Техническое обслуживание асинхронных электродвигателей

Проверить, исправен ли двигатель можно несколькими способами. Используются устройства, которые позволяют увидеть межвитковое замыкание, есть приборы для обнаружения обрывов (рабочие стенды). Но наиболее стандартная процедура – проверка целостности обмоток электродвигателя с помощью мультиметра.

Электромотор

Нельзя представить современную жизнь без электричества. Хотя оно и используется нами повсеместно, с его помощью решается две проблемы: проблема освещения и проблема получения механической энергии из электрической.

Как раз для решения второй проблемы и были изобретены электродвигатели. Электричество в быту может иметь и другое применение, но встретить такие случаи можно редко.

Двигатели постоянного тока ежедневно находят место в нашей жизни вот уже два столетия. Это непременно привело их историю к следующему:

• сегодня существует большое количество разновидностей устройств такого типа;
• электрические двигатели стали отличаться износостойкостью и надежностью.

Но все мы знаем, что какой бы прочной и надежной ни была техника, она может в любой момент выйти из строя. Чтобы понять причину поломки очень важно точно и скрупулёзно ее продиагностировать. От этого зависит результат починки и дальнейший срок службы прибора. Возможно, его и вовсе придется заменить.

Не зависимо о того, насколько старый или новый двигатель, с которым вам пришлось иметь дело, он состоит из двух частей:

• стационарная (статор);
• вращающаяся деталь конструкции – ротор (в процессе вращения взаимодействует со статором).

Ротор еще иногда называют якорем. Практически во всех двигателях якорь (ротор) располагается внутри статора.

Вся механическая работа лежит на якоре, а вот прямолинейным будет вращательное движение или нет, зависит от других механизмов двигателя. В этой статье мы их рассматривать не будем.

Ротор и статор двигателя

В конструкции статора находится статорная обмотка (одна или несколько). Когда через нее протекает ток, происходит формирование вращающегося магнитного поля. Сформированное поле вступает во взаимодействие с полем ротора, что является причиной возникновения вращающего момента. Это позволяет выполнять механическую работу. Чтобы снизить количество потерь и нарастить КПД, монтируют якорь на подшипниках.

Из всего вышеописанного напрашивается следующий вывод о работе исправного электрического двигателя:

когда на обмотку подается напряжение, по ней протекают токи (при этом конструкция двигателя изначально на них рассчитана);

если на изоляции нет повреждений механического характера, она служит обеспечением заданного сопротивления;

с механической точки зрения, система ротор-статор должна соответствовать всем нормам (имеется в виду состояние подшипников, величина гаек, зазоры, износ щеток и т.д.).

Проверка двигателя постоянного тока (явно или нет) включает в себя контроль и этих факторов. При этом сама проверка может носить любой характер: визуальный осмотр, замер величины зазоров, контроль того, насколько легко вращается якорь.

Ниже мы будем говорить лишь о тех элементах электрического двигателя, состояние которых можно проанализировать только с помощью специального прибора: мультиметра.

Когда строится схема всех нужных для анализа измерений, очень важно учитывать особенности конструкции конкретного двигателя. Принято считать, что подключают электромотор, как правило, к сети с напряжением 220 или 380 Вольт.

Стоит также отметить, что важно обращать внимание на обратимость двигателя. Эта характеристика говорит о том, что в момент вращения ротора (при воздействии на него извне) вырабатывается электроток.

Далее мы будем говорить о проверке двигателя с точки зрения того, что механически он полностью исправен:

• люфта подшипников нет;
• смазка в надлежащем состоянии;
• зазоры между статором и якорем находятся в разрешенных допустимых пределах;
• износ щеток и ламелей коллекторной системы отсутствует или незначителен;
• кабель подачи питания работает исправно;
• отсутствует запах горелого.

Чтобы убедиться в механической исправности прибора достаточно провести обычный визуальный осмотр.

Разбирать конструкцию, если это необходимо, нужно аккуратно. Не стоит добавлять к имеющимся неисправностям все те же механические. В процессе разбора используйте только специальные инструменты.

