Почему греется электродвигатель?

Перегрузка является одной из самых распространенных причин перегрева.

Когда механизм требует от двигателя больший момент, чем предусмотрено его номинальными характеристиками, ток возрастает. В результате увеличиваются электрические потери в обмотках и температура двигателя.

Причиной перегрузки могут быть:

• заклинивание или тяжелый ход механизма;
• засорение насоса;
• чрезмерное давление;
• превышение производительности;
• переполнение конвейера;
• чрезмерное натяжение ремней;
• неисправность редуктора;
• загустевание рабочей среды;
• неправильный подбор двигателя по мощности;
• увеличение нагрузки после модернизации оборудования.

Характерный признак — двигатель нормально работает без нагрузки, но быстро нагревается после подключения механизма.

Повышенный ток может быть как следствием перегрузки, так и признаком электрической неисправности.

Он возникает из-за:

• механической перегрузки;
• пониженного напряжения;
• перекоса фаз;
• дефекта обмотки;
• проблем ротора;
• затяжного пуска;
• неправильного соединения обмотки;
• несоответствующих настроек частотного преобразователя;
• работы с повышенным скольжением.

Важно измерять ток не только в одной фазе, а по всем фазам и в разных режимах работы.

При пониженном напряжении двигатель может пытаться сохранить необходимый момент за счет увеличения тока.

Это особенно опасно под нагрузкой, поскольку:

• возрастает ток обмоток;
• двигатель медленнее разгоняется;
• увеличивается скольжение;
• повышается тепловая нагрузка статора и ротора;
• возможно срабатывание защиты.

Причиной снижения напряжения могут быть:

• перегруженная сеть;
• недостаточное сечение кабеля;
• большая длина линии;
• плохие контакты;
• неисправность пусковой аппаратуры;
• слабый трансформатор;
• одновременный запуск мощного оборудования.

Повышенное напряжение также может приводить к перегреву.

При чрезмерном напряжении возрастает магнитный поток, увеличиваются потери в стали, ток холостого хода и нагрев магнитопровода.

Возможные признаки:

• двигатель греется даже при небольшой нагрузке;
• повышенный ток холостого хода;
• усиленный электромагнитный шум;
• нагрев статора без очевидной механической перегрузки.

Даже относительно небольшая несимметрия напряжения может вызвать значительную несимметрию токов.

В результате:

• отдельные фазы обмотки нагреваются сильнее;
• возникают дополнительные потери;
• снижается момент;
• увеличивается вибрация;
• ухудшается тепловой режим ротора.

Поэтому недостаточно измерить только одно междуфазное напряжение. Необходимо проверять все три значения и сравнивать токи по фазам.

При обрыве фазы трехфазный двигатель может не запуститься или, если уже работал, продолжить вращение на двух фазах.

В этом режиме токи в других фазах резко возрастают, а температура быстро повышается.

Причинами могут быть:

• перегорание предохранителя;
• неисправность контактора;
• обрыв кабеля;
• ослабление клеммы;
• подгоревший контакт;
• повреждение соединения внутри двигателя.

Работа при потере фазы является аварийным режимом и требует немедленной остановки.

Во время каждого пуска двигатель потребляет значительный ток, а статор и ротор испытывают повышенную тепловую нагрузку.

Если пуски происходят слишком часто, двигатель не успевает остыть.

Особенно опасными являются:

• многократные неудачные запуски;
• частые реверсы;
• повторное включение сразу после срабатывания защиты;
• работа с частыми остановками и пусками;
• запуск механизма под нагрузкой;
• пуск уже горячего двигателя.

Допустимое количество пусков зависит от конструкции двигателя и теплового состояния машины.

Если двигатель долго набирает обороты, он длительное время работает в режиме повышенного тока.

Причинами затяжного пуска могут быть:

• чрезмерная нагрузка;
• пониженное напряжение;
• заклинивание механизма;
• дефект ротора;
• неисправность подшипников;
• неправильные настройки пусковой аппаратуры;
• неправильно подобранный двигатель;
• неправильное переключение схемы звезда-треугольник;
• недостаточный пусковой момент.

Затяжной пуск особенно опасен для ротора, поскольку в этот момент в нем возникают значительные токи и тепловые потери.

Пыль, смазка, волокна, производственные отложения и другие загрязнения могут перекрывать:

• наружные ребра корпуса;
• вентиляционные каналы;
• защитную решетку;
• внутренние воздушные проходы;
• фильтры;
• теплообменники.

Даже исправный двигатель будет перегреваться, если тепло не отводится должным образом.

Особенно характерна эта проблема для:

• цементных предприятий;
• металлургии;
• горнорудной промышленности;
• деревообработки;
• химического производства;
• текстильной промышленности;
• помещений с масляным аэрозолем.

Вентилятор может:

• быть сломанным;
• иметь поврежденные лопатки;
• вращаться в неправильном направлении;
• быть загрязненным;
• ослабнуть на валу;
• иметь недостаточную производительность;
• не работать при пониженной скорости двигателя.

