Техническое обслуживание асинхронных электродвигателей. Где применяются электродвигатели, основные типы и сроки эксплуатации Сведения о стандарте

Классификация условий эксплуатации. Влияние условий эксплуатации на срок службы электродвигателей. Непрерывное диагностирование электрических машин. Классификация методов непрерывного диагностирования электрических машин.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

ЭКСПЛУАТАЦИЯ и ремонт ОБОРУДОВАНИЯ (5 курс)

ЛЕКЦИЯ №5

выбор оборудования на заданный срок службы

Учебные вопросы:

1. Классификация условий эксплуатации. Влияние условий эксплуатации на срок службы электродвигателей.

3. Техническая реализация задач контроля за использованием ресурса.

1. Классификация условий эксплуатации.

Классификация оборудования по местам установки электродвигателей без учета режимов их работы приведена в таблице 1.
Во ВНИПТИЭМ разработана новая классификация условий эксплуатации электродвигателей, учитывающая место установки электродвигателя, режим его работы, условия и частоту пусков, уровень вибрации и другие факторы, влияющие на надежность электродвигателя.

Условия эксплуатации разделены на

Легкие,

нормальные,

жесткие и

особо жесткие.

Легкие условия эксплуатации означают, что один или несколько факторов, влияющих на надежность электродвигателя, отклоняются от номинальных режимов в сторону их облегчения.
Жесткие условия характеризуются наличием одного из факторов, значение которого выше номинального уровня.

Особо жесткие условия характеризуются наличием двух и более факторов, превышающих номинальные значения, либо один из факторов из-за чрезвычайно высокого отклонения от номинального уровня значительно снижает надежность электродвигателя.

Таблица 1

Классификация оборудования по местам установки электродвигателей

Места размещения электроустановок по ГОСТ 16150-69	помещении согласно П ТЭ	условий среды	Примерный перечень помещений
Открытый воздух		Жесткие	Приводные станции навозных транспортеров, агрегаты АВМ и др.
Пол навесом со сравнительно свободным доступом наружного воздуха	Влажные	Жесткие	Приводные станции навозных транспортеров вне помещений накрытые кожухами, кормоприготовительные машины и агрегаты, установленные под навесом
То же, с источником влаги и химически активных газов	Сырые	Жесткие	Вентилируемые навозоуборочные помещения с открытой поверхностью испарения
В помещениях с естественной вентиляцией без каких-либо средств создания микроклимата	Сухие	Нормальные	Механические мастерские
		Пыльные	Жесткие	Вакуумные помещения
				Жесткие	Цехи комбикормов
		Влажные	Жесткие	Навозосборные помещения с резервуарами для пневмоудалення
Помещения с искусственным регулированием климата	Сухие	Легкие	Жилые помещения» лаборатории клубы
Сырые помещения	Сырые	Жесткие	Цехи влажных кормов
		Особо сырые	Жесткие	Пункты первичной обработки молока
		Особо сырые с химически активной средой	Особо жесткие	Стойловые помещения

Режимы работы электродвигателей (S1...S8) приняты по ГОСТ 183-74 (2001) (Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия).
Кратковременный режим работы S2 отнесен к жестким условиям эксплуатации, так как из-за малого периода его работы температура электродвигателя не достигает установившегося значения и его изоляция не успевает высохнуть. В период пауз электродвигатель остывает практически до холодного состояния.

Режимы с частыми пусками и реверсами S4, S5, S6, S7 сопровождаются значительными тепловыми, коммутационными и механическими воздействиями на обмотку и механическими на подшипники и поэтому отнесены к особо жестким условиям эксплуатации.

Условия пусков в зависимости от режима работы электродвигателей приняты следующие:

Для легких условий эксплуатации — 0,2 пуска в час;

Жестких — более 10;

Нормальных — 2... 10;

Особо жестких— значительно больше 10 пусков в час.
Исследования влияния продолжительности пуска электродвигателей на надежность позволили принять следующую градацию продолжительностей по условиям эксплуатации:

для легких — менее 1 с;

нормальных — 1...3;

жестких — 3...10;

особо жестких — более 10 с.

Коэффициенты загрузки приняты следующие:

для легких условий эксплуатации — менее 1;

нормальных— 1;

жестких и особо жестких— более 1.

Уровень вибрации принят, исходя из условий эксплуатации:

менее 10 мм/с — для легких и нормальных и

Более 10 мм/с — для жестких и особо жестких.

Условия окружающей среды, согласно ГОСТ 15150-69 (МАШИНЫ, ПРИБОРЫ И ДРУГИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ ИСПОЛНЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ РАЙОНОВ. КАТЕГОРИИ, УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ, ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ В ЧАСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ), приняты следующие:

легкие условия эксплуатации — закрытые помещения с искусственно регулируемым климатом;

нормальные — закрытые помещения с естественной вентиляцией; жесткие — открытый воздух,

навесы и помещения с повышенной влажностью.

Запыленность определена по данным исследований и классифицирована следующим образом: при содержании пыли менее
16 мг/м 3 —легкие условия; 16...60 мУ/м 3 — нормальные и свыше 60 мг/м 3 — жесткие.

Загазованность определена по техническим условиям на электродвигатели для сельскохозяйственного производства и по аммиаку

Для легких условий составляет менее 0,03 г/м 3 ;

Нормальных — 0,03 и

Жестких - более 0,03 г/м 3 .

Сочетание влажности и аммиака представляет особо жесткие условия эксплуатации электродвигателей, особенно общепромышленного исполнения.
Степень влияния аварийного состояния приводного механизма на электродвигатель определяют следующим образом.

При 10 отказах привода, приходящихся на 1 отказ электродвигателя, условно принято считать влияние приводного механизма на электродвигатель незначительным при меньшем числе отказов привода — значительным.

Влияние условий эксплуатации на вероятность безотказной работы и срок службы электродвигателей, второй серии общепромышленного исполнения иллюстрируется данными, приведенными в таблице 2.

Таблица 2

Влияние условий эксплуатации на вероятность безотказной работы и срок службы электродвигателей

Условия эксплуатации	Среднее значение вероятности безотказной работа электродвигателя, отн. ед.	Средний срок службы электродвигателя, лет
Легкие		10...8
Нормальные		6...5
Жесткие		4...3
Особо жесткие		До 2

Данные таблицы убедительно показывают непригодность электродвигателей общепромышленного исполнения второй серии к использованию в тяжелых (жёстких) и особо тяжелых {особо жестких) условиях сельскохозяйственного производства.

В последнее время для бытовых нужд сельского населения и для орошения земель широко используются подземные воды. Почти в каждом совхозе, колхозе имеется несколько скважин, оборудованных погружными электронасосами. В связи с этим в сельском хозяйстве все более заметную роль начинают играть погружные электродвигатели. В краях и областях созданы и создаются новые организации по эксплуатации и ремонту электрифицированных установок для подземного водоснабжения.
Проведенные наблюдения показывают, что срок службы погружных электронасосов значительно меньше срока, установленного заводами-изготовителями, и составляет в среднем 40% нормированного. Согласно статистике, около 70% неисправностей электронасосов приходится на электродвигатели.

Надежность погружных электродвигателей зависит от конструктивных и технологических факторов, устройств защиты от аварийных режимов, а также от условий и уровня эксплуатации.

Основные причины выхода - погружных электродвигателей из строя следующие:

а) недостаточный уровень технической эксплуатации (по этой причине происходит 30% всех повреждений);

б) особо жесткие условия эксплуатации;

в) отсутствие надежной защиты от аварийных режимов (перегрузка, работа на двух фазах и др.) —35%.

В настоящее время в эксплуатации находятся в основном электронасосы следующих двух типов: МАПЗМ и ПЭДВ (соответственно: машина асинхронная погружная третьей серии модернизированная и погружной электрический двигатель водонаполненный).
Погружные двигатели старых серий негерметизированы, их полость соприкасается с водой через мелкий сетчатый фильтр. Вода химически воздействует на изоляцию обмотки и металлические части двигателя, а абразивные частицы, несмотря на наличие фильтра, вызывают износ изоляции и подшипников.

Электродвигатель типа МАПЗМ — полугерметизированный, а ПЭДВ — полностью герметизирован. Двигатели ПЭДВ имеют наилучшую эксплуатационную надежность. Однако их надежность недостаточна, наработка до ремонта колеблется в пределах от 2600 до 4200 ч, что почти в два раза ниже гарантированной заводами- изготовителями. Вероятность безотказной работы нового электродвигателя составляет в среднем не более 0,2 вместо нормированной 9.

Средний срок службы колеблется в пределах от 1,2 до 1,5 года.
Одна из основных причин неудовлетворительной надежности погружных электронасосов — процессы коррозии металлических частей и старение изоляции обмоток. Эти процессы происходят как в работающем, так и в неработающем электродвигателе, который рекомендуется заливать дистиллированной водой.

Для повышения эксплуатационной надежности погружных электродвигателей необходимо защитить их от воздействия окружающей среды. В качестве такой защиты предложено заполнять электродвигатели дистиллированной ингибированной водой. Как правило, все воды скважин содержат различные примеси. В герметизированном электродвигателе, заполненном дистиллированной водой, состав добавляемого ингибитора остается постоянным. Оптимальный состав этого ингибитора следующий: уротропин — 2,4 г/л; нитрит натрия 1,09 г/л; хромат калия — 0,62 г/л. При таком составе ингибитора скорость коррозии деталей и узлов электродвигателей значительно замедляется.

Ингибированная дистиллированная вода наименее активна и по отношению к изоляции обмоток. Опыт показывает, что в погружных электродвигателях слабым узлом является место соединения обмотки с кабелем. Применение липкой полихлорвиниловой ленты не дает положительного эффекта. Усиление изоляции в месте соединения лаком цапон привело к желаемому результату.

