Электродвигатели представляют собой довольно сложные механизмы, которые способны развивать большую мощность, за счет чего обеспечивают работу многих устройств. Область их применения обширна – их можно обнаружить в пылесосе, мясорубке, стиральной машине. Но только бытовыми условиями все не ограничивается, и эти механизмы могут быть частью промышленного оборудования, где способны на гораздо больший функционал. При этом рано или поздно, но случаются неисправности электродвигателей.
Если в быту поломка ограничивается лишь дискомфортом, то в промышленных масштабах это приводит к вынужденным перерывам в работе электрического оборудования. А такие задержки в производстве крайне нежелательны, поэтому необходимо своевременно выявить причину неисправности и как можно скорее устранить ее.
Устройство электродвигателей
Вдаваться в подробности не имеет смысла, поэтому ограничимся кратким курсом. С конструктивной точки зрения, любой электродвигатель состоит из двух основных частей:
- Статор - представляет собой стационарную деталь, которая закреплена на корпусе механизма.
- Ротор – вращающая часть, за счет которой как раз производится работа устройств.
При этом ротор находится в полости статора и механически никак с ним не контактирует, но в то же время может соприкасаться через подшипники. При анализе на предмет выявления неисправностей электродвигателя вентилятора или любого другого устройства в первую очередь проверяется способность ротора вращаться. Для этого первым делом полностью снимается напряжение со схемы питания и только после этого можно вручную прокрутить ротор.
Для работы электрического силового агрегата необходимы два важных условия. Во-первых, на его обмотку (у многофазных электродвигателей их несколько) должно подаваться номинальное напряжение. Во-вторых, и электрическая, и магнитная схема должна быть полностью в исправном состоянии.
Электродвигатели, работающие на постоянном токе
Эти механизмы обладают довольно широким спектром использования:
- вентиляторы компьютерных устройств;
- стартеры транспортных средств;
- мощные дизельные станции;
- зерноуборочные комбайны и т. п.
Магнитное поле статора данных механизмов создается двумя электромагнитами, которые собраны на специальных сердечниках (магнитопроводах). Вокруг них располагаются катушки с обмотками.
Магнитное поле подвижного элемента формируется током, который проходит через щетки коллекторного узла вдоль обмотки, уложенной в пазах якоря. Тему неисправности ротора электродвигателя мы обязательно затронем, но немного позднее.
Электродвигатели переменного тока
Эти механизмы могут быть как асинхронными, так и синхронными. Можно выявить некоторое сходство между асинхронными моделями и двигателями, работающими на постоянном токе. Тем не менее, существуют конструктивные отличия. Ротор асинхронных силовых электрических установок выполнен в виде короткозамкнутой обмотки (прямая подача тока на нее от электроустановки отсутствует). В народе такая конструкция получила довольно звучное наименование – «беличье колесо». Помимо этого, в таких двигателях иной принцип расположения витков статора.
У синхронных силовых агрегатов обмотки катушек на статоре располагаются под одинаковым углом смещения между собой. Благодаря этому формируются силовые линии электромагнитного поля, которые вращаются с определенной скоростью.
Внутри этого поля располагается электромагнит ротора. Под воздействием приложенного магнитного поля, он тоже начинает двигаться в соответствии с частотой, синхронной скорости вращения приложенной силы.
Оценка вращения ротора
Выявление неисправностей электродвигателя переменного тока включает различные манипуляции с ротором. Зачастую возможность оценить степень вращения этого подвижного элемента осложняется из-за подключенного привода. К примеру, у силового агрегата пылесоса его можно без проблем раскрутить руками. А для того чтобы провернуть рабочий вал перфоратора, необходимо приложить некоторые усилия. Но а если вал соединен с червячным редуктором, то в этом случае из-за особенностей данного механизма провернуть его и вовсе не получится.
Именно по этой причине проверка вращения ротора производится только при выключенном приводе. Но что может затруднять его вращение? На это есть несколько причин:
- Контактные площадки скольжения износились.
- В подшипниках отсутствует смазка или же был использован неправильный состав. Иными словами, обычный солидол, которым принято заполнять шарикоподшипники, при сильной отрицательной температуре густеет. Это может служить причиной плохого запуска электрического механизма.
- Наличие между статором и ротором грязи или посторонних предметов.
