9 běžných poruch elektromotoru a jak je opravit | Technický pohon

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.

Porucha zkratu představuje zvýšení toku magnetické energie. K tomu dochází, když je elektromagnet zapnut při průměrných hodnotách napětí transformátoru. Při vypnutí je pozorován pokles průtoku.

Je umístěn na dvou tyčích jádra. Ale mění se v závislosti na konstrukčních součástech a vlastnostech transformátoru.

Jeho zvláštností je, že je tvořen hlavním energetickým tokem. Parametr je nastaven ve směru zpoždění, zatímco úhel pozorovaný mezi primárním a sekundárním proudem se zmenšuje. V tomto případě se mění nejen velikost průtoku, ale také fáze, která je důležitým ukazatelem. K určení tohoto úhlu jsou zapotřebí speciální mechanismy.

Zkratovaná zatáčka

Známky vzájemného zkratu

K určení dochází zpočátku na základě vnějších charakteristik. Pokud dojde k viditelným změnám technických indikátorů bez jakéhokoli důvodu, je slyšet praskání nebo kruhový oblouk, měla by být provedena diagnostika. Příčiny výskytu jsou defekty v cívce. Například překrývání závitů spíše křížově než symetricky, použití nekvalitního vinutí od neověřeného výrobce, poškození izolace při práci nebo při přemisťování zařízení, mechanické poškození. Ale efektivní způsob, jak najít cívku, je nepoužívat elektronická zařízení. Pouze s jejich pomocí lze určit zdroj poškození vinutí a identifikovat jeho charakteristiky.

Jaké zařízení se používá k detekci přerušovaného zkratu?

Schéma zapojení zařízení pro kontrolu mezizávitových zkratů

Obvod zařízení byl popsán v časopise “Radio” č. 7 pro rok 1990, ale stále neztratil svou relevanci díky své jednoduchosti a spolehlivosti. S takovým testerem je testování zkratu provedeno během několika sekund.

Zařízení pro detekci zkratovaných zatáček je v podstatě generátor zvukové frekvence, který pracuje nepřetržitě. Zodpovědný za generování rezistorů a pokud nainstalujete cívku transformátoru na základnu zařízení, jev generování se z fyzikálních důvodů zastaví. Zařízení signalizuje, že existují závady, zhasnutím žárovky nebo LED a přestane fungovat.

Základem testeru je měřicí generátor. Je sestaven na tranzistorech VT1, VT2. Kmitočet tohoto generátoru není konstantní a závisí na oscilačním obvodu, který je tvořen kondenzátorem C1, stejně jako připojenou cívkou, je připojen k XP1 a XP2. Rezistor R1 nastavuje požadovanou hloubku kladné zpětné vazby pro zajištění spolehlivého provozu měřicího generátoru. VT3, zapojený v diodovém režimu, vytváří požadovaný posun napětí mezi emitorem VT2 a bází VT4.

Při montáži zařízení je vhodné zkontrolovat správnost zapojení postupně. Funkčnost pulzního generátoru lze otestovat připojením 1 kOhm proměnného odporu, jak je znázorněno na obrázku. Otáčením jezdce tohoto rezistoru se můžete ujistit, že pulzní generátor pracuje správně ve všech režimech.

Při nastavení odporu na 200-300 Ohmů je důležité dbát na to, aby žárovka blikala.

Tester funguje následovně. Pokud jsou svorky testeru zkratovány, měřicí generátor není vůbec vybuzen, VT2 bude otevřen. Napětí na emitoru VT2, a tedy na bázi tranzistoru VT4, nebude dostatečné pro spuštění generátoru impulzů. V tomto případě budou VT5, VT6 otevřené a kontrolka bude trvale svítit, což indikuje integritu obvodu.

V případě připojení pracovní cívky na měřicí svorky přístroje se dejme tomu zkontroluje transformátor na mezizávitový zkrat a také po seřízení pomocí R1 začne buzení měřicího generátoru. Na emitoru VT2 se zvýší napětí, to vše povede ke zvýšení předpětí na bázi VT4 a také ke spuštění generátoru impulsů. Kontrolka by měla blikat.

Pokud se ukáže, že testované vinutí má zkratované závity, pak nebude měřicí generátor buzen a zařízení bude pracovat stejně jako v případě zkratovaných svorek (kontrolka se rozsvítí).

Když se odpojí měřící kabely nebo dojde k přerušení, VT2 se uzavře. Napětí na jeho emitoru, což znamená, že se také zvyšuje na bázi VT4. Otevře se do saturace a oscilace generátoru pulsů budou narušeny. VT5, VT6 se zavřou a kontrolka se vůbec nerozsvítí.

Další funkcí tohoto testeru je schopnost kontrolovat pn přechody. Při připojení křemíkové diody nebo tranzistoru k zařízení (anoda k XP1, katoda k XP2) by měla kontrolka blikat. V případě poruchy se LED dioda jednoduše rozsvítí a v případě poruchy se nerozsvítí.

Místo VT1-VT3 můžete nainstalovat KT358V nebo KT312V. KT361B lze snadno nahradit KT502, KT209. Při použití LED místo žárovky je nutné s ní zapojit sériově rezistor cca 30-60 Ohmů. Zařízení je napájeno ze zdroje 3V. Při použití korunky je vhodné použít 3,3V stabilizátor.

Někdy se může v krajní pravé poloze proměnného odporu, stejně jako když jsou sondy testeru otevřené, rozsvítit žárovka (LED). Je nutné změnit odpor rezistoru R3 (trochu ho zvýšit), aby kontrolka zhasla.

Při testování malých induktorů může být intenzita nastavení proměnného odporu příliš vysoká. Z této situace se snadno dostanete tak, že do série s rezistorem R1 zapojíte přídavný proměnný rezistor s malým maximálním odporem, například 1 kOhm.

Podobné obvody detekce poruch mezi zatáčkami

Dva podobné obvody, ale s importovanými tranzistory s reverzní polaritou.

PCB. (mají drobné odchylky od diagramu)

Další možnost na importovaných tranzistorech s napájením obvodu 4,5 V.

Deska je vyrobena z SMD prvků.