Более 100 штук погружных электродвигателей, залитых ингибированной дистиллированной водой с изоляцией мест соединения обмоток, усиленной при помощи лака цапон, были поставлены на пробную эксплуатацию, которая показала, что средний срок их службы возрос более чем в 2,5 раза.

Следует учесть дешевизну ингибитора и возможность его приготовления в любой химической лаборатории. Приготовленный раствор дистиллированной воды с оптимальным составом ингибитора имеет длительный срок хранения. Он может быть заранее подготовлен и расходоваться по мере надобности.

Погружные электродвигатели снабжаются станциями управления старой серии ПЭТ и новой, изготовленной на логических элементах, типа ШЭТ. При комплектовании электродвигателей станциями типа ПЭТ по вине последних выходит из строя 15% электродвигателей, а при наличии станции типа ШЭТ — только 8%.

Таким образом, эксплуатационная надежность погружных электродвигателей может быть заметно повышена простыми мерами при очередных ремонтах и ревизиях их в эксплуатации.

2. Непрерывное диагностирование электрических машин. Классификация методов непрерывного диагностирования электрических машин.

В практике технического обслуживания электрических машин в сельском хозяйстве сегодня можно выделить три стратегии обслуживания:

По необходимости (при выходе из строя электрической машины);

Планово-профилактическую (профилактические мероприятия проводятся независимо от технического состояния электрической машины);

Планово-диагностическую (профилактические мероприятия проводятся с учетом технического состояния электрической машины путем ее дискретного диагностирования).

Ни одна из указанных стратегий технического обслуживания не позволяет контролировать развитие процессов повреждения и износа отдельных элементов конструкции электрической машины, в первую очередь изоляционной конструкции (изоляции).

В основу методов непрерывного дигностирования и прогнозирования технического состояния электрических машин в процессе их эксплуатации положена стратегия раннего предупреждения развития процессов повреждения и износа изоляции обмоток и других элементов конструкции.

Сущность стратегии раннего предупреждения развития процессов повреждения и износа изоляции обмоток асинхронных электродвигателей заключается в

Непрерывном контроле за изменением одного или нескольких параметров, характеризующих процессы повреждения и износа изоляции,

В непрерывном контроле параметров, характеризующих текущее техническое состояние изоляции,

В своевременной подаче сигнала обслуживающему персоналу о ненормальном развитии процессов в электрической машине с целью дальнейшего более глубокого диагностирования ее технического состояния и связанных с ней систем в технологические паузы, не отключая электрическую машину в ходе технологического процесса и не нанося этим самым технологического ущерба производству.

Отключение же электрической машины должно производиться только в том случае, когда дальнейшая ее работа в таком режиме может привести к резкому ухудшению ее технического состояния или выходу из строя до окончания технологического процесса, а восстановительная стоимость электрической машины будет выше технологического ущерба. Защиту электродвигателей от работы в аварийных режимах следует рассматривать как крайнюю меру.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Проведенные исследования показывают, что непрерывным диагностированием должны быть охвачены:

Тепловые процессы электрических машин;

Процессы, сопровождающиеся сверхтоками;

Процессы при неполнофазных режимах электрических машин;

Текущее состояние изоляции электрических машин.

Непрерывное диагностирование тепловых процессов электрических машин может быть осуществлено одним из следующих методов:

Непрерывным контролем тока, потребляемого электрической машиной и сравнением его с номинальным значением;

Непрерывным контролем превышения температуры обмотки над температурой окружающей среды и сравнением его с номинальным значением;

Непрерывным контролем температуры обмотки и сравнением ее с номинальным значением;

Непрерывным контролем превышения температуры стали над температурой окружающей среды и сравнением его с номинальным значением;

Непрерывным контролем температуры стали и сравнением ее с номинальным значением;

Непрерывным контролем скорости теплового износа изоляции и сравнением ее с номинальным значением;

Непрерывным учетом теплового износа изоляции и выдачей информации с нарастающим итогом;

Непрерывным учетом квадрата кратности потребляемого тока и выдачей информации с нарастающим итогом;

Моделированием тепловых процессов с помощью аналоговых электрических моделей.

Непрерывное диагностирование процессов, сопровождающихся сверхтоками, может быть осуществлено одним из следующих методов:

Непрерывным контролем импульса возникающего сверхтока и сравнением его с допустимым значением;

Непрерывным учетом импульсов возникающих сверхтоков и выдачей информации с нарастающим итогом;

Непрерывным учетом износа изоляции от совокупного воздействия температуры обмотки и сверхтока и выдачей информации с нарастающим итогом.

Непрерывное диагностирование процессов при неполнофазных режимах может быть осуществлено одним из следующих способов:

Непрерывным контролем импульса сверхтока, возникающего при опрокидывании электродвигателя в результате неполнофазного режима и сравнением его с допустимым значением;

Непрерывным контролем напряжения нулевой последовательности и сравнения его с допустимым значением;

Непрерывным контролем токов утечки и сравнением их с допустимым значением.

Рис. 1. Классификация методов непрерывного диагностирования электрических машин

Непрерывное диагностирование текущего состояния изоляции может быть осуществлено непрерывным измерением токов утечки и сравнением их с допустимым значением.

Классификация методов непрерывного диагностирования электрических машин приведена на рис. 1.

3. Техническая реализация задач контроля за использованием ресурса

задача контроля за расходованием ресурса возникает в связи с тем, что при выборе электрооборудования для конкретных условий эксплуатации могут быть допущены ошибки (недостаточная представительность исходных данных) и в процессе эксплуатации могут изменяться условия или дестабилизирующие воздействия. Непрерывный контроль за использованием ресурса в эксплуатационный период позволяет электротехническому персоналу вмешиваться в процесс расходования ресурса, т.е. выполнять функцию ресурсосбережения.

Допустимый годовой износ изоляции:

Е г.доп = Д н /Т сл

где: Д н – нормативный ресурс;

Т сл – экономически целесообразный срок службы (для АД=10 лет).

Условия сохранения ресурса:

Е г.факт ≤ Е г.доп

ε факт ≤ ε доп

ε – скорость старения

Если израсходованный ресурс или скорость старения превышает допустимую, то система действует на оповещение обслуживающего персонала, либо на отключение электроустановки.

PAGE \* MERGEFORMAT 14

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
2125.		ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ	9.71 KB
	При текущем и плановопредупредительное обслуживании осуществляется: технический надзор за состоянием трассы и выполнением правил охраны общегосударственных средств связи; технический надзор за всеми сооружениями и действием устройств автоматики сигнализации и телемеханики; проведение профилактических; контроль за электрическими характеристиками кабеля; устранение выявленных неисправностей; обеспечение аварийного запаса кабеля арматуры и материалов в том числе кабеля облегченной конструкции для быстрого устранения повреждений на линии;...
15051.		Классификация условий гражданско-правового договора по объему свободы сторон в их определении	610.48 KB
	Рассмотреть сущность гражданско-правового договора как юридической конструкции; исследовать принцип свободы договора и основания ее ограничения; проанализировать соглашение сторон как основание изменения и расторжения договора;
11526.		Влияние индустриальных объектов на изменение геоэкологических условий окружающей среды на примере теплоэлектростанции	121.48 KB
	Кроме основных компонентов влияние теплоэлектростанций состоит в: пылевые частицы различного состава фтористые соединения окислы металлов газообразные продукты неполного сгорания топлива. Увеличение напоров и объемов водохранилищ гидроузлов продолжение использования традиционных видов топлива уголь нефть газ строительство топливного цикла выдвигают ряд принципиально важных задач глобального характера по оценке влияния энергетики на биосферу Земли. Какое влияние оказывает на характер вредных выбросов в атмосферу вид...
17449.		Составление руководства по эксплуатации конвейера «TP-CPC»	727.78 KB
	Целью данной курсовой является составление руководства по эксплуатации конвейера TP-CPC. Описать движения исполнительных механизмов и условия безопасного использования конвейера. Синтезировать систему логического управления для конвейера TP-CPC с помощью программы CoDeSys. Составить руководство по эксплуатации конвейера для рабочего персонала.
15249.		Служба эксплуатации номерного фонда	38.4 KB
	Рабочие входящие в службу главного инженера помогают переставлять мебель в номерах переносить тяжести участвуют в погрузочно-разгрузочных работах при транспортировке белья в прачечную и обратно и т. Уборка после выезда проводится после освобождения номера с обязательной сменой постельного белья. Смена постельного белья и полотенец проводится по нормам которые зависят от категории гостиницы. Все оборудование в нем должно быть исправным состояние мебели постельного белья отвечать необходимым требованиям.
14684.		Оборудование для газлифтной эксплуатации скважин	83.35 KB
	1 Оборудование для газлифтной эксплуатации скважин Смысл газлифтного способа эксплуатации заключается в обеспечении фонтанирования скважины путем подачи к низу колонны НКТ необходимого количества сжатого газа. При компрессорном газлифте в отличие от фонтанного способа эксплуатации необходимо не только иметь источник сжатого газа но и систему коммуникаций для транспортировки его к устью скважины специальное оборудование устья и самой скважины для подачи газа. Кроме того необходимо отделение газа от добытой газожидкостной смеси для его...
11115.		Улучшение тормозных качеств автомобиля в эксплуатации	1.52 MB
	Разработчики и конструкторы тормозов зарубежных и отечественных фирм все большее предпочтение отдают разработке дисковых тормозов, обладающих стабильными характеристиками в широком диапазоне температур, давлений и скоростей. Но и такие тормоза не в полной мере могут обеспечить эффективное срабатывание тормозной системы, более надежными становятся антиблокировочные системы (АБС)
6085.		Техническая диагностика электрооборудования в процессе эксплуатации	112.83 KB
	Примерный порядок технического диагностирования электроустановок потребителей. Критерии точности и достоверности практически не отличаются от аналогичных критериев оценки приборов и методов используемых при проведении любых измерений а технико-экономические критерии включают в себя объединенные материальные и трудовые затраты продолжительность и периодичность диагностирования. При проектировании диагностических систем необходимо разработать алгоритм диагностирования описывающий перечень порядок проведения элементарных проверок оборудования...
14683.		Оборудование для эксплуатации скважин фонтанным способом	312.15 KB
	Это справедливо даже для месторождений с явно выраженным водонапорным режимом.1 Оборудование для эксплуатации скважин фонтанным способом Условия эксплуатации фонтанных скважин требуют герметизации их устья разобщения межтрубного пространства направления продукции скважин в пункты сбора нефти и газа а также при необходимости полного закрытия скважины под давлением. Необходимость в фонтанной арматуре возникла в связи с началом применения подъемника и устройств для регулирования расхода дебита жидкости или газа фонтанной скважины с помощью...
11368.		Основные виды геодезических работ в строительстве и эксплуатации здания	4.05 MB
	Современное строительное производство представляет собой единый производственный процесс в который составными частями входят: Инженерные изыскания совокупность экономических технических и экологических исследований района предполагаемого строительства с целью получения сведений о природных условиях для проектирования строительства и эксплуатации инженерных сооружений в соответствии с их видом и назначением. Строительное проектирование комплекс работ по составлению проекта который...

