В большинстве случаев перегрев приводит к увеличению рабочего тока двигателя. Контроль тока обычно осуществляется с помощью автоматических выключателей и тепловых реле. В преобразователи частоты также встроена многоуровневая защита. Если используется реле защиты двигателя, можно также контролировать уровни напряжения и чередование фаз.
Очевидно, что при температуре корпуса +25°C двигатель будет работать дольше, чем при +100°C. Однако для большинства двигателей нормальной рабочей температурой является +100°C. Способность привода к тепловой перегрузке можно оценить по двум характеристикам – классу изоляции и классу перегрева.
Температура корпуса или обмотки ниже +60°C не требует никаких действий. Температура выше +70°C также не является критичной, однако следует обратить внимание на двигатель – возможно, он потребует дополнительной диагностики или осмотра.
При температуре выше +100°C необходимо постоянно контролировать работу двигателя и выявлять причину нагрева. Если температура продолжает расти, двигатель необходимо отключить от электросети во избежание несчастных случаев и пожаров.
Основным условием надежного отказа электродвигателя является отсутствие защиты электродвигателя или неадекватные устройства защиты электродвигателя. Электродвигатель защищен либо устройством защиты электродвигателя, либо устройством защиты двигателя.
Способы действия, приводящие к выходу из строя электродвигателей
Метод 1: Перегрузка двигателя.
Это самый распространенный метод. Если нет защиты, перегрузите электродвигатель: остановите или значительно замедлите вращение вала электродвигателя. В каком смысле? Зависит от машины. Например, для лесопильного завода. для быстрой выгрузки толстого бревна с сучьями на пиле, для консольного насоса при попадании в перекачиваемую жидкость инородного тела, например (волокнистый материал, окалина от сварки труб отопления).
Важное отступление для электродвигателей погружных насосов и вентиляторов!
Погружные насосы, вентиляторы при определенных условиях эксплуатации должны включаться только при открытом выходе (а в случае вентилятора – при открытом входе), чтобы не перегружать двигатель. Согласно инструкции, насос или вентилятор следует запускать при закрытой задвижке на выходе насоса или закрытой задвижке на входе вентилятора. При запуске устройства открываются ворота или задвижка и одновременно измеряется ток, потребляемый электродвигателем. Постепенное открытие ворот или заслонки доводит ток до номинального значения, и ворота или заслонка блокируются. Дальнейшее открытие ворот или задвижки приводит к перегрузке двигателя. Однако сделать это будет непросто – лучше убрать задвижку или шибер из схемы (что экономит средства) и включить устройство напрямую. Результат не заставит себя долго ждать – погружной насос может работать месяц, насос для осушения – около 20 минут, вентилятор – как повезет: если на выходе вентилятора есть сопротивление воздуха (узкие вентиляционные каналы, например, или горсть зерна при сушке) – он может работать долго, но если сопротивление воздуха падает – двигатель быстро перегрузится и выйдет из строя.
Метод 2: Отсутствие фазы или перекос фаз.
Запускайте электродвигатель на двух фазах или разрывайте (обрывайте) или отсоединяйте кабель с одной фазой во время работы электродвигателя. Двигатель может работать на двух фазах – но недолго, потому что по обмоткам, к которым приложено напряжение, течет повышенный ток (ток через обмотку увеличивается до 50%).
Метод 3 Ошибки при подключении.
Неправильное подключение обмоток двигателя. Обычно на заводской табличке двигателя указывается, как подключены обмотки для данного напряжения. Например, Δ/Υ 220/380 – соединение треугольником для 220 В, соединение звездой для 380 В. Если к этому двигателю подключить треугольник и переключить обмотки на 380 В, двигатель будет работать, но не слишком долго. Через обмотки будет протекать ток, в 1,7 раза превышающий нагрузку звезды, и двигатель перегреется и сгорит через короткое время.
Метод 4: Неисправности при установке.
При установке полумуфты или шкива на вал вал не должен опираться на противоположную сторону
(Часто для этого необходимо снять кожух вентилятора с двигателя – но это не обязательно, если все в порядке). Кроме того, при установке плотно прижмите шкив или полумуфту. Сочетание этих действий почти гарантированно приведет к повреждению подшипников или задней крышки двигателя (особенно если крышка чугунная). Треснувшая крышка подшипника или поврежденный подшипник не выдержат нагрузок, возникающих при работе двигателя, и приведут к его выходу из строя.
