Shořel elektromotor. Hledání příčiny

V této recenzi se podíváme na typické poruchy třífázových asynchronních elektromotorů a způsoby, jak jim předcházet a eliminovat.

Elektrické poruchy elektromotoru

Elektrické závady v motoru vždy souvisí s vinutím.

1. Uzavírka meziobvodu může nastat, když se zhorší izolace v jednom vinutí. Možné důvody: přehřívání vinutí, nekvalitní izolace, opotřebení izolace vibracemi. Určení zkratu mezi zatáčkou může být obtížné. Hlavní diagnostickou metodou je porovnání odporu a provozního proudu všech tří vinutí. Prvními příznaky mezizávitového zkratu je zvýšené zahřívání motoru a pokles točivého momentu na hřídeli. V tomto případě je proud v jedné z fází větší než ve zbývajících dvou.
2. Zkrat mezi vinutími dochází v důsledku přemístění vinutí, mechanických vibrací a nárazů. Bez řádné elektrické ochrany může dojít ke zkratu a požáru.
3. Zkrat vinutí k pouzdru. S touto poruchou může elektromotor pokračovat v provozu, pokud není správně provedeno uzemnění a ochrana proti zkratu. V provozu však bude smrtící, protože jeho potenciál bude pod fázovým napětím.
4. Přestávka vinutí. Tato porucha je ekvivalentní ztrátě fáze. Pokud během provozu dojde k přerušení, motor náhle ztrácí výkon a začne se přehřívat. Pokud je ochrana správně provedena, motor se vypne, protože proud v ostatních fázích se zvýší.

K odstranění většiny těchto poruch je nutné převinutí motoru.

Mechanické závady elektromotoru

Mechanické poruchy elektromotoru souvisí s jeho konstrukcí.

1. Opotřebení a tření v ložiskách. Projevuje se zvýšenými mechanickými vibracemi a hlukem při provozu. V tomto případě musí být ložiska vyměněna, jinak porucha povede k přehřátí a snížení výkonu motoru.
2. Otáčení rotoru na hřídeli. Rotor se může otáčet v magnetickém poli statoru a hřídel bude nehybná. Je nutná mechanická fixace rotoru k hřídeli.
3. Spojení rotoru se statorem. Tento problém je spojen s mechanickou poruchou ložisek, jejich sedel nebo skříně motoru. Navíc taková porucha vede k poškození vinutí statoru. Téměř neopravitelné.
4. Poškození krytu motoru. Může nastat v důsledku otřesů, zvýšeného zatížení, nesprávné montáže nebo špatné kvality motoru. Oprava je pracná kvůli obtížnému vyrovnání předních a zadních ložisek.
5. Rotace nebo poškození oběžného kola dmychadla. Motor sice poběží dál, ale bude se přehřívat, což výrazně zkrátí jeho životnost. Oběžné kolo musí být zajištěno (pomocí klíče nebo pojistného kroužku) nebo vyměněno.

Nouzové situace při provozu elektromotoru

Existují závady, které přímo nesouvisí s motorem, ale ovlivňují jeho chod, výkon a životnost. Většina těchto poruch je způsobena mechanickým přetížením, zvýšeným proudem a v důsledku toho přehřátím vinutí a krytu.

1. Zvýšené zatížení hřídele v důsledku zaseknutí hnacího nebo hnaného mechanismu.
2. Nesymetrie napájecího napětí, která může být způsobena problémy s napájením nebo vnitřními problémy měniče.
3. Ztráta fáze, ke které může dojít v jakékoli části napájení motoru – od napájecí trafostanice až po vinutí motoru.
4. Problém s prouděním vzduchu (chlazení). Může k němu dojít v důsledku poškození oběžného kola motoru v důsledku jeho vlastního chlazení, v důsledku zastavení externího ventilátoru nuceného chlazení nebo v důsledku výrazného zvýšení okolní teploty.

Způsoby ochrany motoru

K ochraně elektromotoru před vnitřními a vnějšími poruchami a také k minimalizaci dalších nákladů na práci na jeho opravu se používají různá zařízení.