Добрый день, уважаемые читатели блога сайт

В рубрике «Общее» рассмотрим техническое обслуживание асинхронных электродвигателей. Чтобы увеличить срок службы и предотвратить возникновение неполадок в асинхронных необходимо проводить их регулярную оценку технического состояния. Технический осмотр и проверку технического состояния электродвигателей и принадлежностей нужно проводить не реже, чем один раз в полгода. К основным причинам выхода из строя электродвигателей следует отнести неправильное хранение, некачественное или несвоевременное проведение технического обслуживание и нарушение условий эксплуатации. Для предотвращения выше перечисленных причин и необходимо проведение технического обслуживания (ТО). Основной целью ТО и является обеспечить эксплуатацию и функционирование оборудования в соответствии с требованиями заводов производителей и нормативных документов. Эти работы необходимы для поддержания КПД электрического двигателя на достаточно высоком уровне в течение всего его срока эксплуатации. Мы рассмотрим, что собой представляет профилактический осмотр, что такое профилактическое обслуживание и техническое обслуживание с проведением ремонта. ТО проводится на месте монтажа и эксплуатации оборудование без проведения разборки или демонтажа. Объем ТО предполагает собой проведение очистки оборудования от грязи и пыли, проверку сопротивления изоляции и исправности заземления, надежность крепления электродвигателя и его элементов к основанию, степень нагрева, уровень шума и вибрации, надежность контактных соединений. Все выявленные замечания, неполадки и неисправности необходимо устранить.

Профилактический осмотр электродвигателей

Данный вид необходим для предупреждения неисправностей и обеспечения надежной и бесперебойной работы оборудования в процессе его эксплуатации. Профилактический осмотр включен обычно в план программы направленной для поддержания всей производственной или технологической системы в рабочем состоянии. Обычно внеплановые простои сопровождаются значительными убытками, так как они связаны чаще всего с полной остановкой производственного или технологического процесса. При регулярном проведении профилактических осмотров можно предупредить в электродвигателях возникновение неисправностей и, следовательно, исключить незапланированные остановки производства. На (Рис. 1) приведены основные факторы, влияющие на срок эксплуатации двигателя при отсутствии регулярного профилактического осмотра.

Основными элементами профилактического осмотра асинхронных электрических двигателей являются:

• Вентиляция электродвигателя. Когда насосное оборудование установлено и эксплуатируется в условии с плохой вентиляцией, то температура электрического двигателя может подняться до величины, опасной для изоляции обмоток статора и консистентной смазки в подшипниках, что может привести к заклиниванию или разрушению подшипников и выходу из строя двигателя. Часто бывает, что вентиляционные решетки и каналы забиваются пылью или грязью. Для того чтобы не допускать перегрева электрического двигателя, необходимо регулярно с поверхностей насоса и двигателя удалять грязь и пыль при помощи сжатого воздуха. Хотя двигатель и защищен от попадания пыли в его внутреннюю часть, очень важно обеспечить для него хорошую вентиляцию на месте эксплуатации, чтобы высокая температура не способствовала повреждению изоляции и перегреву подшипников. Чем ниже температура при эксплуатации электродвигателя, тем его ресурс больше. Для этого нужно крышку вентилятора и охлаждающие ребра двигателя держать в чистоте.
• Влажность и конденсат. В электродвигателях с классом защиты IP55 водяной пар находящийся внутри статора, может конденсироваться и попадать в обмотки и подшипники. Для исключения образования конденсата при отключениях или остановках двигателя температура в таком типе двигателя должна быть выше, чем температура окружающей среды. Второй способ для решения данной проблемы это удаление пробок из сливных отверстий двигателя, чтобы образовывающийся конденсат вытекал. После удаления пробок степень защиты электродвигателя поменяется с IP55 на IP44.
• Неплотные соединения. Все электрические подключения и соединения должны быть зажаты и плотно затянуты в соответствии с рекомендациями. Во время эксплуатации кабельные соединения, плавкие предохранители, контакты в пускателях и автоматах защиты двигателя отходят и ослабевают, поэтому их нужно регулярно проверять и подтягивать.
• • Асимметрия напряжений и токов. В наших сетях асимметрия напряжения на фазах довольно распространенное явление. Поэтому необходимо постоянно проверять и контролировать значения напряжения и тока, и тем самым не допустить выходу из стоя асинхронного электрического двигателя. Асимметрия напряжения возникает тогда, когда напряжения на фазах отличаются друг от друга. Асимметрия напряжений на фазах вызывает в свою очередь и асимметрию линейных токов. Как следствие появляются проблемы связанные с вибрацией, перегревом одной или нескольких обмоток статора и пульсацией вращающего момента. Асимметрия напряжения приводит к сокращению ресурса двигателя и понижению его КПД. Например: напряжение на фазах составляет U1=410, U2=402, и U3=388 вольт. Среднее напряжение можно посчитать по формуле: U сред. =(U1+U2+U3)/3=400В. Асимметрия определяется как разница между самым большим и самым маленьким значениям напряжения на фазах. В нашем случае разница между U1=410 и U3=388 составляет ΔU=22В. В процентном отношении асимметрию можно посчитать по формуле ΔU/U сред. *100%=5,5%. Для защиты асинхронных электрических двигателей от асимметрии используется (РКФ). Данное реле способно защитить двигатель от перекоса (асимметрии) и пропадания фаз, а также нарушения чередования фаз.
• Повышенное и пониженное напряжение. Колебания напряжения сокращает срок службы изоляции статора асинхронного электрического двигателя. Пониженное напряжение способствует резкому увеличению температуры в обмотках статора и изоляции. Если электродвигатель однофазный, то происходит «тяжелый» пуск двигателя и увеличивается нагрузка на пусковой конденсатор. В такой ситуации очень часто конденсатор или пусковая обмотка однофазного асинхронного двигателя выходят из строя. При пониженном напряжении электродвигатель работает с пониженным , имеет меньший вращающий момент, увеличенное скольжение, повышенную рабочую температуру и, следовательно, меньший срок службы Обычно индуктивные электрические двигатели справляются с перенапряжением. Хотя большое электрическое перенапряжение может привести к межвитковым и междуфазным коротким замыканиям или коротким замыканием между фазой и корпусом двигателя. Проще говоря, происходит пробой обмоток между собой или на корпус.
• Подшипники и смазка . в настоящее время являются наиболее изнашиваемыми элементом электрического двигателя. Благодаря высокому КПД, у современных двигателей тепловые потери небольшие, изоляция обмоток не подвергается воздействию высоких температур, и короткое замыкание в обмотках больше не является самой частой проблемой при эксплуатации двигателей. На передний план вышли такие проблемы как повышенный шум от подшипников, а также повреждение подшипников. Теперь при проведении осмотра двигателя одной из основных является задача по замене и техническом обслуживании подшипников. В современных двигателях применяются необслуживаемые подшипники или подшипники с постоянной консистентной смазкой. Понятие «необслуживаемые» не означают, что этим подшипникам не требуется абсолютно никакого технического обслуживания. Со временем необслуживаемые подшипники следует менять. Когда именно, это зависит от срока службы подшипника и консистентной смазки применяемой в подшипниках и условий эксплуатации оборудования. Обычно срок службы необслуживаемых подшипников составляет 16000 – 40000 часов. Срок службы консистентной смазки составляет не меньше 40000 часов при нормальных условиях эксплуатации.