Во время проверки нужно обратить внимание на следующие детали:

• обрывы обмотки, наличие в них коротких замыканий на якоре или статоре;
• пробои в изоляции корпуса, другие металлические элементы мотора;
• работоспособность конденсатора (в однофазном электромоторе).

В целом, схема проведения проверки исправности двигателя не сильно отличается в зависимости от вида устройства, так что рассматривать ее мы будем с единой позиции. Если ваше устройство имеет более уникальные характеристики, лучше обратиться к опытному специалисту.

Двигатель постоянного тока еще называют коллекторным. Исправность такого электромотора проверяется с помощью мультиметра – специального устройства.

Мультиметр

Как прозвонить двигатель? Порядок прозвона мультиметром таков:

1. Устройство нужно включить в режим, который измеряет сопротивление (Ом). Щупы парами приложить к ламелям коллекторной системы. При исправной работе электродвигателя, показания отличаться не будут.
2. Если движок рабочий, при прикладывании щуп к ротору и коллектору одновременно его сопротивление бесконечно высокое.
3. С помощью мультиметра также проверяется и наличие разрыва обмоток. В работающем двигателе их быть не должно.
4. Одним щупом прикоснитесь к статору, а вторым к выводам движка. Если значение показателей низкое – присутствует неисправность.

Правила безопасности при проведении ТО

Перед проведением ТО любой сложности необходимо обеспечить безопасность обслуживающего персонала. Все работы по техобслуживанию (кроме проверки рабочих режимов) проводятся при полном снятии напряжения с оборудования.

Непосредственный исполнитель должен обеспечить блокировку самопроизвольной или ошибочной подачи напряжения на обслуживаемый электродвигатель. Для этого необходимо заблокировать средство подачи напряжения, а на рычаге механизма включения вывесить плакат «Не включать, работают люди!».

Обслуживание электрических машин постоянного тока

Надежная и бесперебойная работа электрических машин постоянного тока может быть обеспечена лишь при правильной эксплуатации и систематическом уходе за ними. Ниже приводятся общие указания по эксплуатации и уходу за электрическими машинами постоянного тока.

При подготовке к пуску электрические машины тщательно осматривают. При этом, особое внимание обращают на чистоту коллектора и щеток, а также состояние внутренних и наружных контактов. Проверяется положение щеток в щеткодержателях и сила нажатия пружин. Обязательно проверяют наличие смазки в подшипниках и в случае необходимости добавляют ее. Затем, проверив положение рукояток регулировочных и пусковых реостатов, проворачивают агрегат вручную на 1—2 оборота, проверяя при этом, нет ли заеданий и посторонних шумов. Убедившись в отсутствии ненормальностей и дефектов, пускают агрегат в работу.

После пуска агрегата наблюдают за его работой по показаниям контрольно-измерительных приборов и проверяют периодически нагрев отдельных частей, работу коллектора и щеток.

При нормальной работе нагрев машины вызывается прохождением тока через обмотки и выделением тепла, трением в подшипниках, трением щеток о коллектор и вращающихся частей о воздух. В инструкциях завода-изготовителя обычно указываются допустимые температуры нагрева отдельных частей машины. Если по обмоткам будет проходить ток большей величины (при перегрузках и коротких замыканиях), то нагрев обмоток возрастет, что может привести к порче изоляции машины.

В случае отсутствия или недостаточности смазки в подшипниках, последние быстро нагреваются и изнашиваются.

Ни в коем случае нельзя допускать искрения между щетками и коллектором электрической машины. Искрение может возникнуть, если коллектор загрязнен или неравномерно выработаны его пластины, неплотно прилегают или дрожат щетки, величина тока, проходящая по обмоткам, превосходит расчетную и т. д. Работе коллектора уделяют самое серьезное внимание. Поэтому, когда машина не работает, загрязненный коллектор очищают тряпочкой, смоченной в бензине или керосине. При этом, если обнаруживаются царапины на коллекторе, то его шлифуют стеклянной шкуркой. Для плотного прилегания щеток к пластинам коллектора, щетки притирают стеклянной шкуркой, которую заводят между щетками и коллектором. Если щетки слабо прижимаются к коллекторным пластинам, то нажимные пружины необходимо отрегулировать.