1. Automatické motory a tepelná relé

K detekci nadměrného proudu v jedné nebo všech fázích motoru se používají automatické motory (ochranné jističe motoru) a tepelná relé. Pokud je překročena, pohon se po nějaké době vypne.

Na rozdíl od automatického motoru nemá tepelné relé spínání napájení. Má pouze ovládací kontakt, který otevírá napájení napájecího obvodu. Automatický motor je nezávislé spínací zařízení schopné vypnout motor.

Nevýhodou tepelného relé je absence ochrany proti zkratu. Automatický motor má ochranu proti přetížení a elektromagnetickou ochranu proti zkratu, která okamžitě spustí a vypne motor, když je nastavený proud překročen 10-20krát.

Tato zařízení jsou nejrozšířenější a při správné instalaci a konfiguraci pravděpodobně ochrání elektromotor a zařízení před poruchou a jinými negativními důsledky.

2. Elektronická relé ochrany motoru

Tento typ ochrany poskytuje velký výběr různých ochran. Hlavním prvkem takových relé je mikroprocesor, který analyzuje okamžité hodnoty napětí a proudu a rozhoduje se na základě zadaných nastavení. Může to být signál pro indikaci nebo vypnutí motoru.

3. Termistory a tepelná relé

Když z nějakého důvodu nefunguje tepelná ochrana proti přetížení, poslední obrannou linií je tepelná ochrana. Uvnitř vinutí je instalován teplotně citlivý prvek (nejčastěji termistor nebo posistor), který mění svůj odpor v závislosti na teplotě. Při překročení prahu se spustí příslušná ochrana a motor se vypne.

Je možné použít jednodušší diskrétní tepelná relé (tepelné kontakty), která rozpojí ovládací nebo tepelný obvod, čímž dojde k nouzovému zastavení elektromotoru.

4. Frekvenční měniče

Frekvenční měniče mají obvykle několik typů ochrany – přetížení a proud, přepětí, ztráta fáze atd. Kromě toho je možné omezení točivého momentu a proudu. V tomto případě bude motor napájen napětím s nižší úrovní a frekvencí, pokud je zjištěno přetížení. V tomto případě bude operátorovi zaslána odpovídající zpráva a motor může pokračovat v chodu.

Výrobci frekvenčních měničů také doporučují instalovat jistič na vstup měniče, tepelné relé na výstup a termistorovou ochranu.

Technická diagnostika a seřízení zařízení je velkou zodpovědností. A představte si, že po opravě agregátu a provedení vyvážení o dva dny později shoří elektromotor. jaké jsou vaše pocity? Myslím, že je to přinejmenším nepříjemné. A když vám elektrikáři řeknou, že příčinou jsou zaseknutá ložiska, je to jako kámen na vaší zahradě. Můžete se dohodnout a obvinit ze všeho nečekaně selhávající ložiska (stane se to?), nebo můžete provést vlastní vyšetřování a přijít na dno hlavní příčiny.

Jak chápete, sám jsem se v této situaci ocitl. Budeme mluvit o přívodním ventilátoru, jehož vyvážení je popsáno v tomto článku. Vzhledem k tomu, že jsem po vyvážení provedl vibrační diagnostiku ložisek a žádné závady jsem tam neviděl, nevěřím v jejich nečekané selhání. Nastal čas hledat informace a analyzovat je.

Historii ventilační jednotky se dozvídám od majitele zařízení. Kdysi to mělo vadu ložiska. Po výměně nějakou dobu fungoval ventilátor a shořel elektromotor. Důvodem je zaseknutí ložisek. Elektromotor poslali na převinutí, vyměnili ložiska a v podstatě mě zavolali na měření vibrací. Zvýšené vibrace, vyvážení a je to tady znovu. To znamená, že se problém opakoval.