Как правило, причину неисправности электродвигателя в отношении подшипника определить нетрудно. Разбитая деталь начинает издавать шум, что дополнительно сопровождается люфтом. Для выявления этого достаточно пошатать ротор в вертикальной либо горизонтальной плоскости. Также можно попробовать вдвигать и вытаскивать ротор вдоль его оси. При этом стоит учесть, что незначительный люфт для большинства моделей силового агрегата является нормой.
Проверка щеток
Пластины коллектора, по сути, являются контактным соединением части непрерывной обмотки якоря. Через данное подключение к щеткам подводится электрический ток. Пока силовой агрегат находится в исправном состоянии, в этом узле формируется переходное электрическое сопротивление. К счастью оно не способно оказывать какого-либо значительного влияния на работу механизма.
Как определить неисправность электродвигателя? У тех силовых агрегатов, которые подвергаются сильным нагрузкам в период эксплуатации, обычно загрязняются пластины коллектора. Кроме того, в пазах может скапливаться графитовая пыль, что отрицательно сказывается на изоляционных свойствах.
Сами щетки прижимаются к пластинам под воздействием пружин. Во время работы электродвигателя графит постепенно стирается, длина стержня щеток сокращается, а усилие, создаваемое пружиной, уменьшается. В результате контактное давление ослабевает, что приводит к увеличению переходного электрического сопротивления. Из-за этого коллектор начинает искрить.
В конечном счете, это приводит к повышенному износу щеток, включая медные пластины коллектора. В свою очередь все в итоге заканчивается поломкой двигателя. По этой причине важно регулярно проверять щеточный узел, тщательным образом осматривая чистоту поверхностей. В ходе поиска причин неисправности электродвигателя также не следует забывать о выработке самих графитовых щеток, включая условия работы пружин.
Обнаруженные загрязнения следует убирать куском мягкой тряпки, предварительно смоченной в растворе технического спирта. Промежутки меж пластин необходимо очищать при помощи воронила из твердой не смолистой породы древесины. По самим щеткам можно пройтись мелкозернистой наждачной бумагой.
При обнаружении на пластинах коллектора выбоин либо выгоревших участков, сам узел подергается механической обработке, включая полировку, пока не будут устранены все неровности.
Основные причины, вызывающие поломки электродвигателей
После сбора электродвигателей в заводских условиях, они подвергаются различному тестированию. И по их завершению они считаются полностью исправными и поставляются на рынок либо непосредственно к заказчику. Впоследствии все неисправности, которые возникают, обнаруживаются в ходе дальнейшей эксплуатации силовых агрегатов.
К числу причин основных неисправностей электродвигателей можно приписать нарушение условий транспортировки от изготовителя до места назначения. В большинстве случаев поломка может случиться на этапе загрузки или разгрузки электрических моторов. Также далеко не каждая компания ответственно относится к самой перевозке груза, в частности не соблюдая рекомендации в отношении транспортировки электродвигателей.
Еще одна причина – это нарушение правил хранения. В результате разрушаются основные узлы силовых агрегатов из-за воздействия перепадов температуры, уровня влажности и прочих внешних факторов.
Неисправности электродвигателя и способы их устранения
Среди большого количества поломок можно выделить случаи, которые наблюдаются чаще всего:
- Не вращается якорь при подключении электросети, что может быть обусловлено малым током или полным его отсутствием.
- Не развивается необходима частота вращения. Здесь причиной неисправности может служить изношенный подшипник.
- Перегрев электродвигателей. В этом случае причин довольно много – от перегрузки устройства до нарушения вентиляции.
- Сильное гудение механизма при работе, а также появление дыма. Возможно, замкнуты витки определенных катушек.
- Механизм сильно вибрирует – вызвано вследствие нарушения балансировки вентиляторного колеса либо другой части силового агрегата. Выявить это можно в ходе визуального осмотра.
- Кнопка отключения отказывается работать. Обычно так бывает, когда «залипают» контакты на магнитном пускателе.
- Посторонние шумы на фоне перегрева подшипника. Такая поломка обычно вызвана сильным загрязнением детали либо ее износом.
Это далеко не весь список неисправностей асинхронных электродвигателей (и прочих), которые могут возникнуть в процессе эксплуатации электрических силовых установок. Определить другие поломки сможет только опытный специалист. Разберем более подробно некоторые не менее распространенные неисправности.
Равномерный перегрев статора
В некоторых случаях активная сталь статора электродвигателей начинает перегреваться, хотя нагрузка имеет номинальные параметры. При этом нагрев может быть равномерным либо неравномерным. В первом случае причина может заключаться в напряжении, которое выше номинального значения или же все дело в вентиляторе. Причина такой неисправности устраняется несложно – для этого необходимо снизить нагрузку либо усилить двигатель вентилятора.
