Основные виды дефектов асинхронных двигателей. Основные виды неисправностей в электродвигателях и причины их возникновения

К основным причинам поломки электродвигателей можно отнести нарушение правил их эксплуатации, а также старение и износ деталей механизма. Все дефекты электродвигателей можно разделить на два типа – механические и электрические. К типу электрических можно отнести повреждения токопроводящих частей обмоток или изоляции, повреждения листов сердечников и контактных колец. Различные перекосы корпуса и деталей электродвигателя, ослабление крепежных соединений, повреждения поверхностей деталей или их формы относят к дефектам механического характера. Если механические повреждения электродвигателей достаточно легко и просто выявляются даже визуально, то электрические неисправности возможно обнаружить только при проведении специальных измерений, ориентируясь на косвенные признаки. Только определив точную причину неисправности прибора, принимается решение о способе и составе ремонтных работ.

Ниже приведен примерный список основных причин выхода из строя электродвигателей, а также признаков данных неисправностей:

Неисправности электродвигателей возникают в результате износа деталей и старения материалов, а также при нарушении правил технической эксплуатации. Причины возникновения неисправностей и повреждений электродвигателей различны. Нередко одни и те же неисправности вызываются действиями различных причин, а иногда - и совместным их действием. Успех ремонта во многом зависит от правильного установления причин всех неисправностей и повреждений поступающего в ре-мот электродвигателя.

Повреждения электродвигателей по месту их возникновения и характеру происхождения делят на электрические и механические. К электрическим относят повреждения изоляции или токопроводящих частей обмоток, коллекторов, контактных колец и листов сердечников. Механическими повреждениями считают ослабление крепежных соединительных резьб, посадок, нарушения формы и поверхности деталей, перекосы и поломки. Повреждения обычно имеют очевидные признаки или легко устанавливаются измерениями.

Неисправности часто можно установить лишь по косвенным признакам. При этом приходится не только проводить измерения, но и сопоставлять обнаруженные факты с известными из опыта и делать соответствующие выводы.

Предремонтные испытания

Для электродвигателей, поступающих в ремонт, когда это возможно, следует проводить предремонтные испытания.

Объем испытаний устанавливают в каждом случае в зависимости от вида ремонта, результатов анализа карт осмотра и внешнего состояния электродвигателя. Работа по предметному выявлению неисправностей машин называется дефектацией. Перед испытаниями электродвигатель подготавливают к работе с соблюдением всех требований правил технической документации; измеряют размеры зазоров в подшипниках и воздушные зазоры, осматривают доступные узлы и детали и оценивают возможность их использования при испытаниях. Непригодные детали по возможности заменяют исправными (без разборки).

В асинхронных двигателях на холостом ходу измеряют ток холостого хода, контролируют его симметрию и оценивают визуально или с помощью инструментов все параметры, подлежащие контролю при эксплуатации.

В электродвигателях с фазным ротором и двигателях постоянного тока оценивают работу контактных колец, коллекторов, щеточного аппарата. Нагружая электродвигатель в допустимой мере оценивают влияние нагрузки на работу его основных узлов, контролируют равномерность нагрева доступных частей, вибрацию, определяют неисправности и устанавливают возможные их причины.

Признаки и причины неисправностей асинхронных электродвигателей

Типичные признаки и причины неисправностей асинхронных электродвигателей при номинальных параметрах питающей сети и правильном включении обмоток электродвигателя приведены в таблице ниже.

Немаловажным моментом в работе с регулятором РДУК является знание его основных неисправностей и способы их устранения. Существует порядка восьми видов неисправностей регулятора, и о них необходимо знать каждому, кто работает с подобными регуляторами, причем не только знать, но и суметь исправить.

Виды неисправностей и способы устранения:

1. Пружина пилота полностью ослаблена, однако выходное давление достигает или превышает на 20 процентов рабочее давление: негерметичность регулируемого органа регулятора (пилота). Проводится осмотр уплотняющих поверхностей седла и клапана, при необходимости у клапана заменяют резиновую прокладку.
2. Выходное давление падает до нуля: разрыв мембраны регулятора, мембрану необходимо заменить.
3. Выходное давление непрерывно растет: разрыв мембраны пилота, засорение седла или заедание толкателя, золотника пилота в направляющих. Надо заменить мембрану, прочистить седло и устранить заедание толкателя.
4. Выходное давление при настройке в пределах (0,2-0,6 кг/см²) сильно колеблется: следует установить дроссель на импульсной трубке от мембранной камеры регулятора к основному газопроводу, а при сохранении колебаний уменьшить чувствительность пилота, поставив более плотную (жесткую) пружину.
5. Выходное давление сильно колеблется при небольших затратах газа, автономно от давления настройки. Причина может быть скрыта в довольно большой пропускной способности регулятора. Если устранение колебаний не достигается установкой дросселя, на импульсной трубке от мембранной камеры регулятора к основному газопроводу, то снижают входное давление, а при необходимости заменяют седло и клапан регулятора на меньшие размеры.
6. Выходное давление постепенно уменьшается, временами резко возрастает и вновь снижается до нуля: обмерзание золотника и седла пилота, оно устраняется обогреванием пилота тряпкой, смоченной горячей водой.
7. Выходное давление постепенно уменьшается и поджатие пружины пилота его не повышает: засорение фильтра или отверстия седла пилота, выпадение уплотняющей резинки золотника, поломка настроечной пружины пилота. Фильтр следует прочистить и продуть, резинку и пружину заменить новыми.
8. Выходное давление изменяется одновременно с изменением входного давления: перепутаны места установки дросселя на импульсной трубке от мембранной камеры регулятора к основному газопроводу и дельфинирующего дросселя или дроссели вообще не установлены. Необходимо проверить установлены ли дроссели и правильно ли это сделано.

Все это необходимо постоянно помнить, иначе могут возникнуть серьезные проблемы с работой газового оборудования.

С каждым годом бензиновые двигатели все больше и больше вытесняются электромоторами, устанавливаемыми на новом типе машин, именуемом электромобилями. Однако, как и двигатели внутреннего сгорания, электрические силовые агрегаты могут ломаться, вызывая проблемы в функционировании транспортного средства. Основная масса неисправностей электродвигателя возникает вследствие сильного износа деталей механизма и старения материалов, что подкрепляется неправильной эксплуатацией такого автомобиля. Причин появления характерных неполадок может быть множество, и о некоторых (наиболее распространенных) мы Вам сейчас расскажем.

Причины неисправности электродвигателя

Все возможные неисправности двигателя электромобиля можно разделить на механические и электрические. К причинам механических неполадок относят перекосы корпуса электромотора и его отдельных деталей, ослабление креплений и повреждения поверхности составляющих элементов или их формы. Кроме того, частой проблемой является перегрев подшипников, вытекание из них масла и появление ненормального рабочего шума. К наиболее типичным неисправностям электрической части приписывают короткие замыкания внутри обмоток электромотора, а также между ними, замыкания обмоток на корпус и обрывы в обмотках или во внешней цепи, то есть в питающих проводах и пусковой аппаратуре.

В результате появления тех или иных неполадок, в работе транспортного средства могут наблюдаться следующие сбои: невозможность запуска мотора, опасное нагревание обмоток, ненормальная частота вращения электродвигателя, неприродный шум (гул или стук), неравное значение силы тока в отдельных фазах.

Типичные неполадки в работе электродвигателя

Давайте рассмотрим поломки электродвигателей более детально, определив их возможные причины.

Электродвигатель переменного тока

Проблема: при подключении к сети питания электромотор не развивает номинальной частоты вращения и издает неприродные звуки, а при прокручивании вала рукой наблюдается неравномерность в работе. Причиной такого поведения, скорее всего, является обрыв двух фаз при соединении обмоток статора треугольником, или обрыв при соединении звездой.

Если ротор двигателя не вращается, издает сильный гул и нагревается выше допустимого уровня, с уверенностью можно утверждать, что виной тому обрыв фазы статора. Когда двигатель гудит (особенно при попытке запуска), а ротор хоть медленно, но вращается, зачастую причиной появления проблемы является обрыв в фазе ротора.

Бывает, что при номинальной нагрузке на валу электродвигатель устойчиво работает, но частота его вращения несколько меньше номинальной, а ток в одной из фаз статора увеличен. Как правило, это является следствием обрыва в фазе при соединении обмоток треугольником.

Если на холостом ходу электродвигателя присутствуют местные перегревы активной стали статора, то это значит, что из-за порчи межлистовой изоляции или выгорания зубцов вследствие повреждения обмотки листы сердечника статора замкнулись между собой.

При перегреве обмотки статора в отельных местах, когда двигатель не может развить номинального момента и сильно гудит, причину такого явления следует искать в витковом замыкании одной фазы обмотки статора или межфазном замыкании в обмотках.

