Асинхронный электродвигатель, как и любой механизм, подвержен воздействию рабочих нагрузок, приводящих к возникновению неисправностей и как следствие поломки. В случаи выхода электродвигателя из строя, возникает необходимость в проведении его ремонта. Срок службы отремонтированного электродвигателя напрямую зависит от того, как качественно был произведет данный ремонт.
Существуют ряд неисправностей в электрических машинах, основными из которых являются:
– перегрев обмотки статора. В процессе работы электродвигателя происходит выделение тепла и перегрев статорной обмотки.
Основные причины перегрева обмотки статора:
а) перегрузка электродвигателя во время работы либо запуска;
б) неисправность системы вентиляции электродвигателя (поломка вентилятора в электродвигателе приводит к плохой циркуляции воздуха, а следовательно плохому выводу тепла из двигателя, что приводит к его нагреву)
в) изменение напряжения сети (при повышении напряжения выше нормы происходит повышенный нагрев стали сердечника статора; при снижении сетевого напряжения ниже номинального, повысится ток в обмотке статора и вызовет ее перегрев);
Признаки по которым можно определить, что обмотка статора перегрелась: неодинаковый ток в фазах обмотки; двигатель сильно гудит при работе; двигатель работает с пониженным вращающимся моментом.
– перегрев обмотки ротора.
Основные причины перегрева обмотки ротора:
а) обрыв или плохой контакт стержней беличьей клетки с короткозамкнутыми кольцами. В том случаи стержни заменяют и припаивают к кольцам. В случае того если беличья клетка сделана из алюминия ее перезаливают.
б) неисправность при проведении ремонта ротора.
Признаки по которым можно определить, что обмотка ротора перегрелась: электродвигатель сильно гудит; не развивает установочной частоты вращения; ток в статоре пульсирует.
– обрыв в обмотке статора.
При соединении обмоток в звезду: при обрыве одной фазы ток в ней отсутствует, а в других фазах завышен, в данном случаи электродвигатель не запустится; при обрыве в одной параллельной ветви фазы обмотки другие ветви этой фазы перегреются (если обрыв произойдет во время работы электродвигателя, он начнет усиленно гудеть).
При соединении обмоток в треугольник возможны следующие неисправности: при обрыве одной фазы обмотки, которая находится между двумя проводниками, ток в этих проводниках при работе будет меньше, чем в третьем проводнике; при обрыве в одной параллельной ветви повысится ток в других ветвях, что приводит к их перегреву (при этом пуск электродвигателя возможен, но мощность его значительно снижена).
Необходимо помнить, что работа электродвигателя на двух фазах недопустима, так как это приводит его к выходу из строя.
– обрыв в обмотке ротора.
Признаки по которым можно определить, что произошел обрыв обмотки ротора:
а) в сети возникают колебания тока;
б) обороты ротора снижаются, усиливается гудение в электродвигателе, возникают вибрации;
в) при обрыве в короткозамкнутом роторе нескольких стержней, пуск его невозможен;
г) при соединение фазной обмотки ротора в звезду нагруженный электродвигатель снижает частоту вращения примерно в два раза.
Обрыв в фазной обмотке можно определить с помощью омметра или амперметра и вольтметра, которым измеряют падение напряжения в катушечных группах обмотки ротора, куда предварительно подают постоянный ток от аккумулятора.
– пониженный вращающий момент.
Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя обеспечивается правильным соединением обмоток ротора и статора, созданием нормальных контактных соединений в обмотках, контактных кольцах и щетках держателях.
Так, если при перевернутых элементах обмотки – секции, катушечной группы или целой фазы запускать асинхронный двигатель, то он не развивает номинального вращающего момента, а при вращении будет гудеть, издавая шум низкого тона; при номинальной нагрузке не достигнет полной частоты вращения, за короткое время обмотки нагреется.
Вращающий момент электродвигателя зависит от напряжения сети. Так как ток и магнитный поток пропорциональны напряжению, вращающий момент пропорционален квадрату напряжения. Это значит, что если напряжение питания уменьшилось, например с 380 до 340 В, то вращающий момент уменьшиться в отношении , т.е. более чем на 24%.
– повышенный уровень шума в электродвигателе.
Повышенный уровень шума в электродвигателе может быть вызван электромагнитными или механическими причинами.
К электромагнитным причинам относят:
а) ослабление прессовки активной стали сердечника, что приводит в возрастанию вибрации корпуса статора. Вибрация листов стали сердечника приводит к развитию контактной коррозии металла. Контактная коррозия разрушает изоляцию листов стали, что приводит к замыканию и дополнительному нагреву сердечника. При общем ослаблении прессовки активной стали сердечника необходимо перешихтовать. При местном ослаблении производят уплотнение забивкой гетинаксовых или текстолитовых клиньев между листами шихтовки и зубцах. Клинья предварительно окунают в лак;
б) перевернута одна фаза. При этом возникает отличный от обычного шум в двигателе, и в перевернутой фазе повышается ток. Необходимо правильно выполнить соединение фазы, т.е. исключить «переворачивание» при подключении указанных элементов обмотки;
в) обмотка статора соединена треугольником, имеет параллельные ветви. При обрыве в отдельных катушках в электродвигателе, возникнет повышенный уровень шума;
Если соединить все катушки обмотки последовательно, а фазы – в звезду, гудение станет нормальным, но сила тока по фазам будет различной;
г) совпадение или близкое соотношении числа пазов сердечника статора и ротора может вызвать пульсацию магнитного потока и, следовательно, высокий уровень шума. Для устранения этого явления следует заменить ротор с другими соотношениями зубцов статора и ротора или перемотать статорную обмотку с сокращением шага;
д) большой эксцентриситет воздушного зазора, что может привести к возрастанию и асимметрии токов в зазорах в режиме холостого хода. Эксцентриситет воздушного зазора не должен превышать 10%.