Профилактическое техническое обслуживание

Основной целью профилактического технического обслуживания асинхронных электродвигателей является проведение необходимых процедур по техническому обслуживанию в нужное время. Для этого необходимо регулярно контролировать работу электрического двигателя, что позволяет своевременно определить неисправности до того пока они возникнут. Профилактическое техническое обслуживание направлено на сокращение эксплуатационных расходов путем обнаружения и решения возникших проблем на ранних стадиях. Данные про температуру электродвигателя, вибрация и др. – это только некоторые параметры, помогающие определить, когда двигатель необходимо будет ремонтировать или менять

Состоянии подшипников

Спрогнозировать срок службы подшипника невозможно. При соблюдении нормальных условий эксплуатации, срок службы подшипников находится в пределах 16000 – 40000 часов. Известно, что имеются три периода процесса изнашивания деталей оборудования при эксплуатации. Первый период – это процесс приработки, в котором темп изнашивания очень высокий в результате приработки и истирания начальных неровностей или при наличии перекосов поверхностей сопряженных деталей. Второй – это установившийся износ, где происходят естественные изменения форм и размеров деталей в процессе эксплуатации оборудования. Третий – износ это катастрофический, при котором интенсивность износа резко возрастает из-за недопустимых изменений в сопряженных деталях. В этом периоде и происходит выход из строя узла. Чтобы увеличить ресурс и надежность оборудования и сократить затраты, связанные с ремонтами и простоями, необходима очень точная и надежная система диагностики текущего технического состояния подшипников. Одним из таких способов контроля и диагностики подшипников широко распространенным во всём мире является метод, базирующийся на измерении параметров вибрации. Обусловлено это тем, что вибрация несет в себе информацию о состоянии подшипников в частности и механизма в целом. Теория и практика анализов вибрационных сигналов в настоящее времени отработана так, что с ее помощью можно получить достоверную информацию о текущем состоянии не только подшипников, но и его элементов.

Состоянии изоляции

Испытание изоляции электродвигателя на прочность позволяет прогнозировать неисправности электрических двигателей. Существует несколько распространённых способов проверки изоляции, при помощи которых можно заранее определить возможную неисправность электродвигателя. Это измерение сопротивления изоляции на корпус, проверка импульсами высокой частоты, проверка показателя поляризации и проверка высоким напряжением.

Измерение сопротивления изоляции на корпус. Этот метод является самым простым способом проверки, и предупреждения большей части неисправностей электродвигателя. Измеряется сопротивление изоляции при помощи мегомметра. В процессе измерения напряжение 500 или 1000 В подаётся на обмотки статора и корпуса. Мегомметр – это омметр предназначен для измерения сопротивления в высоких диапазонах. В процессе проведения измерений и сразу после них на клеммах мегомметра присутствует опасное напряжение, и прикасаться к ним нельзя.

• Минимальное сопротивление изоляции у новых и обмоток после проведения чистки или ремонта на корпус составляет 10 МОм или больше.
• Минимальное сопротивление изоляции, можно вычислить путем умножения номинального напряжения U n , на постоянный множитель 0,5 МОм/кВ. Например: U n =690 В=0,69 кВ, то минимальное сопротивление изоляции составляет 0,69 кВ*0,5 МОм/кВ=0,35 МОм

Процесс измерения:

• Минимальное сопротивление изоляции обмоток статора относительно корпуса измеряется напряжением 500 вольт. Температура обмоток при проведении измерений должна быть 25°C +/– 15°C.
• Максимальное сопротивление изоляции обмоток статора относительно корпуса измеряется напряжением 500 вольт при рабочей температуре обмоток 80–120°C в зависимости от типа электродвигателя и КПД.

Проверка показателя поляризации:

• Если сопротивление изоляции электродвигателя меньше 10 МОм, то высока вероятность того, что в обмотки статора могла попасть влага и их необходимо сушить.
• Если электрический двигатель работает в течение длительного периода времени, то его минимальное сопротивление может снизиться до критического уровня. Электродвигатель можно эксплуатировать до тех пор, пока величина измеренного значения сопротивления изоляции не упадёт ниже расчётного минимального значения. Если значение сопротивления будет ниже предельного, то чтобы не допустить обслуживающий персонал поражению блуждающими токами, электродвигатель необходимо немедленно вывести из эксплуатации.

Измерение сопротивления изоляции позволяет определить срок, когда необходимо проводить ремонт или замену электродвигателя. Проводить его необходимо регулярно, чтобы прослеживать тенденцию, позволяющую предотвратить неисправность. На (Рис. 2) показан график изменения сопротивления изоляции от времени эксплуатации.

На графике видно, что сопротивление изоляции достигло своего критического значения через 60 месяцев после начала эксплуатации двигателя. Электродвигатель необходимо вывести из эксплуатации и провести сушку его обмоток, это лучший случай. В худшем статор электродвигателя необходимо поменять или перемотать.

Чистка и сушка обмоток статора

Если величина сопротивления изоляции не достигла значения минимального сопротивления изоляции, значит, в обмотках находится влага и им требуется сушка. Сушить обмотки необходимо с большой осторожностью. Высокая температура и резкое её увеличение приводит к образованию пара, и высока вероятность того, что можно повредить обмотки. Для предотвращения этого, скорость увеличения температуры при сушке не должна превышать 5°C/ч, а сами обмотки не должны нагреваться на температуру выше, чем 150°C для электродвигателей класса F . Во время сушки надо внимательно контролировать температуру и проводить замеры сопротивления изоляции. В начале сушки сопротивление изоляции уменьшается из-за увеличения температуры, но в процессе сушки оно возрастает. Время продолжительности сушки, может быть разным и каких либо указаний по ее продолжительности нет. Сушка производится до тех пор, пока замеряемые величины сопротивления изоляции будут постоянными и выше чем минимальное значение. Если после проведения сушки значение сопротивления изоляции не достигло минимального, то это означает, что изоляция нарушена, и электродвигатель необходимо менять или перематывать статор. Электрический двигатель, в который попала влага, масло или токопроводящая пыль, необходимо очень тщательно очистить и высушить. Для удаления загрязнений, масла и пыли из ротора, статора или клеммной коробки применяется горячая вода и специальные моющие растворы. После проведения процесса очистки статор нужно высушить. Для достижения необходимого значения сопротивления изоляции, необходимо от нескольких часов до нескольких дней.

Проверка импульсами высокой частоты

Если с помощью проверки сопротивления изоляции можно определить износ статора на последней стадии, то импульсами высокой частоты проверяется износ изоляции обмоток на ранней стадии. При проверке импульсами высокой частоты проверяется состояние межвитковой и межфазной изоляции обмоток. Межфазная изоляция защищает обмотки от пробоя между фазами и на корпус. Межвитковая изоляция это изоляция, нанесенная на поверхность медного провода. Во время проверки импульсами высокой частоты в изоляции межвитковой и межфазной создаётся напряжение. Для создания этого напряжения применяется конденсатор, который разряжается на обмотку и образует колебательный контур. С помощью осциллографа, можно посмотреть результаты испытаний по каждой из фаз статора. Три фазы электродвигателя одинаковые, и, следовательно, полученные формы импульсов должны быть одинаковы. Если импульсы разные то это означает, что в электродвигателе изоляция повреждена. На (Рис. 3) так примерно выглядят форма сигнала на дефектной и рабочей обмотках.

Температура электродвигателя

Как было сказано выше, температура электрического двигателя очень сильно влияет на срок эксплуатации и является точной индикацией его состояния. Если температура электродвигателя превышает предельно допустимое значение на 10°C для определённого класса изоляции, например, класса F, то срок службы его изоляции может сократиться на 50%. На фирменной табличке всегда указывается класс нагревостойкости изоляции. Изоляция любого класса нагревостойкости двигателя должна выдерживать температуру, равную температуре окружающей среды плюс повышение температуры при условии эксплуатации с максимальной нагрузкой. Поэтому контроль температуры подшипников также является частью процесса технического обслуживания. Температура в подшипниках с консистентной смазкой не должна превышать ∆Т=60. Если взять максимальную температуру окружающей среды 40°C, то абсолютная температура подшипника вычисляется как сумма ∆Т и максимальной температуры окружающей среды В нашем случае абсолютная температура подшипников НЕ ДОЛЖНА превышать 100°C. Максимальную температуру подшипников электродвигателя нужно постоянно контролировать с помощью внешних термометров. В таблице приведены данные для двух наиболее распространённых классов нагревостойкости изоляции: B и F .

Термографическое исследование

При помощи инфракрасного сканирования можно определить скрытую неисправность в электродвигателе и этот способ очень хорошо для этого подходит. С помощью инфракрасного сканирования, определяются места с повышенной температурой. Например, какая степень износа подшипников. Инфракрасное исследование позволяет распознавать и при необходимости сделать снимки мест локального перегрева в двигателе. Таким образом, сканирование обеспечивает своевременный ремонт в случаях, когда было найдено место локального перегрева, и не допустить выхода из строя электродвигателя. В обычных условиях инфракрасное сканирование выполняются при нормальной работе и при полной нагрузке. Полученные данные затем анализируются для определения возникших проблем в электродвигателе, и решение которых возможно при помощи ТО. Термографическое изображение насоса, перекачивающего горячую воду, изображено на (Рис. 4)

Техническое обслуживание с проведением ремонта

Основной целью этого типа технического обслуживания является выполнение ремонта или замены двигателя в случае возникновении неисправностей. Техническое обслуживание с проведением ремонта или аварийный ремонт не являются регулярными работами.

Анализ неисправностей

Чтобы определить место и причину поломки, при возникших неисправностях в электродвигателе, его следует осмотреть. Обычно профилактический осмотр помогает предотвратить неисправность. Если неисправность могла возникнуть из-за какого-либо ненадёжного компонента, узла или плохого технического обслуживания, то необходимо проверить всё оборудование этого типа, чтобы подобная неисправность не появилась где-либо в другом электродвигателе или в системе. Из-за больших затрат на электроэнергию основной задачей для пользователей является обеспечение требуемого КПД электродвигателя. При возникновении в электродвигателе неисправности, по какой-либо причине, стоит вопрос, необходимо ли ремонтировать старый двигатель или купить новый. Из-за роста цен на электроэнергию потребители очень часто стараются купить новый электродвигатель, особенно тогда, когда стоимость ремонта старого соизмерима со стоимостью нового. Если перемотка или ремонт электродвигателя стоит дешевле, чем новый двигатель, тогда ремонтируется старый. Здесь следует отметить, что КПД перемотанного двигателя не может быть лучшим, чем КПД у нового двигателя.