Изменение режима работы машины производится с помощью соответствующей аппаратуры управления. После остановки электромашин постоянного тока необходимо: осмотреть машину снаружи и внутри; удалить и протереть пыль, грязь и масло со всех доступных частей; измерить изоляцию и ощупать места контактных соединений для определения мест чрезмерного нагревания; устранить неисправности, замеченные во время работы и осмотра машины.

• Генераторы постоянного тока
• Принцип действия, устройство электрических машин постоянного тока
• Работа и мощность тока
• Закон Джоуля-Ленца, физический закон
• Электрическая цепь и электрическое сопротивление

Диагностика электродвигателя

Под диагностикой подразумевается измерение определенных параметров электродвигателя в рабочем режиме и без напряжения.

Обычно измеряют следующие параметры:

• Температура
  . Это универсальный параметр, который может многое сказать о состоянии двигателя. Оперативное измерение температуры корпуса производится с помощью пирометра или тепловизора. В некоторых случаях в двигателе должен быть установлен термодатчик, обеспечивающий постоянный контроль температуры. Подробно о температурном режиме и перегреве электродвигателя читайте здесь.
• Ток
  . Сравнив номинальный (рабочий) ток с измеренным, можно оценить состояние электродвигателя и привода в целом.
• Вибрация
  . При увеличении уровня вибрации может произойти механическое разрушение двигателя. Этот параметр оценивают при помощи специального оборудования.

На обесточенном двигателе производят измерение сопротивления изоляции с помощью мегаомметра.

На основании результатов перечисленных измерений и их сравнения с номинальными значениями можно сделать вывод о необходимости ремонта.

Трехфазный двигатель

На корпусе трехфазного двигателя выведено 6 клемм, все они отвечают за начало и конец какой-то определенной обмотки. При этом все они одинаковые. Это делает случай поломки наиболее сложным.

Работа с мультиметром происходит следующим образом:

прибором в режиме измерения сопротивления определяют те пары клемм, что отвечают за одну обмотку;

сопротивление каждой точно измеряют, а потом сравнивают. Если разницы в замерах нет, обмотки исправны, а межвитковых замыканий нет.

Техническое обслуживание электродвигателя

ТО электродвигателя – плановое мероприятие, на которое должно выделяться время и назначаться ответственный. Как правило, техобслуживание двигателя проводится на месте его установки, при этом выполняются следующие действия:

• чистка корпуса двигателя от загрязнений
• проверка механических креплений электродвигателя и привода в целом
• проверка целостности и надежности крепления крыльчатки вентилятора охлаждения (независимого вентилятора)
• вскрытие клеммной коробки двигателя, осмотр, ревизия и протяжка силовых клемм
• смазка подшипников
• осмотр целостности питающего кабеля и заземления

Кроме того, при проведении ТО необходимо проверить систему питания двигателя – клеммы, контакторы, устройства защиты и т. д.

При качественном регулярном техобслуживании асинхронного двигателя он может работать без ремонта десятки лет. Однако в силу ряда причин (например, несоответствие параметров питающей сети или ухудшение условий работы) ремонт может потребоваться.