К механическим причинам относят:
а) криволинейные каналы подачи воздуха в двигатель, что особенно заметно в двигателях с частотой вращения 1500 и 3000 об/мин. Вентиляционный шум снижают, изменяя лопатку вентилятора и конфигурацию щитов, что приводит к уменьшению вихреобразования;
б) неисправности подшипников качения. Здесь могут быть следующие дефекты, вызывающие повышенный шум: большой натяг при посадке подшипника на вал, появление усталостных отслоений на контактной поверхности беговых колец, выработка и проседание сепаратора, сколы в буртиках беговых колец. Такие подшипники следует заменить;
в) резонирующие отдельные части двигателя, когда частота их собственных колебаний совпадает с частотой вращения ротора. Это явление устраняют в машине приваркой ребер жесткости на конструктивных элементах щитов, воздухопроводов, фундаментных плит.
– повреждения беличьих клеток, их влияние на работу электродвигателя.
У асинхронных электродвигателей c короткозамкнутым ротором стержни беличьих клеток, будучи защемленными на выходе из паза при наличии короткозамыкающего кольца на некотором расстоянии от сердечника, подвергаются большим механическим усилиям. B связи с этим возможны разрывы медных или латунных стержней около сердечника или короткозамыкающих колец. Усилия эти будут большими при пуске двигателя и от центробежных сил, особенно при плохо отбалансированном роторе. B практике также нередко встречаются случаи возникновения вибраций роторов c короткозамкнутой беличьей клеткой, которая изготовлена из меди или латуни. Причиной вибрации является «разъедание» стенок пазов стержнями, a при пуске двигателя прослабленные в пазах стержни перемещаются от центробежных усилий вверх, в связи c чем и возникают вибрации.
У большинства литых алюминиевых клеток возникают обрывы стержней в пазах. Обрывы в беличьих клетках вызывают пульсацию тока в статоре, частота которого соответствует частоте скольжения. Частота пульсации тока и вращающего момента c изменением нагрузки также изменяется. Частота вращения ротора колеблется даже при изменении малых нагрузок. Выявление и устранение повреждений беличьих клеток производятся следующим образом:
— в разобранном виде осматривают ротор. Оборванные стержни в медной или латунной беличьей клетке заменяют, обрывы в кольцах запаивают;
— если обнаружены обрывы стержней в пазах, залитых алюминием, такую клетку перезаливают свежим, первичным алюминием. Применять повторно выплавленный алюминий не следует, так как это может вызвать образование раковин в стержнях и короткозамыкающих кольцах;
— если осмотром не удается обнаружить обрывы стержней в пазах, применяют старый испытанный метод, который заключается в следующем. В статорную обмотку подают пониженное напряжение в пределах 0,2-0,3U. Затем стальной пластиной быстро проводят по окружности ротора, перемыкая поочередно зубцы активной стали сердечника. Там, где соседние стержни беличьей клетки целые, стальная пластина электромагнитным полем притянется к железу и будет дребезжать. Если перемещающаяся пластина попадает на оборванные стержни, она будет слабо притягиваться и слабо дребезжать.
– Нагрев и искрение щеток и контактных колец.
B процессе работы машины неравномерное распределение тока между щетками может вызвать искрение и нагрев щеток и контактных колец. Причиной такой неисправности может быть перегрузка по току, грязь и зависание щеток в обоймах щеткодержателей, увеличенный коэффициент трения щеток, жесткие канатики щеток, неправильно выбранная марка щеток, плохой контакт в хомутиках стержней фазной обмотки ротора, вибрация ротора.
Указанные неисправности устраняют следующим образом:
— персоналу, ведущему техническое обслуживание, необходимо периодически следить по приборам за нагрузкой асинхронных электродвигателей (c фазным ротором) и не допускать перегрузок, доводящих до искрения щеток;
— при техническом обслуживании следует периодически продергивать щетки в обоймах щеткодержателей и продувать сухим компрессорным воздух давлением 0,2 МПа контактный узел;
— щетки c увеличенным коэффициентом трения быстро срабатываются и нагревают щеточный аппарат и контактные кольца, даже при номинальной нагрузке. Для уменьшения коэффициента трения щеток их подвергают пропитке в различных составах;
— обмотку необходимо перепаять, устранить также другие нарушения контактов в цепи фазного ротора;
— при возобновлении вибрации двигателя и искрения щеток следует разобраться в причинах. Возможны нарушение центровки двигателя из-за смещения линии валов двигатель – редуктор приводимого механизма, повреждения фундаментных плит двигателя или редуктора, нарушение балансировки ротора. Все это приводит к отрыву щеток от колец и искрению.