Отказы асинхронных электродвигателей промышленного оборудования и тяговых двигателей электротранспорта напрямую влияют на непрерывность производственных процессов. Поэтому критически важно применять профилактические меры, выявлять начальные стадии деструктивных процессов и оперативно устранять дефекты, не допуская разрушения узлов электрических машин переменного тока.

Основные причины неисправностей электродвигателей

• Перегрузка электродвигателя превышение допустимых значений по току или моменту, а также неверный выбор мощности. Приводит к перегреву, ускоренному старению изоляции обмоток и выходу двигателя из строя.

• Человеческий фактор и ошибки эксплуатации - неправильный монтаж и подключение, недостаточная квалификация персонала, отсутствие регулярного обслуживания, диагностики и защитных систем.

• Механические поломки износ подшипников, дисбаланс ротора, перекос вала, вибрации, ударные нагрузки, заклинивание или блокировка вращающихся элементов.

• Проблемы электропитания - перепады и перекос фаз, нестабильное напряжение, гармонические искажения, приводящие к дополнительному нагреву и повреждению обмоток.

• Влияние частотных преобразователей работа частотных преобразователей с ШИМ-регулированием сопровождается высокочастотными напряжениями и токами, ускоряющими деградацию изоляции и подшипников.

• Естественный износ и производственный брак старение изоляции, усталостные разрушения деталей, скрытые дефекты материалов и сборки.

Для выявления дефектов применяются методы дистанционного мониторинга по прямым и косвенным параметрам, а также очная диагностика специалистами.

Выбор способа ремонта (на месте, на ремзаводе или у производителя) определяется экономической целесообразностью, сроками восстановления, ожидаемым ресурсом после ремонта и сравнением затрат с заменой агрегата.

Поломки электродвигателей вследствие перегрузки

Электродвигатель, изначально подобранный с недостаточной мощностью, работает в режиме постоянной перегрузки. Это вызывает хронический перегрев, старение и разрушение изоляции, что приводит к межвитковым коротким замыканиям.

Схожая ситуация возникает при изменении производственных условий, когда ранее корректно выбранные параметры ЭД перестают соответствовать новым нагрузкам. Особенно часто это происходит при отсутствии регулярного контроля и журналирования параметров.

Причина отказа: перегрев из-за перегрузки.

Решение: постоянный контроль температуры и тока, анализ изменений и своевременное обновление электроприводов.

Поломки из-за человеческого фактора

Ошибки монтажа и центровки

Перекос при установке приводит к ускоренному износу подшипников и корпуса. Несоосность валов вызывает разрушение подшипников, шпонок и ротора. Для центровки применяют лазерные уровни и специализированный инструмент.

При невозможности жесткой соосности используют эластичные муфты, самоцентрирующиеся подшипники, карданные передачи. Для компенсации тепловых деформаций трубопроводов применяют сильфонные вставки.

Дисбаланс ротора вызывает вибрации и разрушение деталей, поэтому балансировка и виброконтроль обязательны после ремонта и в процессе эксплуатации.

Ошибки ремонта и обслуживания

Неисправности подшипников приводят к потерям энергии, перегреву и дорогостоящему ремонту. Основные причины преждевременного износа:

• загрязнение при монтаже;

• применение подшипников низкого класса точности;

• повреждение уплотнений;

• деформация посадочных мест;

• неправильная запрессовка;

• несоблюдение требуемого натяга.

Дополнительно износ ускоряют перегрузка, перегрев, дисбаланс, недостаток смазки и наведенные токи. Последняя проблема эффективно устраняется заземляющими кольцами JUVTEK K27.

Рис. Электроэрозионное разрушение подшипников электродвигателя

Механические поломки электромоторов

Причины связаны с дефектами изготовления, ошибками монтажа, перегрузкой и отсутствием обслуживания. Характерные повреждения:

• проворот ротора на валу;

• разрушение шпоночных соединений;

• износ щёток и ламелей у двигателей постоянного тока;

• отрыв постоянных магнитов;

• разрушение крыльчатки охлаждения;

• срыв энкодера;

• разрушение подшипников с последующим задеванием ротора за статор.

Особое внимание следует уделять подшипникам: при ШИМ-регулировании их износ часто связан с электроэрозией, возникающей из-за подшипниковых токов.

Рис. Электроэрозионное разрушение вала электродвигателя, баббита, опорного и шариковых подшипников

Поломки электрической части электродвигателей

Основные виды повреждений:

• обрыв проводника в обмотке — резкое падение мощности;

• замыкание обмотки на корпус — опасность поражения электротоком. Подробнее рассказываем про защитное заземление электродвигателей;

• межвитковое замыкание — следствие перегрева, вибраций и износа изоляции;

• замыкание между обмотками — сопровождается шумом, искрением и потерей мощности.

Причины: перегрев, вибрация, превышение нагрузки.

Диагностика: контроль токов, температур, сопротивления обмоток.

Устранение: пайка, восстановление изоляции, замена прокладок, перемотка обмоток.

Отказы из-за проблем с электропитанием

Возникают при коммутационных перенапряжениях, перекосе фаз, отгорании нуля, воздействии молний и помех. Это приводит к перегреву и пробою изоляции.

Диагностика: контроль фазных напряжений, анализ осциллограмм.

Решения: корректный подбор мощности подстанций, равномерная нагрузка по фазам, фильтры помех, качественные соединения, молниезащита и заземляющие токосъёмные кольца.

Влияние частотных преобразователей

Частотные преобразователи с ШИМ формируют высокочастотные синфазные напряжения, вызывающие контурные токи через подшипники. Это приводит к пробою масляной пленки, электроэрозии дорожек качения и деградации смазки.

Следствие — ускоренный износ, сокращение ресурса и внеплановые простои. Для увеличения срока службы рекомендуется контролировать напряжение на валу или заранее устанавливать заземляющие кольца, полностью снимающие разность потенциалов.

Рис. Виды заземляющих колец ЮВТЕК с различным креплением на электродвигатель.

Как минимизировать поломки электродвигателей

Ключевые меры:

• грамотный подбор электродвигателя с учетом реальных режимов работы;

• профессиональный монтаж и корректный ввод в эксплуатацию;

• регулярное техническое обслуживание;

• системная диагностика и мониторинг параметров;

• использование защитных устройств и автоматизации;

• контроль состояния подшипников и электрических факторов износа;

• выполнение ремонта квалифицированными специалистами.

При правильном выборе, установке и обслуживании промышленные электродвигатели отрабатывают заявленный ресурс, снижая простои и обеспечивая стабильность производственных процессов.