Замена подшипников

Подшипники в электродвигателях являются самими часто изнашиваемыми узлами, и за один срок службы электродвигателя менять их приходится по нескольку раз. Вот общие рекомендации по разборке двигателя снятию старых подшипников и установке новых, а также мерам по обеспечении правильного монтажа подшипников в электродвигателе.

Разборка

Для выполнения технического обслуживания и текущего ремонта узлов электродвигателя приходится необходимо разобрать двигатель и снять подшипники. При этом ротор и крышки не меняются. Во время проведения разборки необходимо соблюдать чистоту и аккуратность. Для демонтажа подшипников применяются различные съемники подшипников.

Установка новых подшипников

Перед тем как устанавливать новый подшипник необходимо тщательно очистить элементы электродвигателя, корпус и вал. Если не удалять оставшуюся консистентную смазку и грязь, новые подшипники могут шуметь, и срок службы их будет меньше. При выполнении монтажа подшипников усилие запрессовки необходимо передаваться только на напрессовываемое кольцо. На внутреннее кольцо, если монтаж производится на вал, и на наружное кольцо, если в корпус. Проводить монтаж так, чтобы усилие с одного кольца передавалось на другое кольцо через тела качения запрещено. В случае, когда подшипник одновременно насаживается и в корпус и на вал, тогда усилия должны передаваться на торцы обоих колец. При монтаже запрещено прикладывать усилие к сепаратору. Нельзя прикладывать усилие напрямую на кольцо, допускается наносить легкие удары, по кольцу только применяя втулку из мягкого металла. В случае монтажа подшипников открытого типа, подшипник необходимо предварительно прогреть в масляной ванне. Подшипник погружается в ванну с чистым минеральным маслом, нагретым до температуры 80-90°С, и выдерживается 15-20 мин в зависимости от типоразмеров подшипника. При монтаже закрытых подшипников с постоянной консистентной смазки их нагрев до такой же температуры необходимо производить в термостате. Нагретый в масле подшипник устанавливают на вал и с небольшим усилием насаживают на место. Сторона подшипника, где находится заводское клеймо, должна быть снаружи.

Меры предосторожности при монтаже подшипников

Подшипники всегда должны быть чистыми. В случае попадание в подшипник грязи или загрязняющих веществ может привести преждевременному его разрушению. Основные рекомендации по обращению с подшипниками и поддержанию их в чистоте.

• Монтаж подшипников всегда необходимо производить на чистом рабочем месте и при помощи чистых инструментов.
• Не нужно удалять с поверхностей подшипника консервационное масло. Практически все подшипники монтируются без удаления с их поверхностей масла.
• Не следует ронять и деформировать подшипники. При изменении геометрической формы работа подшипника будет нарушена.
• Для монтажа подшипника используются только инструменты из дерева или мягкого металла. Запрещается применять инструменты, которые могут повредить поверхность подшипника.
• Упаковку подшипника необходимо открывать непосредственно перед его монтажом

Эксплуатационные испытания

Для того чтобы определить, правильно ли смонтирован подшипник в двигателе, надо провести его испытания. Сначала необходимо провернуть вал ротора вручную. Если никаких проблем при этом не возникло, испытать подшипник можно на малой скорости вращения без нагрузки. Если все нормально, то необходимо постепенно увеличивать нагрузку и скорость вращения до номинальной скорости. Если в процессе проведения испытаний обнаружены вибрация и необычный шум, или повышение температуры, испытания необходимо незамедлительно прекратить и проверить, правильно ли собран электродвигатель.

Заключение

Целью технического обслуживания асинхронных электродвигателей является предупреждение и сокращение внеплановых простоев, которые могут отрицательно сказаться на производственном или технологическом процессе. Профилактический осмотр, способствует повышению КПД электродвигателя, а, следовательно, и КПД всей насосной установки. Техническое обслуживание позволяет определить сроки замены электродвигателя на более новый и высокотехнологичный. И последнее, но тоже очень важное: необходимость в ТО с проведением ремонта возникает тогда, когда осмотр и профилактическое ТО выполнялись формально, или если электрический двигатель неправильно сконструирован, или неправильно подобраны его материалы. ТО с проведением ремонта является крайней мерой, так как это связано с устранением повреждений возникших в электродвигателе и, следовательно, приводит к простою производства. Здесь уместно также напомнить, что заменяемые узлы и запчасти для электродвигателей должны быть оригинальными.

Спасибо за внимание.

«Вечный двигатель» или 10 советов, как продлить его срок службы

Искать ответ на вопрос как долго вам прослужит электродвигатель нужно не в ходе его эксплуатации, а намного раньше. Правильный выбор машины с учетом условий и регулярности ее применения — верный залог того, что она будет работать долго, надежно и эффективно. При этом, конечно, не стоит забывать о соблюдении рекомендаций по эксплуатации, грамотном монтаже и профессиональном обслуживании машины. Именно эти параметры будут определяющими в продолжительности ее жизни.

Теперь рассмотрим каждый из них подробнее и дадим еще несколько советов, на что стоит обратить внимание при эксплуатации электродвигателя, чтобы срок его службы был максимально долгим.

1. Покупайте правильный электродвигатель

Чтобы не приобрести очередную «головную боль» (в виде электродвигателя) на свой объект, посоветуйтесь со своими механиками. Именно эти люди будут сутки напролет обхаживать и заботиться о двигателях, чтобы машина не подвела в самый неподходящий момент. Они профессионалы и подберут то, что необходимо, а не то, что дешево или выгодно. Они умеют правильно, и главное — технически грамотно:

• определить производителя и серию двигателя;
• указать необходимую мощность и обороты;
• уточнить вопрос по рабочему напряжению, способу монтажа, климатическому исполнению;
• обратить внимание на значения КПД и cos φ;
• указать дополнительные требования к машине.

В том случае, если вы живете по правилу — доверяй, но поверяй — можете совершенно бесплатно получить необходимые рекомендации у наших специалистов.

2. Установите прямую связь со специалистами завода-изготовителя

Это позволит вам напрямую с разработчиками электродвигателя технически грамотно и быстро решать все вопросы, связанные с обслуживанием и ремонтом. Предоставляя обратную связь производителю, вы, хотите того сами или нет, делаете неоценимый вклад в повышения уровня качества производимой производителями продукции.

3. Соблюдайте технику безопасности при проведении монтажных работ и советы по эксплуатации

Установка электродвигателя производится, как правило, с помощью кранов или ручных лебедок, а также талей и других устройств, расположенных над местом его эксплуатации. Обязательно проверяйте возможности их нагрузки!

Также не забывайте, что центровка электродвигателей с технологической машиной, проверка воздушных зазоров, замена смазки в подшипниках, подгонка и регулировка щеток у электродвигателя с фазным ротором, проверка сопротивления изоляции обмоток должны происходить только при отключенном рубильнике, вынутых плавких вставках предохранителей на питающей линии с вывешиванием запрещающего плаката на рубильнике.

При монтаже необходимо обратить особое внимание на состояние электродвигателя и не допускать использования инструмента, имеющего дефекты.

4. Своевременно выполняйте регламентные работы

В первую очередь, проводите регулярный внешний осмотр во время работы двигателя. Эта мера носит профилактический характер, но очень важна. Она позволит предупредить возникновение неисправностей и, как следствие, предотвратить сбой в работе. Во время проведения осмотра очищается поверхность электродвигателя, производится затяжка болтовых соединений и крепления заземлений.

Не менее важно проведение работ по контролю основных параметров электрической машины. Сюда входят замер токов и проверка их на соответствие заводским параметрам. Перегрузка двигателя значительно сокращает срок его службы. Также необходимо убедиться в отсутствии посторонних шумов и вибрации, в том, что двигатель смазан, а его температура не превышает допустимые нормы (подробнее п. 7, 10).

5. Выбирайте энергоэффективные двигатели

Основным показателем энергоэффективности электродвигателя является его коэффициент полезного действия (далее КПД), который рассчитывается по формуле:

η=P2/P1=1 – ΔP/P1,

где Р2 — полезная мощность на валу электродвигателя,

Р1 — активная мощность, потребляемая электродвигателем из сети,

ΔP — суммарные потери, возникающие в электродвигателе.

Как мы видим, чем выше КПД (и соответственно ниже потери), тем меньше энергии потребляет электродвигатель из сети для создания полезной мощности.

Согласно эмпирическому закону срок службы изоляции уменьшается в два раза при увеличении температуры на 100 °C. Таким образом, срок службы двигателя с повышенной энергоэффективностью несколько больше, так как потери и нагрев меньше.

6. Применяйте электродвигатели с преобразователями частоты

Преобразователи частоты позволяют регулировать скорость вращения электродвигателя за счет изменения входной частоты. Это позволяет сэкономить как минимум 30% электроэнергии по сравнению с традиционными способами управления двигателями. Например, если снизить рабочую частоту всего на 20% (с 50 до 40 Гц), то потребление электроэнергии уменьшится вдвое!

Помимо энергосбережения преобразователи частоты увеличивают срок службы электродвигателя, повышают надежность всей системы, не требуют технического обслуживания.

7. Контролируйте температуру двигателя

Нормативный срок службы электродвигателя определяется допустимой температурой нагрева его изоляции. В современных двигателях применяется несколько классов изоляции, допустимая температура нагрева которых составляет:

• Класс В — 130 °C,
• Класс F — 155 °C,
• Класс H — 180 °C.

Превышение допустимой температуры ведет к преждевременному разрушению изоляции и существенному сокращению срока его службы.

8. Следите за обмоткой электродвигателя

Здесь есть два варианта развития событий:

• обрыв обмотки в треугольнике,
• обрыв обмотки в звезде.