Если весь электродвигатель перегревается равномерно, то неисправен вентилятор системы вентиляции, а перегрев подшипников скольжения с кольцевой смазкой обусловлен односторонним притяжением роторов (из-за чрезмерной выработки вкладыша) или плохим прилеганием вала к вкладышу. Когда перегревается подшипник качения, издавая при этом ненормальный шум, вполне вероятно, что причина этого кроется в загрязнении смазки, чрезмерном износе тел качения и дорожек или в неточной центровке валов агрегата.

Стук в подшипнике скольжения и в подшипнике качения объясняется серьезным износом вкладыша или разрушением дорожек и тел качения, а повышенная вибрация – это следствие нарушения балансировки ротора из-за взаимодействия со шкивами и муфтами, либо же результат неточной центровки валов агрегата и перекоса соединительных полумуфт.

Электродвигатель постоянного тока также может иметь свои характерные неисправности:

Под серьезной нагрузкой якорь машины может не вращаться, а если попытаться развернуть его внешним усилием, то двигатель будет работать «вразнос». Причины: плохой контакт или полный обрыв цепи возбуждения, межвитковые или короткие замыкания внутри обмотки независимого возбуждения. В условиях номинальных значений напряжения сети и тока возбуждения частота вращения якоря может быть меньше или больше установленной нормы. В этом случае виновниками такой ситуации являются щетки, сдвинутые с нейтрального положения по направлению вращения вала или против него.

Может быть и такое, что щетки одного знака искрят немного сильнее, нежели щетки другого знака. Возможно, по окружности коллектора расстояния между рядами щеток не одинаковые, или присутствует межвитковое замыкание в обмотках одного из основных или дополнительных «плюсов». Если к искрению щеток добавляется еще и почернение пластин коллектора, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга, то виновником такой ситуации, скорее всего, является плохой контакт или короткое замыкание в обмотке якоря. Также, не стоит забывать и о возможности обрыва в катушке якоря, присоединенной к почерневшим пластинам.

В тех случаях, когда темнеет лишь каждая вторая-третья пластина коллектора, причиной неисправности может быть ослабшая прессовка коллектора или выступивший миканит изоляционных дорожек. Щетки могут искрить даже при нормальном нагревании мотора и полностью исправном щеточном аппарате, что объясняется недопустимым износом коллектора.

Причинами повышенного искрения щеток, перегрева коллектора и потемнения его большей части обычно выступают дорожки изоляции (говорят – коллектор «бьет»). При вращении якоря мотора в разных направлениях щетки тоже искрят с различной интенсивностью. Тут причина одна – смещение щеток с централи.

Если на коллекторе наблюдается повышенное искрение щеток, то стоит проверить плотность их прилегания, а также провести диагностику на предмет наличия дефектов рабочей поверхности щеток. Кроме того, причина может заключаться в неодинаковом давлении щеток или в их заклинивании в щеткодержателе. Естественно, при обнаружении любой из перечисленных проблем ее необходимо грамотно устранить, но довольно часто сделать это могут только высококвалифицированные специалисты.

Устранение неисправностей электродвигателя

Качественный капитальный ремонт электродвигателей можно произвести только на специализированных предприятиях. В ходе выполнения текущих ремонтных работ выполняется разборка силового агрегата и последующая частичная замена износившихся деталей. Давайте рассмотрим порядок выполнения всех действий на примере асинхронного электрического мотора.

На начальном этапе с помощью винтового съемника со шкива электродвигателя снимают шкив или полумуфту. После этого нужно открутить болты крепления кожуха вентилятора и снять его. Дальше, используя все тот же винтовой съемник, надо отвернуть стопорный винт и снять сам вентилятор. При необходимости, этим же инструментом можно снять с вала двигателя и подшипники, а затем, отвернув болты крепления, демонтировать и их крышки.

После этого следует выкрутить болты крепления подшипниковых щитов и легкими ударами молотка через деревянную прокладку снять эти щиты. Чтобы не повредить сталь и обмотки, в воздушный зазор помещают картонную прокладку, на которую опускают ротор. Сборка электромотора проводится в обратном порядке.

После выполнения ремонтных работ (особенности проведения зависят от характера поломки) электродвигатель следует протестировать. Для этого просто проверните ротор, взявшись за шкив, и если сборка выполнена правильно, то агрегат должен легко вращаться. Если все нормально, двигатель устанавливают на место, подключают к сети и проверяют работоспособность в режиме холостого хода, после чего мотор подсоединяют к валу станка и снова тестируют. Давайте рассмотрим варианты устранения неисправностей электродвигателя на примере некоторых характерных поломок.

