресивере. Такая мелочь в конструкции продлевает срок службы автоматики.

Наличие сливного клапана позволяет быстро сливать конденсат из ресивера, ведь этой операцией желательно заканчивать каждый сеанс работы агрегата.

Предохранительный клапан производит стравливание повышенного давления в ресивере, если по каким-либо причинам не срабатывает автоматика, что предохраняет двигатель компрессора от перегрузок.

Воздушный фильтр защищает поршневую систему от песка, грязи, паров краски.

Различают следующие виды компрессоров:

1. Объемного действия – удерживают газ или воздух в замкнутом пространстве, повышают давление. Среди них выделяют:

• ротационные, принцип действия – всасывание и сжатие газа при вращении пластин; рабочий объем уменьшается, это приводит к повышению давления.
• поршневые – давление создается движением поршней и клапанов; надежны в эксплуатации, но более шумные, чем ротационные.

1. Динамические – обеспечивают сжатие за счет увеличения скорости движения газа, увеличивая его кинетическую энергию, которая преобразуется в энергию сжатия. Различают:

• центробежные – используют для воздухообмена в шахтах;
• аксиальные или осевые.

Рассмотрим, как работает компрессор поршневого типа, воздух или газ в нем сжимается поршнем, который перемещается по цилиндру:

• Когда поршень (3) двигается вверх по цилиндру компрессора (4), рабочий газ сжимается. Электродвигатель перемещает поршень через коленчатый вал (6) и шатун (5).
• Всасывающий и выпускной клапаны открываются и закрываются по действием давления газа.
• На левой схеме представлена фаза всасывания газа в компрессор. При движении поршня вниз, в компрессоре создается разрежение и открывается впускной клапан (12). Таким образом, газ попадает в пространство компрессора.
• На правой схеме показана фаза сжатия газа. Поршень поднимается вверх, при этом открывается выпускной клапан (1). Газ выходит из компрессора под высоким давлением.

схема работы
Сам по себе нагнетатель выдает неравномерную струю воздуха, что нельзя применять, например, для использования краскопульта. Ресивер спасает положение, сглаживая пульсации давления.

Что делать, если обнаружен перегрев двигателя

Если двигатель греется во время работы, необходимо провести его диагностику. Для этого можно воспользоваться приведенным ниже пошаговым алгоритмом.

1. Оцениваем температуру. Если температура критическая, нужно незамедлительно обесточить двигатель.
2. Оцениваем наличие посторонних звуков при работе (треск, дребезг, скрежет). Если источник звука находится в механике привода (в нагрузке), необходимо остановить двигатель и провести ремонт неисправного узла. Если звук раздается из двигателя, скорее всего, потребуется заменить подшипники.
3. Проверяем ток по фазам при помощи токовых клещей. При превышении тока можно говорить о перегрузке, при дисбалансе по фазам – о перекосе фаз, обрыве фазы или межфазном замыкании.
4. Если подшипники предусматривают регулярную смазку, проверяем и, при необходимости, заменяем смазку.
5. Отсоединяем нагрузку от вала двигателя, проверяем работу двигателя в холостом режиме.
6. Проверяем работу воздушного охлаждения. При необходимости проводим чистку крыльчатки и поверхности двигателя.
7. Проверяем защиту двигателя на соответствие номинальному току, который указан на шильдике.