Важное замечание!
Основной причиной неисправного двигателя является отсутствие защиты двигателя или несоответствие устройств защиты двигателя электрическим характеристикам двигателя. Двигатель защищен либо электрической защитой двигателя, либо устройством защиты двигателя.
Следует отметить, что защита двигателя – это дополнительные расходы (10-40% от стоимости двигателя). Поэтому, если вы намерены обновлять свои электродвигатели как можно чаще – сэкономьте деньги на защите электродвигателей.
Метод 5: Недопустимые условия эксплуатации.
Сергей Союк, работающий в области перемотки электродвигателей, на основании своего опыта определил еще две причины выхода из строя электродвигателей во время работы: попадание воды в двигатель и дисбаланс привода или детали, закрепленной на валу двигателя.
5.1 Попадание воды в двигатель.
На заводской табличке двигателя указана степень защиты двигателя от пыли и воды. Наиболее распространенные из них – IP54 или IP55. Первый номер – это защита от твердых частиц. Вторая цифра указывает на защиту от жидкостей: 4 – разбрызгивание воды со всех сторон; 5 – струи воды. Однако если на электродвигатель брызнуть водой из шланга или оставить его под дождем, вода может попасть внутрь двигателя (например, через провода в клеммной коробке) и вывести его из строя.
5.2 Несбалансированный привод или деталь, прикрепленная к валу двигателя.
Например, неправильно сбалансированная крыльчатка вентилятора приведет к боковому смещению вала двигателя, что приведет к разрушению подшипника и крышки подшипника. Поэтому можно не чистить вентилятор, пусть грязь налипнет на крыльчатку – и через некоторое время мотор выйдет из строя сам по себе. Кстати, существуют специальные пылевые вентиляторы с радиальными лопастями для “откачки” воздуха с высоким содержанием пыли (до 1 кг на кубический метр).
Я добавлю еще один способ сделать это. 5.3 Перегрев электродвигателя путем регулирования его скорости.
Когда скорость вращения электродвигателя снижается с помощью частотного преобразователя, поток воздуха для охлаждения электродвигателя от ротора, расположенного на другом конце вала, уменьшается. Помните, что если скорость вращения ротора уменьшается вдвое, то производительность вентилятора уменьшается вдвое, а давление снижается на 4. В результате двигатель меньше охлаждается и быстрее перегревается при снижении скорости.
Если вы знаете другие способы выведения электродвигателей из строя, напишите нам, и весь мир узнает о вашем опыте.
Если конденсатор в двигателе перегревается, лучшим решением будет заменить его на конденсатор большей емкости или установить два конденсатора – один для работы, другой для запуска (соединенные параллельно).
Профилактические меры по защите двигателя от перегрева
Конечно, лучше не повреждать машину. Для этого необходимо принять соответствующие меры для защиты двигателя от перегрева:
- Не перегружайте машину.
- Если двигатель еще не используется, храните его в помещении с приемлемой температурой и влажностью.
- Периодически проверяйте состояние компонентов.
Если механизм и корпус нагреваются часто и чрезмерно, необходимо определить и устранить причины:
- Замените подшипник.
- Перемотайте обмотки.
- Удалите ржавчину с деталей.
- Замените изоляцию обмотки.
- Очистите вентиляционные каналы.
В “запущенных” случаях необходимо отнести устройство в ремонтную мастерскую.
Знание причин перегрева двигателя и способов их устранения необходимо для того, чтобы, во-первых, избежать самого перегрева, а во-вторых, чтобы иметь возможность самостоятельно определить проблему и устранить ее, если это в ваших силах.
Здравствуйте, может кто подскажет, я не особо опытный) в наличии косилка Makita, электрическая, в этом сезоне двигатель не заводится, гудит и глохнет. Разобрал, почистил траву, набил подшипники смазкой, собрал, вроде работает, но мотор начал греться, причем сильно, т.е. 10мин проработает без нагрузки и руки не выдерживают…. разобрал снова и думаю, что детали, которые там трутся, это не подшипник просто … Нагревается то фото, извините, не помню правильно, ротор или статор, обмотка тоже горячая…. Как его реанимировать или уже бросить?
Данная статья посвящена нагреву обмоток электродвигателя токами, превышающими допустимые значения для данной температуры охлаждающей жидкости. Это относится к относительно кратковременным перегрузкам при пуске, самозапуске, пониженном напряжении в сети, асинхронной работе синхронных двигателей и т.д.
