Асинхронні електродвигуни: принцип роботи

Асинхронний двигун — це електрична машина змінного струму, у якій швидкість обертання ротора під навантаженням відрізняється від швидкості обертання магнітного поля статора.

Саме ця різниця швидкостей називається ковзанням.

У трифазному асинхронному двигуні:

1. 01Трифазний струм у статорній обмотці створює обертове магнітне поле.
2. 02Це поле перетинає провідники ротора.
3. 03У роторі індукується електрорушійна сила.
4. 04У замкнених провідниках ротора виникає струм.
5. 05Взаємодія струму ротора з магнітним полем створює електромагнітний момент.
6. 06Ротор починає обертатися в напрямку поля статора.

Ротор не може тривало обертатися точно із синхронною швидкістю, оскільки тоді зникло б відносне переміщення між полем і провідниками ротора, а отже — індукована напруга, струм і момент.

Основні типи асинхронних двигунів:

• із короткозамкненим ротором;
• із фазним ротором;
• трифазні;
• однофазні;
• багатошвидкісні;
• низьковольтні;
• високовольтні;
• вибухозахищені;
• краново-металургійні;
• тягові;
• занурювальні;
• із частотним регулюванням;
• спеціальні високошвидкісні або моментні виконання.

Загальні вимоги до номінальних характеристик і режимів роботи обертових електричних машин установлює серія IEC 60034. Станом на 2026 рік актуальна редакція IEC 60034-1:2026 поширюється на більшість обертових електричних машин, крім окремих спеціальних категорій, регламентованих іншими стандартами.

Слово «асинхронний» означає, що ротор не обертається синхронно з магнітним полем статора.

Магнітне поле має синхронну швидкість, яка залежить від:

• частоти мережі;
• кількості пар полюсів.

Ротор у двигунному режимі обертається трохи повільніше.

Наприклад, для чотириполюсного двигуна при частоті 50 Гц синхронна швидкість становить 1500 об/хв, але номінальна швидкість реального двигуна може бути:

• 1485 об/хв;
• 1475 об/хв;
• 1460 об/хв;
• інше значення залежно від потужності та конструкції.

Різниця між синхронною і фактичною швидкістю необхідна для створення електромагнітного моменту.

Що таке індукційний двигун

В англомовній технічній літературі асинхронний двигун називається:

Induction motor

тобто індукційний двигун.

Ця назва підкреслює, що струм у роторі не подається безпосередньо від мережі в короткозамкненому виконанні, а індукується магнітним полем статора.

Асинхронну машину іноді умовно порівнюють із трансформатором, у якому:

• статор виконує функцію первинної обмотки;
• ротор — вторинної;
• вторинна частина може обертатися.

Однак у двигуні, на відміну від нерухомого трансформатора, електромагнітна взаємодія створює механічний момент.

Асинхронний двигун складається з електромагнітної, механічної, ізоляційної та вентиляційної систем.

До основних елементів належать:

• корпус;
• сердечник статора;
• статорна обмотка;
• ротор;
• вал;
• повітряний зазор;
• підшипникові щити;
• підшипники;
• вентилятор;
• кожух вентилятора;
• клемна коробка;
• виводи;
• ущільнення;
• кріпильні деталі;
• система охолодження;
• датчики температури;
• нагрівачі;
• іноді датчики вібрації.

Корпус двигуна

Корпус виконує декілька функцій:

• утримує сердечник статора;
• забезпечує механічну жорсткість;
• з’єднує підшипникові щити;
• передає навантаження на фундамент;
• захищає внутрішні частини;
• бере участь у відведенні тепла;
• підтримує задану геометрію повітряного зазору.

Корпуси виготовляють із:

• чавуну;
• сталі;
• алюмінієвих сплавів;
• зварних сталевих конструкцій.

Чавунний корпус

Переваги:

• жорсткість;
• хороше демпфування вібрації;
• механічна міцність;
• придатність для важких умов.