Рассмотрим каждый из них.

Обрыв обмотки в «треугольнике». Из практики известно, что оборванная обмотка никак не мешает нормальной работе электродвигателя. Оставшиеся две обмотки берут на себя всю мощность через подсоединение к сети по топологии «открытый треугольник». В результате двигатель набирает обороты, держит нагрузку, но происходит чрезмерный нагрев двух подключенных фаз. При относительно долгой эксплуатации асинхронного силового агрегата под нагрузкой на валу в таком неверном режиме включения происходит неминуемое выгорание задействованных обмоток статора.

Обрыв обмотки в «звезде». Обрыв обмотки статора в трехфазном электродвигателе, включенном в сеть по топологии «звезда», приводит к тому, что машина отказывается запускаться, если ее остановить. Двигатель греется, издает неприятный гул, вибрирует ротором, но не запускается. Обрыв обмотки приводит к тому, что не образуется вращающееся магнитное поле. Безусловно, двигатель можно запустить, но для этого необходимо предварительно раскрутить вал ротора. Естественно, возрастает электропотребление, шум, а также общий износ двигателя.

Единственно верное решение проблемы обрыва обмотки — это нахождение дефектной обмотки и ее перемотка. Любая скрутка, спайка внутри обмотки неприемлема. Лучше и надежнее перемотать всю обмотку, сохраняя число витков, а также сечение обмоточной проволоки.

9. Особое внимание — аварийный режим!

Многолетний опыт эксплуатации электродвигателей показал, что большинство существующих защит не обеспечивают безаварийную работу электродвигателя. Например, тепловые реле рассчитывают на длительную перегрузку 25-30% от номинальной. Но чаще всего они срабатывают при обрыве одной фазы при нагрузке 60% от номинальной. При меньшей нагрузке реле не срабатывает, электродвигатель продолжает работать на двух фазах и выходит из строя в результате перегрева изоляции обмоток.

Правильный выбор защитного устройства — это важный фактор в обеспечении безопасной эксплуатации электродвигателя. Приборы защиты электродвигателя от аварийных режимов можно разделить на несколько видов:

• тепловые защитные устройства — тепловые реле, расцепители;
• защитные устройства от сверхтоков — плавкие предохранители, автоматы;
• термочувствительные защитные устройства — термисторы, термостаты;
• защита от аварий в электросети — реле напряжения и контроля фаз, мониторы сети;
• приборы МТЗ (максимальной токовой защиты), электронные токовые реле;
• комбинированные устройства защиты.

При выборе релейной защиты проконсультируйтесь со специалистом.

10. Обращайте внимание на вибрацию и шум

Обращайте самое пристальное внимание на такие параметры электрической машины как вибрация и шум. Если они не в пределах нормы, то свидетельствуют о механической неисправности. Очень важно вовремя уловить данные изменения в работе машины, определить причины возникновения, и конечно же устранить их.

Если самостоятельно решить данный вопрос не получается, рекомендуем обращаться напрямую к производителям, обладающим необходимым оборудованием, и специалистам, регулярно решающими подобного рода задачи. Это сэкономит вам время и деньги!

Ответ на этот вопрос следует искать не в процессе использования электродвигателя, а заблаговременно. За счет грамотного выбора агрегата и соблюдения условий его эксплуатации можно обеспечить долгий и эффективный срок службы. Также нельзя пренебрегать рекомендациями по использованию, качественной установке и профессиональному сервисному обслуживанию техники. Союз всех этих пунктов обеспечивает долговечность устройств.

1. Выбираем электродвигатель правильно

Никому не нужна «головная боль» от электромотора, поэтому при его выборе следует посоветоваться с механиками. Именно эти специалисты будут контактировать с двигателями и заботиться о них, чтобы агрегаты не вышли из строя в самых неподходящий момент. Они уж точно знают, какой двигатель нужен вашей компании. В их компетенции:

• подобрать серию устройства и лучшего производителя;
• рассчитать нужную мощность и обороты оборудования;
• определиться с коэффициентом полезного действия и cos φ;
• решить вопрос с рабочим напряжением, вариантом установки и климатическому исполнению;
• уточнить дополнительные моменты при выборе агрегатов.

Если вы все же сомневаетесь в грамотности советов механиков, вы также можете проконсультироваться у наших специалистов. Они ответят на все интересующие вас вопросы.

2. Общайтесь напрямую со специалистами завода-производителя

Такая прямая связь с разработчиками позволит вам решать все вопросы по ремонту и сервису оборудования быстро и грамотно. Это выгодно не только для вас, но и для второй стороны. Завод-производитель получает обратную связь от клиентов - а это большой вклад в повышение уровня качества выпускаемых изделий.

3. Не пренебрегайте техникой безопасности при выполнении монтажа, а также рекомендациями по использованию машин

Установка оборудования выполняется с привлечением кранов или ручных лебедок, талей и иных устройств, которые располагают над местом, где планируется использовать электродвигатель . В обязательном порядке проверяйте нагрузку на все устройства.

Еще один момент , на который следует обратить внимание - отключение рубильника, снятие вставок предохранителей на питающей линии и вывешивание на рубильнике запрещающего плаката. Эти процедуры следует выполнять, если планируется проводить:

1. центровку электрического двигателя с технологической машиной;
2. проверку зазоров воздуха;
3. смену смазки;
4. подгонку щеток;
5. проверку сопротивления изоляции обмоток.

Осуществляя монтаж оборудования, следует крайне внимательно отнестись к состоянию электромотора и ни в коем случае не использовать инструмент с дефектами.

4. Выполняйте регламентные работы вовремя

В процессе работы устройства необходимо регулярно проверять его внешний вид. Такая профилактическая процедура является очень важной, ведь именно она позволяет вовремя выявить неисправности и исключить перебои в функционировании. Для качественного осмотра поверхность оборудования очищается, после чего затягиваются болтовые соединения и крепления заземлений.

Также важно проводить работы по контролю базовых характеристик электромашины. Это замер токов и определение их соответствия с заводскими параметрами. Уменьшение срока службы напрямую зависит от перегрузки двигателя. Также следует проверить смазку элементов двигателя, его температуру и наличие или отсутствие вибрации и постороннего шум.

5. Обращайте внимание на энергоэффективность

Главнейшим параметром энергоэффективности двигателя является КПД. Его формула:

• η=P2/P1=1 - ΔP/P1,
• Р2 — полезная мощность на валу электрического двигателя,
• Р1 — активная мощность, которую потребляет электродвигатель из сети,
• ΔP — суммарные потери, возникающие в двигателе.

Можно проследить обратную зависимость: чем коэффициент полезного действия больше, тем меньше энергии затрачивается электродвигателем, создающим полезную мощность.

На долговечность изоляции во многом оказывает влияние температура. Она сокращается вдвое при повышении температуры на 100 градусов Цельсия. Это говорит о том, что устройства, имеющие повышенную энергоэффективность, служат гораздо дольше, поскольку нагрев и потери их меньше.

6. Используйте оборудование с частотным преобразователем

Такой прибор позволяет отрегулировать скорость вращения двигателя путем изменения входной частоты. Благодаря этой особенности удается уменьшить расход электроэнергии как минимум на 30%, чего нет при классических способах управления оборудованием. В частности, если уменьшить рабочую частоту на 20%, можно сократить энергопотребление в 2 раза!

Кроме энергосбережения частотный преобразователь удлиняет срок эксплуатации мотора, делая всю систему еще более надежной без необходимости ее техобслуживания.

7. Отслеживайте температурный режим

Долговечность электрического двигателя зависит от температуры, до которой нагревается изоляции. Существует несколько классов изоляции со следующими значениями допустимой температуры:

• В - 130 градусов Цельсия;
• F- 180 град.;
• Н - 180 град.

Если температура больше допустимого значения, изоляция может разрушиться раньше времени, а долговечность двигателя, соответственно, уменьшиться.

8. Отслеживайте обмотку электромотора

Дефекты, которые могут произойти в обмотке:

• Обрыв в треугольнике;
• Обрыв в звезде.

Остановимся на каждом подробнее.

Когда обмотка оборвалась в «треугольнике ». По сути обмотка с дефектом никак не влияет на работу двигателя. Вся мощность распределяется на другие две обмотки путем соединения к сети по типу «открытый треугольник». Итог - обороты ускоряются, двигатель держит нагрузку, но две подключенные фазы сильнее нагреваются. Если эксплуатировать силовой агрегат в таких условиях в течение долгого времени, выгорание обмоток статора неминуемо.

Когда обмотка обрывается в «звезде ». В результате обрыва обмотки в трехфазном двигателе, который включен в сеть по типу «звезда», происходит отказ машины запускаться после ее остановки. Двигатель нагревается, гудит, вибрирует, но не запускается. Все потому, что отсутствует вращающееся магнитное поля. Конечно, запуск электродвигателя возможен, но это требует предварительной раскрутки вала ротора. При этом увеличивается потребление электроэнергии, возрастает шум, а двигатель быстрее изнашивается.

Есть одно рациональное решение, как избежать проблем в результате обрыва обмотки, и оно предполагает поиск и перемотку дефектной обмотки. Не допускается скрутки и спайки, грамотнее перемотать всю обмотку с сохранением количества витков и сечения проволоки.

9. Внимание к аварийному режиму!

Опыт эксплуатации электрических двигателей в течение множества лет показал, что основная доля защит не способна по максимуму обеспечить безаварийную работу агрегатов. К примеру, расчет тепловые реле осуществляется на длительную перегрузку, достигающую 25-30% от номинальной. Однако на практике очень часто они срабатывают, когда происходит обрыв фазы при перегрузке 60% от номинальной. Получается, что реле просто не срабатывает, когда нагрузка меньше, и двигатель функционирует на двух фазах. В итоге машина ломается из-за перегрева изоляции обмотки.