При определении неисправностей электродвигателя также важно обратить внимание на то, как соединены обмотки статора. Обычно тут все зависит от величины номинального напряжения:
- Для низких значений используется соединение «треугольник».
- Для более высокого напряжения предусмотрено соединение «звезда».
Иными словами, для «треугольника» – это 220 В, а для «звезды» – 380 В. В противном случае может возникнуть перегрузка силового агрегата, что и чревато его перегревом.
Неравномерный перегрев статора
В случае неравномерного перегрева причин несколько. Это может быть пробой в обмотке статора, замыкание на корпус. Из-за этого зубцы не только выгорают, но и могут оплавиться.
Также этому может способствовать замыкание промеж некоторых пластин, вызванное заусенцами. К тому же нельзя исключать и прикосновение ротора к корпусу статора. В этом случае устранение неисправностей электродвигателя будет сведено к вырезанию неисправных элементов, удалению заусенцев. После этого необходимо изолировать листы друг от друга посредством слюды либо специального картона.
При наличии слишком большого количества повреждений делается перешихтовка активной стали статора с переизолировкой всех листов. Сама стационарная деталь перематывается.
Все дело в роторе
При следующих характерных признаках причину неисправности ротора следует искать в некачественной пайке его цепи:
- перегрев ротора;
- гудение;
- торможение;
- несимметричные показания токах в фазах.
Прежде чем начинать ремонтировать ротор, следует обследовать, насколько качественно была выполнена пайка его обмоток. При необходимости, стоит перепаять, то же самое нужно сделать с теми участками, которые вызывают опасения.
Также могут быть случаи, когда неисправность электродвигателя обусловлена тем, что ротор недвижим и разомкнут, хотя на трех кольцах одинаковое напряжение. В этом случае причина неисправности, скорее всего, кроется в разрыве проводов, соединяющие ротор с пусковым реостатом. Как правило, это обусловлено износом вкладышей, сдвигом щитов подшипников, из-за чего ротор начинает притягиваться к статору. Ремонт ротора – это замена вкладышей, а также регулировка щитов подшипников.
Помимо этого, щетки и коллектор могут искрить либо нагреваться. Это может произойти по нескольким причинам:
- щетки пришли в негодность;
- неверная установка щеток;
- размеры щеток не соответствуют габаритам обоймы держателя;
- некачественное соединение щеток с арматурой.
В этом случае достаточно в точности выставить щетки вместе с держателями.
Повышенные вибрации
С технической точки зрения подобное явление тоже можно считать неисправностью электродвигателя. Обычно сильные вибрации возникают вследствие разбалансировки ротора, муфты либо шкива. Также этому явлению может способствовать неаккуратное центрование валов устройства, искривление соединительных полумуфт.
Первым делом необходимо выполнить балансировку ротора, для чего отбалансировать полумуфты со шкивами. Также нужно отцентрировать двигатель. Поставить полумуфту в правильное положение, но для этого сначала ее нужно снять. Отыскать точку некачественного соединения или разрыва, после чего устранить поломку.
Советы специалистов
Одной только установкой электродвигателя все не заканчивается, что подтверждается многими специалистами. Необходимо предпринять все необходимые меры, чтобы продлить срок эксплуатации электрических силовых установок.
В частности со стороны персонала необходимо:
- Обеспечить защиту электродвигателей специальными устройствами.
- Установить устройство плавного пуска электродвигателя. Это позволит увеличить срок службе не только силового агрегата, но и его привода.
- Установить тепловое реле. С его помощью можно избежать тепловых перегрузок, что очень важно для электродвигателей.
- Исключить попадание влаги на корпус двигателя и в его полость. Тем самым можно обеспечить его работоспособность, поскольку этот фактор отрицательно воздействует на внутренние компоненты электродвигателя.
- Необходимо регулярно проводить техническое обслуживание. Это очистка самого двигателя от загрязнений, смазывание подшипников, подтяжка контактов.
- Не заниматься ремонтом силовых электрических установок без должного опыта и навыков. Работу эту лучше доверить специалистам.
К тому же, важно своевременно обнаружить неисправность электродвигателя и устранить ее, поскольку от этого зависит время задержки производства. А оно, как известно, на вес золота, если не еще ценнее.