В чем разница между пусковым и рабочим конденсатором?
Асинхронные двигатели являются наиболее распространенными двигателями, используемыми в промышленности, а также часто используются в частных домах. Они используются для привода различных машин: токарных, фрезерных, заточных станков, подъемных машин, таких как лифты или краны, а также всевозможных вентиляторов и вытяжек. Такая популярность объясняется низкой стоимостью, простотой и надежностью этого типа привода. Однако случается, что и простые машины ломаются. В этой статье мы рассмотрим распространенные неисправности асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Виды неисправностей в асинхронных двигателях
Неисправности можно разделить на три группы:
Вал не вращается или вращается ненормально;
Корпус двигателя может нагреваться полностью или в определенном месте на двигателе. При этом вал двигателя может вообще не двигаться, не развивать нормальную скорость, его подшипники могут перегреваться, он может издавать необычные звуки или вибрировать.
Но сначала освежите в памяти его структуру, и в этом вам поможет следующая иллюстрация.
Причины неисправностей также можно разделить на две группы:
Большинство неисправностей диагностируется с помощью токовых клещей – путем сравнения фазных токов и номинального тока, а также с помощью других измерительных приборов. Давайте рассмотрим некоторые типичные неисправности.
Двигатель не запускается
При подаче напряжения двигатель не начинает вращаться и не издает никаких звуков, а вал не “пытается” двигаться. Первым шагом является проверка того, что двигатель получает питание. Это можно сделать, открыв отверстие двигателя и измерив место подключения кабеля питания или измерив напряжение на выключателе питания, контакторе, пускателе или автоматическом выключателе.
Однако если напряжение на клеммах двигателя есть, значит, вся линия в порядке.
Если мы измерим напряжение в начале линии – у автоматического выключателя, мы будем знать только то, что напряжение подано, и оно может не дойти до конечного потребителя из-за разрыва кабеля, плохих соединений по всей длине кабеля, или неисправных контакторов или магнитных пускателей и цепей низкого напряжения.
Если вы обнаружили, что напряжение поступает на двигатель, дальнейшая диагностика заключается в проверке обмоток на наличие обрыва. Непрерывность обмоток следует проверять мегомметром, также можно проверить проколы на землю. Обмотки также можно проверить с помощью простой струны, но это не считается точной проверкой.
Для проверки обмоток без их прозвонки и без вскрытия отверстия двигателя можно использовать токовые клещи. Это делается путем измерения тока в каждой фазе.
Если обмотки двигателя соединены звездой и две обмотки оборваны, то ток не будет протекать ни в одной из фаз. Если в одной из обмоток произошел обрыв, вы обнаружите, что в двух фазах течет ток, и он увеличивается. При соединении треугольником, даже если две обмотки сгорели, ток будет протекать по двум из трех фазных проводов.
Если в одной из обмоток имеется обрыв, двигатель может не запуститься под нагрузкой или запуститься, но вращаться медленно и вибрировать. Измеритель вибрации двигателя показан ниже.
Если обмотки в порядке, но измерительный ток слишком высок, а автоматический выключатель или предохранитель перегорел, вероятно, заклинило вал или приводной механизм. Если возможно, после отключения питания попробуйте повернуть вал вручную и отсоединить его от привода.
После того как вы определили, что не вращается именно вал двигателя, проверьте подшипники. Электродвигатели оснащаются либо подшипниками скольжения, либо роликовыми подшипниками. Изношенные втулки (подшипники скольжения) проверяются на наличие смазки, если втулки не имеют внешних дефектов – их можно просто смазать, предварительно очистив от пыли, стружки и другого мусора. Однако такое случается редко, и этот метод ремонта больше подходит для маломощных двигателей в бытовой технике. В более крупных двигателях подшипники чаще всего просто заменяются.
Проблемы с низкой скоростью, нагревом, жесткостью вала и повышенным износом подшипников могут быть вызваны неравномерной нагрузкой на вал, перекосом, деформацией и изгибом вала. Если первые два случая можно устранить правильной установкой вала или привода и снижением нагрузки, то деформация и прогиб центральной части вала требуют замены или комплексного ремонта. Это особенно характерно для двигателей с большими нагрузками и длинными валами.