Итак, представим себе, что мотор не запускается из-за отсутствия напряжения в сети, отключения автомата или перегорания предохранителей. Наличие напряжения можно проверить при помощи специального устройства – вольтметра переменного тока, обладающего шкалой 500 В, или же используя низковольтный индикатор. Устранить проблему можно путем замены перегоревших предохранителей. Обратите внимание! Если хотя бы один предохранитель перегорает, двигатель будет издавать характерный гул.

Обрыв фазы обмотки статора можно обнаружить с помощью мегомметра, но перед этим следует освободить все концы обмоток мотора. Если внутри фазы обмотки обнаружен обрыв, то двигатель придется отправить в профессиональный ремонт. Допустимой нормой понижения напряжения на зажимах двигателя при его запуске принято считать показатель в 30% от номинального значения, который обусловлен потерями в сети, недостаточной мощностью трансформатора или его перегрузкой.

Если Вы заметили снижение напряжения на зажимах электромотора, необходимо выполнить замену питающего трансформатора или же увеличить сечение проводов подводящей линии. Отсутствие контакта сети питания в одной из обмоток статора (выпадение фазы) вызывает увеличение тока в обмотках элемента и снижение количества оборотов. Если Вы оставите двигатель работать на двух обмотках, то он просто сгорит.

Помимо перечисленных электрических неполадок, электродвигатели могут страдать и от неисправностей механического характера. Так, причиной чрезмерного нагревания подшипников часто становится неправильная сборка этих деталей, плохая центровка мотора, загрязнение подшипников или слишком сильный износ шариков и роликов.

В любом случае, прежде чем переходить к непосредственным действиям, следует провести полную диагностику электродвигателя и взаимодействующих с ним деталей. Процедура осмотра начинается с проверки аккумуляторной батареи , и если она находится в исправном состоянии, тогда следующий шаг – это проверка поступления питания на электросхему контроллера (ЭБУ, который управляет скоростью вращения электродвигателя). Вполне возможно, что на отрезке пути от аккумулятора до платы Вы обнаружите обрыв проводов. Поломка электронной платы – явление нечастое, но если имеются хотя бы малейшие сомнения насчет ее исправности, то лучше сразу визуально оценить состояние детали. Если имел место сильный нагрев элементов платы, Вы сразу обнаружите почерневшие и вздувшиеся участки с возможными подтеками.

В том случае, когда автовладелец обладает хотя бы минимальными знаниями в области электроники, он может самостоятельно проверить предохранители, полупроводниковые детали (вроде диодов и транзисторов), все контакты, емкости и качество пайки.

Когда во включенном состоянии на выходе ЭБУ имеется рабочее напряжение, то, как правило, причину неисправности стоит искать в самом электродвигателе. Сложность ремонта агрегата зависит от конкретной неисправности и типа механизма. Так, при обследовании электромоторов переменного тока с роторным питанием, прежде всего, необходимо проверить контактные щетки , ведь именно они чаще всего являются причиной поломок двигателей указанного типа. После этого следует проверить обмотки на наличие обрыва или короткого замыкания. В случае обрыва тестер не покажет никакого значения сопротивления, а при коротком замыкании – показатель сопротивления будет соответствовать нулю или единице Ома.

Обнаружив неисправность, ее, конечно же, нужно устранить. Сделать это можно либо путем ремонта и замены вышедших из строя частей (например, щетки), либо посредством замены всего мотора на исправный аналог.

Асинхронный электродвигатель не включается (перегорают предохранители или срабатывает защита). Причиной этого в электродвигателях с контактными кольцами могут быть закороченные положения пускового реостата или контактных колец. В первом случае необходимо пусковой реостат привести в нормальное (пусковое) положение, во втором -- поднять приспособление, закорачивающие контактные кольца.

Включить электродвигатель не удается также из-за короткого замыкания в цепи статора. Обнаружить короткозамкнутую фазу можно на ощупь по повышенному нагреву обмотки (ощупывание следует производить, отключив предварительно электродвигатель от сети); по внешнему виду обуглившейся изоляции, а также измерением. Если фазы статора соединены в звезду, то измеряют величины токов, потребляемых из сети отдельными фазами. Фаза, имеющая короткозамкнутые витки, будет потреблять ток больший, чем неповрежденные фазы. При соединении отдельных фаз в треугольник токи в двух проводах, подключенных к дефектной фазе, будут иметь большие значения, чем в третьем, который соединяется только с неповрежденными фазами. При измерениях пользуются пониженным напряжением.