Именно поэтому выбор защиты - крайне важное условие для безопасной работы электрического двигателя. Выделяют несколько разновидностей таких приборов, позволяющих обезопасить агрегат от аварий:

1. тепловые - расцепители, тепловые реле;
2. термочувствительные - термисторы, термостаты;
3. устройства от сверхтоков - автоматы, плавкие предохранители;
4. приборы максимальной токовой защиты - электронные токовые реле;
5. приборы защиты от аварий в сети - мониторы сети, реле напряжения и контроля фаз;
6. комбинированные устройства.

Выбирая релейную защиту лучше всего проконсультироваться со специалистом.

10. Проверяйте шум и вибрацию

Это еще пара характеристик, которые могут повлиять на долговечность машины. Если их показатели за пределами нормы, налицо механическая неисправность. Такие недочеты в работе необходимо сразу же замечать и устранять, определяя причину появления.

Если вопрос самостоятельно не разрешить, необходимо обратиться к производителю или специалистам, которые занимаются решением проблем такого типа. Если вы не обладаете соответствующими знаниями, лучше всего не пытаться исправить недочеты в работе устройства самостоятельно, поскольку это может привести к дополнительным затратам.

АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ 0,4 КВ
Аварийные режимы работы

Михаил Соркинд, ООО «Новатек-Электро», г. Санкт-Петербург

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором (далее по тексту – АД) обычно рассчитаны на срок службы 15–20 лет без капитального ремонта при условии их правильной эксплуатации . Под правильной эксплуатацией АД понимается его работа в соответствии с номинальными параметрами, указанными в паспортных данных электродвигателя. Однако в реальной жизни имеет место значительное отступление от номинальных режимов эксплуатации. Это в первую очередь связано с плохим качеством питающего напряжения и нарушением правил технической эксплуатации: технологические перегрузки, условия окружающей среды (повышенные влажность, температура), снижение сопротивления изоляции, нарушение охлаждения.
Последствием таких отклонений являются аварийные режимы работы АД. В результате аварий ежегодно выходят из строя до 10% применяемых электродвигателей. Например, 60% скважных электронасосных агрегатов выходят из строя чаще одного раза в году . Выход из строя АД приводит к тяжелым авариям и большому материальному ущербу, связанному с простоем технологического оборудования, устранением последствий аварий и ремонтом вышедшего из строя электродвигателя. Простой ремонт электрической машины мощностью до 1 кВт обходится в 5–6 долларов США. Чтобы оценить, во что обойдется ремонт более мощной машины, надо просто умножить эту цифру на мощность двигателя. Помимо этого, работа в условиях, отличных от номинальных, ведет к повышенному энергопотреблению из сети, увеличению потребляемой реактивной мощности.
Совершенно очевидно, что применение надежной и эффективной защиты от аварийных режимов работы значительно сократит количество и частоту аварийных ситуаций и продлит срок службы АД, сократит расход электроэнергии и эксплутационные расходы. Но для того чтобы выбрать эту защиту, необходимо знать, как и от чего необходимо защищать АД, а также специфику процессов, протекающих в нем в случае аварий.

АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ МЕХАНИЧЕСКИЕ АВАРИИ АД К таким авариям относятся:

• деформация или поломка вала ротора;
• ослабление крепления сердечника статора к станине;
• ослабление опрессовки сердечника ротора;
• выплавление баббита в подшипниках скольжения;
• разрушение сепаратора, кольца или шарика в подшипниках качения;
• поломка крыльчатки, отложение пыли и грязи в подвижных элементах и пр.

Причиной большинства механических аварий являются радиальные вибрации из-за асимметрии питающей сети (т. н. перекос фаз), механические перегрузки на валу электродвигателя, брак комплектующих элементов или допущенный при сборке. До 10% всех аварий АД имеют механическое происхождение. При этом 8% приходится на долю аварий, связанных с асимметрией фаз и только 2% на аварии, связанные с механическим перегрузом. Доля аварий, связанных с браком, мала, и поэтому ее можно не принимать во внимание при настоящем рассмотрении. Оценка вероятностей возникновения механических аварий отсутствует, большая их часть носит скрытый характер и выявляется только после соответствующих испытаний или разборки двигателя. Однако постоянный контроль сетевого напряжения и нагрузки на валу АД позволяет в большинстве случаев свести эту вероятность к минимуму.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АВАРИИ АД

Они в свою очередь делятся на три типа:

• сетевые аварии, связанные с авариями в питающей электросети (повышение-понижение напряжения, частоты);
• токовые аварии, связанные с обрывом проводников в обмотках статора, ротора или кабеля, межвитковым и междуфазным замыканием обмоток, нарушением контактов и разрушением соединений, выполненных пайкой или сваркой; аварии, приводящие к пробою изоляции в результате нагрева, вызванного протеканием токов перегруза или короткого замыкания;
• аварии, связанные со снижением сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения.

СЕТЕВЫЕ АВАРИИ «ПО ГОСТ»

Качество электроэнергии на территории РФ определяет ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» . ГОСТ определяет соответствие стандартам целого ряда показателей, в первую очередь таких, как отклонения напряжения и частоты, коэффициент гармонической составляющей четного и нечетного порядка, коэффициенты обратной и нулевой последовательности напряжения и пр. Из-за аварий на питающих подстанциях, КЗ в распределительных сетях, коммутационных и грозовых возмущений, неравномерности распределения нагрузки по фазам, фактические значения ряда показателей больше допустимых, что ведет к аварийным режимам работы АД. По статистическим данным, до 80% аварий электродвигателя напрямую или косвенно связаны именно с авариями сетевого напряжения . Анализ показателей качества электрической энергии (ПКЭ) относительно условий работы АД показывает, что, например, при уменьшении напряжения в сети возрастает ток статора, что ведет к интенсивному нагреву изоляции АД и сокращению срока службы вследствие ускоренного старения изоляции. Повышение напряжения приводит к увеличению магнитного потока статора, тока намагничивания, нагреву сердечника (вплоть до «пожара» в стали), росту потребляемой из сети реактивной мощности. В таблице 1 приведены обобщенные данные о влиянии основных показателей качества электрической энергии на режимы работы асинхронных двигателей.

СЕТЕВЫЕ АВАРИИ «ВНЕ ГОСТ»

Следует отметить, что существует еще несколько типов сетевых аварий, которые происходят наиболее часто, но напрямую ГОСТом не регламентируются, т. к. являются крайними случаями проявления несимметричных режимов работы АД. Это обрыв одной из фаз, нарушение последовательности фаз и «слипание» фаз.
Обрыв фаз, как правило, связан с обрывом жилы питающего кабеля, сгоревшим предохранителем, или отключением автомата в одной из линий, или обрывом самой линии. При соединении обмоток двигателя звездой напряжение в двух фазах делится поровну и составляет половину линейного U ф = U л / 2, а в третьей отсутствует. Такие режимы приводят к повышенному энергопотреблению из сети, перегреву обмоток статора. Поле из вращающегося превращается в пульсирующее, ток в оборванной фазе будет отсутствовать, в двух других увеличится на 50%. Двигатель не разворачивается даже на холостом ходу. В некоторых типах двигателей в случае, если обрыв произошел во время работы двигателя, на оборванной фазе генерируется т. н. напряжение «рекуперации», близкое по фазе и амплитуде к сетевому. Двигатель переходит в тормозной режим работы и, если его не отключить, сгорает в течение нескольких минут.
Аварийный режим «слипания» фаз происходит в случае обрыва одной из питающих фаз и замыкании ее со стороны двигателя на другую фазу. При этом одно и то же фазное напряжение подается на две фазы двигателя, на третьей остается в норме. При незначительной амплитудной несимметрии наблюдается значительная фазная несимметрия, приводящая к появлению значительных напряжений обратной последовательности, вызывающих перегрев двигателя и выход его из строя.
Нарушение закрепленной ГОСТом последовательности фаз А-В-С (В-С-А, С-А-В) на любую другую обуславливает реверсивный режим работы – вращение двигателя в другую сторону, что часто недопустимо по условиям технологического процесса, т. к. вызывает вращение приводного механизма в обратную сторону и может привести, помимо аварии самого двигателя, к тяжелым, порой катастрофическим, последствиям.
Постоянный контроль наличия и качества сетевого напряжения, включая гармонический анализ, вычисление действующих или средних значений напряжения до включения двигателя, контроль за его состоянием во время работы АД, в т. ч. за изменениями параметров фазных напряжений, вызванными режимами работы самого двигателя, позволяет избежать возникновения аварийных режимов, предотвратить появление режимов короткого замыкания и токовой перегрузки.

ТОКОВЫЕ АВАРИИ АД

Напряжение на зажимах АД и фазные токи, протекающие по его обмоткам, тесно взаимосвязаны и любые, даже небольшие, изменения сетевого напряжения вызывают изменения фазных токов (см. табл. 1). Для эффективной защиты АД необходимо измерять фазные токи как можно точнее.
Согласно последним исследованиям, длительная работа двигателя с токовым перегрузом всего лишь на 5% от номинального сокращает срок его службы в 10 раз . В связи с сильной несинусоидальностью кривой тока, особенно во время пусков, в ней присутствует большое количество гармоник высшего порядка, оказывающих существенное влияние на величину действующего значения тока.