Двигатели, работающие при постоянной нагрузке и малом количестве пусков, могут быть перегружены по технологическим причинам, при переходных процессах в сети, при пуске под нагрузкой, при обрыве одной фазы и при поломке механизма или заклинивании вала в подшипниках. Перегрузка по технологическим причинам возникает при перегрузке механизма сырьем, при неправильной настройке, например, при работе вытяжного вентилятора на холодном воздухе с открытыми дросселями. Эти перегрузки можно легко устранить, остановив или уменьшив подачу на машину, закрыв ворота и т.д.
Причины перегрева двигателя
Причины перегрева двигателя могут быть механическими или электрическими.
Механические причины:
- Повышенная механическая нагрузка на вал. Механическая перегрузка может быть вызвана заклиниванием механизмов, попаданием в машину инородных тел и т.д.
- Износ подшипников. Рано или поздно это приведет к захвату или разрушению. Важно диагностировать эту неисправность на ранней стадии, поскольку разрушение подшипника может привести к повреждению ротора, обмоток и корпуса двигателя.
- Механические повреждения двигателя, например, перекос подшипников, что приведет к перегреву подшипников и трению ротора о статор.
- Недостаточное охлаждение корпуса. Как правило, охлаждение обеспечивается вентилятором, расположенным в задней части двигателя. Если крыльчатка повреждена или запуталась в решетке и вращается на валу, двигатель перегревается. Еще одной причиной уменьшения обдува является снижение скорости вращения двигателя, когда двигатель питается от инвертора. В этом случае необходимо использовать независимое принудительное охлаждение.
Электрические причины:
- Дисбаланс фаз и отклонения напряжения питания. Асинхронные двигатели чувствительны к уровню напряжения питания. Отклонение составляет ок. 5% значительно увеличивает термическое сопротивление. Отклонение примерно на 10% также усложняет работу двигателя.
- Потеря фазы. Это крайний случай перекоса фаз, который возникает в результате обрыва питающей линии, стартера или двигателя. В результате механический момент на валу значительно уменьшается вплоть до полной остановки двигателя.
- Прерывание цепи. В частности, это относится к схеме “звезда-треугольник”. Причиной проблемы может быть неисправная пусковая цепь или ошибка электротехнического персонала.
- Короткое замыкание в обмотке двигателя. Может быть межфазным или синфазным. Определяется путем измерения фазного тока при включенном двигателе или с помощью омметра при выключенном двигателе. При небольшом количестве закороченных обмоток короткое замыкание трудно обнаружить.
Выбор, ввод в эксплуатацию, схемы подключения и соединения обмоток, реверсирование направления вращения различных электродвигателей.
Что следует предпринять при подозрении на перегрев?
Наконец, давайте рассмотрим, что делать при перегреве электродвигателя.
Общий алгоритм выглядит следующим образом:
- Определите температуру перегрева и отключите двигатель от электропитания при достижении критического параметра.
- Оцените, есть ли посторонние шумы во время работы. Если шум исходит изнутри двигателя, проблема, скорее всего, в подшипниках. Проверьте, смажьте или замените их.
- Проверьте ток в фазах, чтобы сделать выводы о несоосности или перегрузке.
- Снимите груз и дайте машине поработать на холостом ходу.
- Проверьте правильность работы воздушного охлаждения.
- Проверьте работу токовой защиты.
Для защиты от перегрева рекомендуется контролировать ток и напряжение и устанавливать автоматические выключатели и реле с тепловым вводом.
Если вы заметили, что электродвигатель вашего триммера, насоса, вентилятора, газонокосилки или другого прибора нагревается, немедленно примите меры. Своевременная диагностика позволит выявить проблему, устранить неисправность и избежать необходимости приобретения дорогостоящего оборудования.
Что вы думаете об этой проблеме? В чем причина перегрева электродвигателя? Пожалуйста, напишите в комментариях.
Читайте далее:- Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
- Рабочие характеристики асинхронного двигателя; Школа для электриков: электротехника и электроника.
- Системы охлаждения. Часть 1.
- Характерные неисправности электродвигателей и способы их устранения.
- Асинхронный электродвигатель – конструкция, принцип работы, типы асинхронных двигателей.
- Как найти начало и конец обмотки электродвигателя – ООО "СЗЭМО Электродвигатель".
- Векторное и скалярное управление преобразователями частоты – принцип работы, система управления.