При включении асинхронный электродвигатель не трогается с места. Причиной этого может быть обрыв одной или двух фаз цепи питания. Для определения места обрыва сначала осматривают iiсе элементы цепи, питающей электродвигатель (проверяют целость предохранителей). Если при внешнем осмотре обнаружить обрыв фазы не удается, то мегомметром выполняют необходимые измерения. Для чего статор предварительно отключают от питающей сети. Если обмотки статора соединены в звезду, то один конец мегомметра соединяют с нулевой точкой звезды, после чего вторым концом мегомметра касаются поочередно других концов обмотки. Присоединение мегомметра к концу исправной фазы даст нулевое показание, присоединение к фазе, имеющей обрыв, покажет большое сопротивление цепи, т. е. наличие в ней обрыва. Если нулевая точка звезды недоступна, то двумя концами мегомметра касаются попарно всех выводов статора. Прикосновение мегомметра к концам исправных фаз покажет нулевое значение, прикосновение к концам двух фаз, одна из которых -- дефектная, покажет большое сопротивление, т. е. обрыв в одной из этих фаз.

В случае соединения обмоток статора в треугольник необходимо обмотку разъединить в одной точке, после чего проверить целость каждой фазы в отдельности.

Фазу, имеющую обрыв, иногда обнаруживают на ощупь (остается холодной). Если обрыв произойдет в одной из фаз статора во время работы электродвигателя, он будет продолжать работать, но начнет гудеть сильнее, чем в обычных условиях. Отыскивать поврежденную фазу так, как это указано выше.

При работе асинхронного двигателя происходит сильный нагрев обмоток статора. Такое явление, сопровождаемое сильным гудением электродвигателя, наблюдается при коротком замыкании в какой-либо обмотке статора, а также при двойном замыкании обмотки статора на корпус.

Работающий асинхронный электродвигатель начал гудеть. При этом его скорость и мощность снижаются. Причиной нарушения режима работы электродвигателя является обрыв одной фазы.

При включении двигателя постоянного тока он не трогается с места. Причиной этого могут служить перегорание предохранителей, обрыв в цепях питания, обрыв сопротивлений в пусковом реостате. Сначала внимательно осматривают, затем проверяют с помощью мегомметра или контрольной лампы напряжением не выше 36 В целость указанных элементов. Если указанным путем не удается определить место обрыва, переходят к проверке целости обмотки якоря. Обрыв в обмотке якоря чаще всего наблюдается в местах соединений коллектора с секциями обмотки. Измеряя падения напряжения между коллекторными пластинами, находят место повреждения.

Другой причиной указанного явления может быть перегрузка электродвигателя. Проверить это можно с помощью пуска электродвигателя вхолостую, предварительно разобщив его с приводным механизмом.

При включении электродвигателя постоянного тока перегорают предохранители или срабатывает максимальная защита. Закороченное положение пускового реостата может быть одной из причин указанного явления. В этом случае реостат переводят в нормальное пусковое положение. Это явление может наблюдаться также при слишком быстром выводе рукоятки реостата, поэтому при повторном включении электродвигателя реостат выводят более медленно.

При работе электродвигателя наблюдается повышенный нагрев подшипника. Причиной повышенного нагрева подшипника может быть недостаточная величина зазора между шейкой вала и вкладышем подшипника, недостаточное или лишнее количество масла в подшипнике (проверяют уровень масла), загрязнение масла или применение масла несоответствующих марок. В последних случаях масло заменяют, промыв предварительно подшипник бензином.

При пуске или во время работы электродвигателя из зазора между ротором и статором появляются искры и дым. Возможной причиной этого явления может быть задевание ротора за статор. Это происходит при значительном срабатывании подшипников.

При работе электродвигателя постоянного тока наблюдается искрение под щетками. Причинами такого явления могут служить неправильный подбор щеток, слабое нажатие их на коллектор, недостаточно гладкая поверхность коллектора и неправильное расположение щеток. В последнем случае необходимо передвинуть щетки, расположив их на нейтральной линии.

При работе электродвигателя наблюдается усиленная вибрация, которая может появляться, например, из-за недостаточной прочности закрепления электродвигателя на фундаментной плите. Если вибрация сопровождается перегревом подшипника, это указывает на наличие осевого давления на подшипник.