В двигателях с принудительной вентиляцией также проверяют отдельный вентилятор, его электропитание, фильтры и направление воздушного потока.

Даже исправная система охлаждения имеет ограниченные возможности.

Если двигатель работает:

• возле печи;
• в котельном помещении;
• в закрытом кожухе;
• под прямыми солнечными лучами;
• в помещении без вентиляции;
• при высокой температуре технологического воздуха,

запас по температуре уменьшается.

Особенно важно учитывать, рассчитан ли двигатель на фактические условия установки.

К перегреву могут приводить:

• межвитковое замыкание;
• замыкание между фазами;
• замыкание на корпус;
• ослабление соединений;
• дефект пайки;
• локальное повреждение изоляции;
• увлажнение;
• загрязнение;
• старение лакового покрытия;
• механическое перемещение секций.

Межвитковое замыкание часто начинается локально. Общее сопротивление изоляции при этом еще может оставаться приемлемым, поэтому одного измерения мегомметром недостаточно.

Характерные признаки:

• локальный нагрев;
• несимметрия токов;
• запах изоляции;
• повторное срабатывание защиты;
• повышенный шум;
• ухудшение работы под нагрузкой.

В короткозамкнутых асинхронных двигателях возможны:

• трещины стержней;
• обрывы стержней;
• дефекты короткозамыкающих колец;
• нарушение контакта между стержнем и кольцом;
• локальные перегревы;
• деформация;
• задевание ротора о статор.

При повреждении ротора двигатель может:

• медленно разгоняться;
• терять момент;
• работать с пульсациями;
• перегреваться под нагрузкой;
• создавать характерный шум;
• иметь повышенную вибрацию.

Неисправный подшипник увеличивает механическое сопротивление вращению и нагрузку на двигатель.

Причинами могут быть:

• недостаток смазки;
• избыток смазки;
• неправильная смазка;
• загрязнение;
• неправильный внутренний зазор;
• чрезмерный натяг посадки;
• перекос;
• дефекты дорожек и тел качения;
• подшипниковые токи;
• чрезмерная осевая или радиальная нагрузка.

Перегрев подшипника часто сопровождается шумом, вибрацией и локальным нагревом подшипникового щита.

Неправильная центровка двигателя и механизма создает дополнительные нагрузки на:

• подшипники;
• вал;
• муфту;
• корпус;
• фундамент.

В результате возрастают трение, вибрация и температура.

После замены двигателя, ремонта фундамента, демонтажа муфты или замены подшипников центровка должна быть проверена повторно.

Дисбаланс создает циклические центробежные силы, которые нагружают подшипники и конструкцию двигателя.

Причинами могут быть:

• потеря балансировочного груза;
• повреждение вентилятора;
• загрязнение ротора;
• деформация;
• некачественный ремонт;
• неравномерное нанесение покрытия;
• повреждение обмотки ротора;
• ошибки сборки.

Замена подшипников без устранения дисбаланса не решает проблему.

Ротор должен быть правильно расположен относительно статора.

Неравномерный воздушный зазор может возникать из-за:

• износа подшипников;
• перекоса щитов;
• прогиба вала;
• деформации корпуса;
• неправильной сборки;
• износа посадочных мест;
• ослабления креплений.

Это приводит к несимметричному магнитному полю, дополнительным силам, вибрации и локальному нагреву.

Ослабленная клемма или подгоревший контакт создает повышенное переходное сопротивление.

В зоне контакта возникает локальный нагрев, который может:

• повредить кабель;
• оплавить клемму;
• вызвать перекос напряжений;
• привести к потере фазы;
• повредить обмотку.

Во время осмотра нужно проверять:

• затяжку клемм;
• состояние перемычек;
• следы потемнения;
• оплавление;
• соответствие сечения кабеля;
• состояние наконечников;
• качество обжима.

Ошибки в схеме «звезда» или «треугольник» могут приводить к:

• недостаточному моменту;
• повышенному току;
• затяжному пуску;
• перегреву;
• срабатыванию защиты.

Схема должна соответствовать паспортным данным двигателя и напряжению сети.

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость, но неправильные настройки могут вызвать перегрев.

Возможные причины:

• работа на низкой скорости без принудительной вентиляции;
• слишком большой момент на малых оборотах;
• неправильная характеристика управления;
• несоответствующая частота коммутации;
• гармонические составляющие;
• чрезмерная длина кабеля;
• подшипниковые токи;
• неправильная настройка разгона и торможения;
• несоответствие двигателя работе от преобразователя.

При низкой скорости вентилятор на валу вращается медленнее и может не обеспечивать необходимого охлаждения.

На шильдике двигателя может быть указан режим работы, например продолжительный, кратковременный или повторно-кратковременный.

Если двигатель, предназначенный для одного режима, используется в другом, его тепловая нагрузка может превысить допустимую.

