Основные причины выхода из строя электродвигателей и как их избежать?

⚡1. Электрические неисправности

1.1 Проблемы с обмоткой

Межвитковое замыкание возникает при повреждении изоляции между витками обмотки, что приводит к локальным коротким замыканиям. Это вызывает повышенный нагрев двигателя и падение момента на валу. При этом ток в одной фазе становится значительно выше, чем в других.

Профилактика: Регулярные измерения сопротивления изоляции и тока холостого хода. Использование качественных материалов при перемотке и обеспечение правильных условий эксплуатации.

Обрыв обмотки эквивалентен исчезновению фазы питания. Двигатель резко теряет мощность и начинает перегреваться. При правильной настройке защиты он должен отключиться, поскольку ток в оставшихся фазах возрастает.

Профилактика: Регулярная проверка целостности обмоток с помощью мегомметра. Установка защитных устройств, реагирующих на перекос фаз.

Замыкание на корпус представляет особую опасность, так как может привести к поражению персонала электрическим током. При такой неисправности корпус двигателя оказывается под фазным напряжением.

Профилактика: Регулярные измерения сопротивления изоляции, правильное заземление и использование устройств защитного отключения.

1.2 Качество электропитания

Перекос фаз (асимметрия напряжений) возникает при неравномерном распределении нагрузки по фазам. Это приводит к возникновению чрезмерных токов в одной или нескольких фазах, что вызывает перегрев и повреждение изоляции.

Профилактика: Регулярный контроль напряжения по всем фазам с помощью анализатора качества электроэнергии. Равномерное распределение нагрузок.

Гармонические искажения появляются из-за нелинейных нагрузок (частотные преобразователи, импульсные источники питания). Высокочастотные составляющие не участвуют в создании вращающего момента, но циркулируют в обмотках, вызывая дополнительный нагрев.

Профилактика: Использование фильтров гармоник, выбор двигателей с запасом по мощности для работы в условиях повышенного содержания гармоник.

Переходные процессы (скачки напряжения) могут возникать при коммутации мощных нагрузок, работе capacitor banks или даже из-за атмосферных явлений. Эти процессы с произвольной амплитудой и частотой разрушают изоляцию обмоток.

Профилактика: Установка устройств защиты от перенапряжений, использование двигателей с усиленной изоляцией.

⚙️2. Механические неисправности

2.1 Проблемы с подшипниками

Износ подшипников является одной из наиболее распространенных механических неисправностей. Проявляется в повышении вибрации и шума при работе. В запущенных случаях может привести к заклиниванию ротора и серьезным повреждениям.

Причины: Естественный износ, недостаточная или неправильная смазка, загрязнение смазочного материала, неправильный монтаж.

Профилактика: Регулярная проверка и замена смазки, использование правильного типа смазочного материала, контроль вибрации, правильный монтаж с использованием специализированного инструмента.

2.2 Несоосность валов

Несоосность возникает при неправильном совмещении вала двигателя с валом приводимого механизма. Даже при использовании гибких муфт несоосность передает на двигатель вредные циклические усилия, вызывающие повышенный износ.

Профилактика: Тщательная центровка валов с использованием лазерных инструментов, регулярная проверка центровки в процессе эксплуатации.

2.3 Дисбаланс ротора

Дисбаланс возникает когда центр массы ротора не совпадает с осью вращения. Это вызывает вибрацию, которая может привести к ускоренному износу подшипников и других компонентов.

Профилактика: Балансировка ротора на специальном оборудовании, регулярная очистка от загрязнений, которые могут нарушить балансировку.

2.4 Повреждения корпуса и охлаждения

Повреждение корпуса может происходить из-за ударов, повышенных нагрузок или неправильного крепления. Ремонт часто затруднен из-за необходимости сохранения соосности посадочных мест подшипников.

Повреждение крыльчатки обдува приводит к перегреву двигателя даже при нормальных нагрузках, что значительно сокращает срок его службы.

Профилактика: Правильный монтаж, использование защитных кожухов в условиях возможных механических воздействий, регулярная очистка системы охлаждения.

🌡️3. Внешние факторы и перегрузки

3.1 Тепловые перегрузки

Перегрев является основной причиной повреждения изоляции обмоток. Может возникать из-за: перегрузки двигателя, повышенной ambient temperature, загрязнения системы охлаждения или работы на пониженном напряжении.

Профилактика: Контроль температуры корпуса и подшипников, обеспечение adequate ventilation, регулярная очистка cooling surfaces, избежание работы в режиме перегрузки.

3.2 Неправильная эксплуатация

Механические перегрузки возникают при заклинивании приводимых механизмов или превышении расчетного крутящего момента. Это приводит к резкому увеличению потребляемого тока и перегреву.

Профилактика: Правильный подбор двигателя по мощности и крутящему моменту, использование устройств защиты от перегрузки, регулярное техническое обслуживание приводимых механизмов.

Частые пуски и реверсы вызывают термические и механические нагрузки значительно превышающие номинальные, что сокращает срок службы изоляции и подшипников.

Профилактика: Использование устройств плавного пуска или частотных преобразователей для ограничения пусковых токов, правильный выбор двигателя для режимов с частыми пусками.

🛡️4. Способы защиты и профилактики

4.1 Устройства защиты

Тепловые реле и мотор-автоматы защищают двигатель от перегрузки и токов короткого замыкания. 

Электронные реле защиты на базе микропроцессоров обеспечивают многофункциональную защиту, анализируя ток, напряжение, температура и другие параметры в реальном времени.

Термисторы и термореле, установленные в обмотке, обеспечивают последний рубеж тепловой защиты, отключая двигатель при превышении допустимой температуры.

4.2 Преобразователи частоты

Современные частотные преобразователи обеспечивают комплексную защиту двигателя: от превышения момента и тока, перенапряжения, обрыва фаз и других аномалий. Они также позволяют ограничивать ток и момент двигателя при перегрузках.

4.3 Системы мониторинга и техническое обслуживание

Регулярный мониторинг параметров двигателя позволяет выявить проблемы на ранней стадии:

• Визуальный осмотр: наличие загрязнений, следов масла, повреждений корпуса.
• Измерение вибрации: позволяет выявить дисбаланс, несоосность, износ подшипников.
• Контроль тока и напряжения: выявление перегрузок, перекоса фаз, проблем с качеством электроэнергии.
• Измерение сопротивления изоляции: оценка состояния изоляции обмоток.
• Термография: выявление локальных перегревов с помощью тепловизора.

Плановое техническое обслуживание должно включать: чистку, смазку подшипников, проверку затяжки крепежа, контроль центровки и балансировки.