Поэтому, если принимать решение о работе АД не по вычисленным действующим значениям тока, а по неким усредненным сигналам или, что еще хуже, по пиковым значениям, это может привести к ложным выводам о наличии или отсутствии токового перегруза.
Различают два вида токового перегруза АД: симметричный и несимметричный. Симметричный токовый перегруз, как правило, связан с механическими перегрузками на валу двигателя. Их значение напрямую связано с режимами работы АД и тепловым перегрузом, о которых речь пойдет ниже.
Большая часть токовых аварий АД связана в первую очередь с повреждениями внутри самого двигателя, приводящими к несимметричному токовому перегрузу. Рассмотрим основные виды таких аварий (табл. 2).
Во всех случаях внутренних аварий электродвигателя наблюдается значительная асимметрия фазных токов, превышающая в несколько раз асимметрию напряжений. Поэтому постоянный контроль токов, соотношения токового перекоса с перекосом напряжений, позволяет делать достаточно достоверные выводы о наличии таких аварий и оперативно отключать двигатель. Таблица 2. Влияние внутренних повреждений на работу АД

Вид аварии	Изменение токов	Характер изменений в работе двигателя
Обрыв одной фазы в обмотке статора	Соединение обмотки звездой	Ток в оборванной фазе отсутствует. В двух других I = 1,5 I ном	Двигатель гудит и не разворачивается даже на х.х. Поле из вращающегося превращается в пульсирующее. В работающем двигателе при нагрузке равной 1/2 номинальной, рабочие токи увеличиваются на 15–20%, скорость вращения снижается незначительно. В случае больших нагрузок двигатель остановится и, если не сработает защита, быстро выйдет из строя.
	Соединение обмотки треугольником	Ток в оборванной фазе отсутствует. В двух других значительно больше номинального.	Обмотки подключены к сети по схеме открытого треугольника. Токи, протекающие по обмоткам статора, создают вращающее магнитное поле, двигатель хорошо берет с места и развивает нормальную скорость. Энергопотребление из сети значительно больше, чем в нормальном режиме. Момент близок к номинальному, но при сильном нагреве двух рабочих обмоток Iл в одном из питающих проводов будет в 3 =1,7 раза больше, чем в двух других.
Межвитковые замыкания в фазе обмоток статора	I ф, подходящий к поврежденной фазе, возрастает во много раз (его величина определяется количеством закороченных витков).		Двигатель начинает необычно гудеть, а если работает под нагрузкой, вращается с пониженной скоростью. Через некоторое время двигатель начинает гореть.
Междуфазные замыкания обмоток статора	Приводят к протеканию по обмоткам сети токов короткого замыкания, в 10–100 раз превышающих номинальные токи.		Обмотки статора быстро нагреваются и, если не срабатывает защита, перегреваются и сгорают.

ТЕПЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АД

В зависимости от характера изменения нагрузки различают четыре основных номинальных режима работы АД: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный и смешанный. Не будем подробно останавливаться на описании этих режимов, заметим только, что основной характеристикой нагрузочных режимов является тепловая характеристика электродвигателя.
Работа АД всегда сопровождается его нагревом, что обусловлено происходящими в нем процессами и потерями энергии. Нормативный срок службы электродвигателя определяется в конечном счете допустимой температурой нагрева его изоляции. В современных двигателях применяется несколько классов изоляции, допустимая температура нагрева которых составляет:
– для класса А – 105 o С,
Е – 120 o С,
В – 130 o С,
F – 155 o C,
H – 180 o C,
С – свыше 180 o С.
Превышение допустимой температуры ведет к преждевременному разрушению изоляции и существенному сокращению срока его службы. В эксплуатации в основном приходится сталкиваться с режимами, ненормированными ГОСТами. Наиболее характерным является режим с быстроизменяющейся нагрузкой, когда двигатель периодически входит в режим перегрузки, возвращаясь затем на номинальный режим или опускаясь в режим работы с нагрузкой меньше номинальной.
Если машина работает в продолжительном режиме, но с переменной нагрузкой (Р1, Р2, Р3…), имеет место неустановившийся тепловой процесс (см. рис. 4), т. к. в разные промежутки времени: t1, t2, t3, t4 и т. д. в ней возникают различные потери мощности, а следовательно, различные тепловые потери. Для эффективного контроля количества тепла, накопленного двигателем в процессе работы, необходимо выяснить законы нагрева и охлаждения асинхронного электродвигателя.

УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА АД

В связи с трудностью проведения такого анализа, принимаются следующие допущения: двигатель рассматривается как однородное тело, имеющее бесконечно большую теплопроводность и одинаковую температуру во всех своих точках.
Теплоемкость двигателя и его коэффициент теплоотдачи не зависят от нагрузки на валу двигателя. Температура двигателя зависит не только от нагрузки, но и от температуры окружающей среды. Средняя температура t пропорциональна количеству тепла Q, накопленному двигателем:
t = Q / C, (1)
где С – теплоемкость двигателя.
Потери тепла двигателем пропорциональны его температуре:

DQ/dt = -A t = -A Q/C, (2)
где A – теплоотдача двигателя.
Если предположить, что до включения двигатель был холодным, основное тепловое уравнение при работе двигателя можно записать в виде:
dQ/dt = -A Q/C + I 2 R, (3)
где I 2 R – мощность потерь, выделяемая в двигателе при протекании тока I по обмоткам с активным сопротивлением R.
Решение уравнения (3) при постоянном токе I:

Q(t) = Q 0 (1 – е -t A/C), (4)
где Q 0 = I 2 R C/A, установившееся количество тепла в двигателе при dQ/dt = 0.
Предельно допустимому току двигателя Iном соответствует предельно допустимое количество тепла

Q ном = I 2ном R C/A (5)
и предельно допустимая температура (относительно окружающей среды)
t ном = Q ном / C = I 2ном R/A . (6)
При включении двигателя на постоянном токе, в N раз превышающем Iном, время выхода на предельно допустимое количество тепла Q ном

T N = { I n N 2 – I n (N 2 – 1) } / (A/C) . (7)
Псевдотепловые математические модели электродвигателей положены в основу большинства защит АД от теплового перегруза. Постоянный расчет I 2 с учетом скорости нагрева и остывания двигателя при как можно большей степени дискретизации измерений дает наиболее полную картину о количестве тепла, накопленного двигателем и опасного с точки зрения допустимого нагрева изоляции. При его превышении происходит так называемое ускоренное старение изоляции: снижается механическая прочность, появляются хрупкость, разломы и трещины, что приводит к снижению электрической прочности и пробою.

СНИЖЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

В процессе эксплуатации АД его изоляция неизбежно стареет. Основными причинами, вызывающими эти процессы, являются:

• нагревание обмоток рабочими и пусковыми токами, токами короткого замыкания и перегруза, теплотой от посторонних источников;
• динамические усилия, возникающие при взаимодействии проводников с током;
• коммутационные перенапряжения.

Большое влияние оказывают также условия окружающей среды: температура и влажность воздуха, загрязненность и запыленность. Состояние изоляции определяет степень безопасной эксплуатации электроустановок. Эксплуатация электродвигателя допускается, если сопротивление его изоляции на корпус не менее 0,5 МОм. Вероятность пробоя изоляции возрастает на порядок, если сопротивление изоляции в два раза меньше допустимого. При снижении сопротивления изоляции высока вероятность появления такой тяжелейшей аварии АД, как пробой обмотки статора на корпус (короткое замыкание на корпус), опасной не только для самого электродвигателя, но и для обслуживающего персонала. По сети начинают протекать токи короткого замыкания, в 10–100 раз превышающие номинальные, а на корпус электроустановки может быть вынесено высокое напряжение, опасное для жизни человека.
Не менее важным является непрерывный контроль сопротивления изоляции обмоток статора во время работы электродвигателя, т. к. диэлектрические свойства изоляции, измеренные до включения АД, могут внезапно измениться под воздействием электрического напряжения и температуры. Для этого используется измерение тока утечки на землю с помощью дифференциального трансформатора тока, реагирующего на появление дифференциального (разностного) тока выше некоторой уставки, заданной пользователем. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ

Стремясь защитить двигатели от аварийных режимов, еще с середины прошлого века в энергетике стали применять различную релейную защиту: тепловую, токовую, температурную, фильтровую и комбинированную.
Многолетний опыт эксплуатации АД показал , что большинство существующих защит не обеспечивает безаварийную работу АД. Так, например, тепловые реле рассчитывают на длительную перегрузку 25–30% от номинальной. Но чаще всего они срабатывают при обрыве одной фазы при нагрузке 60% от номинальной. При меньшей нагрузке реле не срабатывает и АД продолжает работать на двух фазах и выходит из строя в результате перегрева изоляции обмоток. Правильный выбор защитного устройства – это важный фактор в обеспечении безопасной эксплуатации АД.
Приборы защиты АД от аварийных режимов можно разделить на несколько видов:
а) тепловые защитные устройства: тепловые реле, расцепители;
б) защитные устройства от свехтоков: плавкие предохранители, автоматы;
в) термочувствительные защитные устройства: термисторы, термостаты;
г) защита от аварий в электросети: реле напряжения и контроля фаз, мониторы сети;
д) приборы МТЗ (максимальной токовой защиты), электронные токовые реле;
е) комбинированные устройства защиты.

Во второй части нашей статьи, которая будет опубликована в следующем номере журнала, мы подробнее опишем принципы действия, достоинства и недостатки существующих защит, а также результаты попыток создания универсальных защитных устройств АД.

Литература
1. Паначевный Б. И. Курс электротехники. – Харьков: Торсинг. – Ростов-на-Дону: Феникс. – 2002.
2. Кацман М. М. Электрические машины. – Москва: Высшая школа, 2000.
3. Материалы научно-практической конференции по эксплуатации и совершенствованию приборов релейной защиты и автоматики. – Днепропетровск, 1997.
4. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
5. Данилов И. А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники. – Москва: Высшая школа, 2000.
6. Грундулис А. О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. – Москва: Агропромиздат, 1988.