Примеры:

• кратковременный двигатель работает непрерывно;
• количество пусков превышает допустимое;
• длительность цикла увеличена;
• паузы между включениями сокращены;
• двигатель долго работает на малых оборотах;
• двигатель используется в режиме торможения или частого реверса.

Иногда двигатель исправен, но неправильно подобран к механизму.

Ошибки могут касаться:

• мощности;
• пускового момента;
• скорости;
• режима работы;
• степени защиты;
• способа охлаждения;
• температуры среды;
• высоты установки;
• взрывозащиты;
• работы от частотного преобразователя.

В таком случае повторный ремонт двигателя не устранит проблему — необходимо пересмотреть параметры привода.

Необходимо выяснить:

• когда появилась проблема;
• греется ли двигатель без нагрузки;
• изменяется ли температура в зависимости от нагрузки;
• проводился ли ремонт;
• меняли ли подшипники;
• меняли ли смазку;
• устанавливали ли частотный преобразователь;
• изменился ли технологический режим;
• были ли аварийные остановки;
• выполнялся ли повторный запуск после срабатывания защиты.

История неисправности часто позволяет быстрее найти причину, чем отдельное измерение.

Проверяют:

• чистоту корпуса;
• состояние вентилятора;
• вентиляционные отверстия;
• фильтры;
• клеммную коробку;
• кабели;
• крепления;
• фундамент;
• муфту;
• ремни;
• следы смазки;
• запах;
• потемнение;
• следы задевания или перегрева.

Температуру желательно измерять:

• на корпусе статора;
• возле приводного подшипника;
• возле неприводного подшипника;
• в клеммной коробке;
• на соседнем механизме;
• на входе и выходе системы охлаждения.

Важно фиксировать не только значение, но и время измерения и нагрузку.

Нужно проверить:

• ток холостого хода;
• ток под нагрузкой;
• ток каждой фазы;
• пусковой ток;
• динамику тока во время разгона.

Сравнение токов часто позволяет отличить механическую перегрузку от электрической несимметрии.

Измеряют все междуфазные напряжения:

• до запуска;
• во время пуска;
• в установившемся режиме;
• при максимальной нагрузке.

Особенно важно контролировать просадку напряжения во время пуска.

Необходимо установить, свободно ли вращается:

• насос;
• вентилятор;
• редуктор;
• компрессор;
• конвейер;
• барабан;
• другой агрегат.

При возможности двигатель проверяют отдельно от механизма.

Оценивают:

• температуру;
• шум;
• вибрацию;
• смазку;
• люфт;
• состояние уплотнений;
• центровку;
• осевую и радиальную нагрузку.

Вибрация может указывать на:

• дисбаланс;
• перекос;
• дефекты подшипников;
• ослабление фундамента;
• дефект муфты;
• неравномерный воздушный зазор;
• дефекты ротора;
• механическое задевание.

В зависимости от типа и мощности машины могут выполняться:

• измерение сопротивления изоляции;
• определение коэффициента абсорбции;
• измерение активного сопротивления фаз;
• сравнение фаз;
• испытание повышенным напряжением;
• проверка межвитковой изоляции;
• оценка состояния обмоток;
• визуальный осмотр;
• контроль частичных разрядов для соответствующего оборудования.

Объем испытаний определяется конструкцией машины и ее техническим состоянием.

Для оценки ротора могут применяться:

• анализ пуска;
• измерение скольжения;
• спектральный анализ тока;
• вибрационный анализ;
• осмотр после разборки;
• проверка стержней и короткозамыкающих колец;
• контроль обмотки фазного ротора;
• проверка контактных колец и щеток.

Нужно проверить:

• номинальный ток;
• класс тепловой защиты;
• время пуска;
• защиту от перекоса фаз;
• защиту от потери фазы;
• датчики температуры;
• настройки частотного преобразователя;
• время разгона и торможения;
• допустимое количество пусков.

Защита не должна компенсировать неисправность. Увеличение уставки без установления причины может привести к серьезному повреждению двигателя.

Перегрев может быть вызван механической нагрузкой, подшипниками, вентиляцией, питанием или дефектом ротора.

Температура корпуса не всегда точно показывает температуру обмотки, ротора или подшипника.

Одно значение тока или напряжения не позволяет выявить несимметрию.

Неисправность часто находится не в двигателе, а в насосе, редукторе, компрессоре или конвейере.

Без комплексной диагностики можно выполнить дорогой ремонт, который не устранит настоящую причину перегрева.

Часть дефектов лучше всего проявляется именно во время разгона.

Если нагрев появился сразу после замены подшипников, сборки или подключения, это важный диагностический признак.

Избыток смазки также вызывает перегрев.

Защита может срабатывать из-за реальной неисправности. Повышение уставки лишь скрывает проблему.

Тенденция изменения температуры, тока и вибрации часто ценнее единичного измерения.