Приводится обоснование необходимости периодического ТО АД. Предлагается приблизительный перечень работ по ТО АД Асинхронные электродвигатели отличаются очень высокой надежностью, высокой бесперебойностью своей работы (при соблюдении допустимой продолжительности включения). Однако, это не означает, что «асинхронники» являются вечными. Поэтому на каждом предприятии рекомендуется составить график проведения технического обслуживания асинхронных двигателей. Перечень работ при ТО асинхронных двигателей может быть таким: 1. Внешний осмотр и оценка состояния механической части Техническое обслуживание асинхронного электродвигателя следует начинать с его подробного внешнего осмотра. В первую очередь определяется наличие очевидных неисправностей. Корпус двигателя следует очистить от грязи и пыли при помощи стальной щетки. Он не должен иметь сколов и повреждений. Из-за вибраций и динамических нагрузок, а также при неровностях и дефектах монтажной площадки, нередко случается, что одна из монтажных «лап» откалывается. Такой двигатель выбраковывается и не допускается к дальнейшей эксплуатации. В обязательном порядке следует проверить наличие крышки клеммной коробки, а также крышки, закрывающей роторные выводы у двигателей с фазным ротором. Эти крышки должны закрываться плотно, без зазоров. Их смятия и повреждения не допускаются. Каждый асинхронный электродвигатель должен иметь на корпусе шильдик – табличку с информацией о номинальных параметрах. Необходимо контролировать читаемость всех надписей на шильдике и, при необходимости, восстанавливать их, чтобы не иметь в хозяйстве «неопознанных» электродвигателей. При выполнении технического обслуживания двигатель необходимо отсоединить от трансмиссии: снять приводной ремень, цепь или полумуфту. После этого следует провернуть вал вручную. Он должен проворачиваться с усилием, обусловленным только инерцией ротора, посторонние звуки, скрежет и хруст должны отсутствовать. Следует вскрыть кожух, скрывающий крыльчатку двигателя (при закрытом исполнении). Крыльчатка не должна болтаться, иметь люфты в любом направлении, стопорный винт должен быть затянут. Вал двигателя не должен перемещаться в радиальном и осевом направлениях, а звездочка или шкив на валу должны быть закреплены надежно и не болтаться. Все болтовые соединения должны быть протянуты, а резьба не должна быть сорвана. Дефектные детали и элементы крепежа подлежат замене. Далее необходимо вскрыть крышки подшипниковых узлов. Состояние подшипников и подшипниковых гнезд определяется визуально. Исключаются трещины, сколы колец подшипника, неправильное его положение относительно вала (перекос). Перед закрытием подшипниковый узел набивается смазкой (маслом или специальной консистентной смазкой). Контроль наличия и состояния смазки в подшипниковых узлах вообще рекомендуется производить ежесменно. 2. Внешний осмотр и оценка состояния электрической части Для оценки состояния статорных выводов и токосъемного устройства ротора, крышки двигателя вскрываются. Изоляция статорных выводов должна иметь быть целой, без трещин и повреждений, в противном случае изоляцию необходимо восстановить при помощи изоленты и киперной ленты. Клеммная колодка, при ее наличии, не должна быть оплавлена или повреждена – в противном случае она подлежит замене. Наконечники статорных выводов могут быть окислены или иметь на поверхности нагар – это признак плохого электрического контакта. При наличии подобных дефектов наконечники следует зачистить до металла и вновь соединить обмотки по необходимой схеме. Полость клеммной коробки двигателя следует аккуратно очистить от пыли и грязи. Остаточная величина токосъемных роторных щеток двигателей с фазным ротором должна быть не менее 4 мм. Их контактная поверхность должна быть ровной и плотно прилегать к токосъемному кольцу. Сколы и трещины на щетках исключаются. Дефектные щетки подлежат замене. Перед установкой они шлифуются под поверхность токосъемного кольца при помощи стеклянной бумаги. Токосъемные кольца следует очистить от пыли и грязи при помощи ветоши, смоченной в керосине. Задиры, повреждения токосъемных колец не допускаются. Причиной возникновения таких дефектов может быть не замеченный вовремя предельный износ щеток. Напоследок необходимо проконтролировать состояние заземляющего проводника электродвигателя. Его жилы должны быть целыми, без повреждений, а болтовые крепления наконечников должны быть надежно затянуты. 3. Измерения и испытания На данном этапе при помощи мегомметра проверяется сопротивление изоляции статорных обмоток, а для двигателей с фазным ротором – и обмоток ротора. Электрическое сопротивление статорных обмоток проверяется относительно корпуса двигателя, а сопротивление обмоток ротора – относительно рабочего вала. При рабочей температуре нормальным считается сопротивление изоляции обмоток 0,5 Мом или более. На практике же сопротивление изоляции исправных электродвигателей исчисляется десятками Мом. Далее необходимо измерить сопротивление статорных обмоток постоянному току. Сопротивления пофазно должны быть одинаковыми, это косвенно свидетельствует об отсутствии межвитковых коротких замыканий. Для этого измерения лучше пользоваться не мультиметром, а прибором с более высоким классом точности, поскольку сопротивление обмоток на постоянном токе исчисляется долями Ом. После произведения перечисленных измерений двигатель подключается к сети, его крышки закрываются. Двигатель включается в работу на холостом ходу. Проверяется отсутствие вибраций, биений рабочего вала, пофазно измеряются и соотносятся друг с другом токи холостого хода. Рукой проверяется наличие/отсутствие нагрева корпуса двигателя в течение как минимум 15 минут работы. Некоторое повышение температуры является нормой, и допустимая его степень определяется классом стойкости изоляции. Но, например, повышение температуры корпуса до 100°C явно свидетельствует о каких-либо проблемах в работе электродвигателя. Только после этого двигатель соединяется с трансмиссией рабочего механизма и включается в работу под нагрузкой. Техническое обслуживание можно считать выполненным. 4. Общие замечания Основная цель технического обслуживания – профилактика и своевременное обнаружение неисправностей. Если обнаруженные дефекты не являются крупными и серьезными, принимается решение об их устранении на месте в ходе ТО. Для произведения крупного и ответственного ремонта двигатели доставляются в специально оборудованный электроцех. В систематическом техническом обслуживании нуждаются не только асинхронные электродвигатели. Но именно в их отношении такой необходимостью часто пренебрегают. Однако отсутствие своевременного ТО чревато для двигателя серьезными поломками и неисправностями, устранение которых может занять много времени и сил. Могут возникнуть механические повреждения железа статора, обмотка двигателя может прийти в полную негодность, может случится даже возгорание в коробке или в рабочей полости двигателя. Перечень работ при ТО по согласованию с главным инженером или главным энергетиком предприятия не обязательно должен быть именно таким, как предложено в этой статье. Решающее значение имеют условия работы: влажность окружающего воздуха, температура, пыльность помещения и, наконец, интенсивность работы. Те же факторы следует принимать во внимание и при определении периодичности проведения ТО асинхронных двигателей.