Pravděpodobnost mechanické závady je extrémně nízká a je třeba hledat elektromagnetické problémy. Ve spektrech vibrací není nic zajímavého – pouze zpětná složka a žádné zkraty vinutí, spálené tyče atp. žádná řeč. Při vyvažování se mi ale něco nelíbilo – frekvence otáčení byla 45,1 Hz. Frekvenční měnič? Majitel obchodu ujišťuje, že tam není. Zvýšený prokluz v důsledku vysokého zatížení? Je odpor ve ventilační síti vysoký (možná nebyl otevřen ventil)? Odpověď je ne. Nesprávné schéma zapojení motoru? Nejsem odborník v elektrotechnických věcech a nemá smysl se radit s elektrikáři, ti už problém vyřešili – ložiska.

Hledání informací na internetu na téma důsledků nesprávného schématu zapojení elektromotoru konkrétní odpovědi nepřineslo. Kromě toho se na elektrikářských fórech o tomto problému vedou divoké diskuse. Většina elektrikářů ale reaguje stejně jako u nás – podívejte se na typový štítek a neobtěžujte se. To nejdůležitější, co se nám podařilo vyčíst: při zapojení do trojúhelníku vyvine elektromotor při zapojení do hvězdy maximální činný výkon, při stejném napájecím napětí je činný výkon 3x menší; To znamená, že můžeme předpokládat možnost přetížení elektromotoru kvůli nízkému výkonu na hřídeli. Nedobrovolně jsem si vzpomněl na zkušenost se zřizováním aspiračních provozů (průmyslové větrání pro odstraňování prachu z míst přetížení sypkých látek s jeho následnou separací ve filtrech nebo cyklonech). Kdysi na jednom ze zařízení v regionu Belgorod byl úkol provést bezdrátovou úpravu stávající sítě. Projekt byl natolik neúspěšný, že bylo nutné zablokovat sací potrubí o 70 % membránou. Současně se odpor sítě, a tedy i zatížení motoru ventilátoru, vážně zvýšil, což během několika minut vedlo k silnému zahřátí elektromotoru – jeho kryt se stal prostě ohnivým. Tento vliv přetížení elektromotoru se mi pevně vryl do paměti.

Proto se podíváme na pas pro elektromotor: 5,5 kW, 2860 ot./min, schéma zapojení „trojúhelník“. Kabel je odstraněn, s kolegou se jdeme podívat na schéma zapojení do Borna. A je tu “hvězda”. A na typovém štítku elektromotoru je schéma zapojení do hvězdy. Zajímavý. Čemu byste měli věřit, údajům z pasu nebo ze jmenovky? Myslím, že je lepší věřit logice. Motor s tímto zapojením má minimální výkon na hřídeli. Při přetížení by rychlost měla klesnout. Elektromotor musí udržovat otáčky a odpovídajícím způsobem zvyšovat točivý moment na hřídeli. Čím silnější je zatížení, tím vyšší by měl být skluz (a zde je to téměř 5 Hz!). To vše má za následek zvýšení proudů ve vinutí, a tím i tepelné ztráty v něm. V článku o vyvážení jsem psal o silné tepelné deformaci oběžného kola dmychadla elektromotoru po předchozí poruše. Pravděpodobnou příčinou poruchy je tedy přehřátí vinutí v důsledku zapojení do hvězdy. To znamená, že bych věřil pasu.

To jsou myšlenky, které jsem sdílel se zaměstnanci dílny, která ventilátor vlastní. A v reakci na to jsem slyšel, že to nebylo poprvé, co jim shořely motory WEG. Chladicí stroje měly stejný problém – kvůli nesprávnému schématu zapojení uvedenému na typových štítcích shořelo několik elektromotorů. Závod plně uznal svou chybu, omluvil se a vyměnil motory. Podle závodu došlo k závadě při výrobě stejných jmenovek.

V tuto chvíli elektrikáři hlásí vedení, že elektromotor byl rozebrán a příčinou poruchy jsou ložiska. Já zase jdu do tří stejných větracích jednotek, které jsou v provozu.

Nazvěme ventilátor s vyhořelým elektromotorem ventilátor č. 1. Ostatní jsou č. 2, č. 3 a č. 4. Měřím vibrace a teplotu statoru.

Vibrace ventilátoru č. 2 (rychlost vibrací, mm/s):

Teplota statoru 65 °C.

Vibrace ventilátoru č. 3 (rychlost vibrací, mm/s):