Ремонт электродвигателя

Кроме ТО в случае необходимости или по плану может производиться текущий, средний и капитальный ремонт электродвигателя. Цель ремонта – восстановление рабочих характеристик или работоспособности двигателя.

При ремонте на основе ранее проведенных осмотра и диагностики могут выполняться следующие мероприятия:

• замена подшипников
• балансировка ротора
• замена крыльчатки вентилятора
• перемотка обмотки статора

Другие полезные материалы:

Об электродвигателях с тормозом Принудительное охлаждение электродвигателя Как правильно подобрать электродвигатель

Электрические цепи в синхронных двигателях

Якоря таких двигателей содержат несколько обмоток. Их концы, в свою очередь, подключаются к металлическим кольцам. Кольца же устанавливаются на валу якоря, они соответственно изолированы. Кольца монтируются на валу ротора и имеют соответствующую изоляцию.

Проверка ротора (при условии отсутствия механических повреждений) похожа на проверку статора. В нее входит:

• замер сопротивления обмотки;
• проверка наличия межвиткового замыкания;
• проверка наличия пробоев.

Осмотр электрической составляющей асинхронного электродвигателя.

При осмотре электрической составляющей, в первую очередь необходимо проверить состояние статорных выводов. Они должны быть хорошо изолированы, а их наконечники должны быть чистыми, без малейшего нагара и окиси. Внимание также стоит обратить на клеммную колодку, которая должна быть целой без каких-либо видимых повреждений. Токосъемные роторные щетки должны быть идеально ровными, без сколов и трещин, а их величина должна составлять минимум 5 миллиметров. Они должны плотно прилегать к токосъемным кольцам. На токосъемных кольцах должна отсутствовать пыль и грязь. В конце рекомендуется проверить состояние заземляющего проводника и его крепление.