Недоліки:

• значна маса;
• крихкість при ударах;
• складність ремонту тріщин.

Алюмінієвий корпус

Переваги:

• менша маса;
• хороша теплопровідність;
• технологічність лиття;
• корозійна стійкість у багатьох умовах.

Недоліки:

• менша жорсткість;
• можливе зношування посадок;
• складніша локальна ремонтна обробка;
• інший коефіцієнт теплового розширення.

Зварний сталевий корпус

Застосовується у великих і високовольтних двигунах.

Дозволяє створювати:

• складні вентиляційні канали;
• змінні теплообмінники;
• великі оглядові люки;
• підсилені фундаментні елементи.

Сердечник статора

Сердечник статора є частиною магнітопроводу.

Він складається з пакета тонких листів електротехнічної сталі.

Листи ізольовані один від одного для зниження вихрових струмів.

У сердечнику виконані пази, у які укладається статорна обмотка.

Основні елементи сердечника:

• спинка;
• зубці;
• пази;
• вентиляційні канали;
• натискні елементи;
• пакетувальні пристрої.

Стан сердечника суттєво впливає на:

• струм холостого ходу;
• втрати в сталі;
• нагрівання;
• шум;
• електромагнітну симетрію;
• рівномірність магнітного поля.

Статорна обмотка

Статорна обмотка створює магнітне поле.

У трифазному двигуні вона складається з трьох фаз, зміщених у просторі.

Обмотка може бути:

• всипною;
• формованою;
• одношаровою;
• двошаровою;
• концентричною;
• петльовою;
• хвильовою;
• одношвидкісною;
• полюсоперемикальною;
• з одним або декількома паралельними провідниками.

Для виготовлення застосовують:

• круглий емальований мідний провід;
• прямокутний провід;
• формовані котушки;
• елементарні провідники з додатковою ізоляцією;
• рідше алюмінієвий провід.

Ротор складається з:

• вала;
• пакета активної сталі;
• роторної обмотки або короткозамкненої клітки;
• вентиляційних елементів;
• балансувальних вантажів;
• іноді контактних кілець;
• іноді зовнішнього вентилятора.

Основні конструктивні типи:

1. 01Короткозамкнений ротор.
2. 02Фазний ротор.

Короткозамкнений ротор

Короткозамкнений ротор є найпоширенішим.

У пазах ротора розташовані провідні стрижні, з’єднані на торцях короткозамикальними кільцями.

Разом вони утворюють так звану білячу клітку.

Стрижні можуть бути виготовлені з:

• литого алюмінію;
• міді;
• мідного сплаву;
• інших спеціальних провідникових матеріалів.

ABB зазначає, що клітки високовольтних асинхронних двигунів можуть виготовлятися з міді, мідних сплавів або алюмінію залежно від потрібних експлуатаційних властивостей.

Литий алюмінієвий ротор

У масових двигунах клітку часто відливають під тиском разом із:

• стрижнями;
• короткозамикальними кільцями;
• вентиляційними лопатками.

Переваги:

• технологічність;
• відсутність великої кількості паяних з’єднань;
• відносно невисока собівартість;
• повторюваність серійного виробництва.

Можливі дефекти:

• пористість;
• неповне заповнення паза;
• тріщини;
• обрив стрижня;
• тріщина кільця;
• локальна усадка;
• неоднорідність металу;
• відрив лопаток.

Ротор із мідною кліткою

Мідні ротори можуть мати:

• стрижні, вставлені в пази;
• паяні короткозамикальні кільця;
• зварні з’єднання;
• литу мідну клітку;
• спеціальну збірну конструкцію.

Переваги міді:

• нижчий електричний опір;
• можливість зменшення втрат;
• краща теплопровідність;
• висока механічна міцність у відповідному виконанні.

При цьому конкретні пускові та робочі характеристики залежать не лише від матеріалу, а й від:

• форми пазів;
• перерізу стрижнів;
• глибини пазів;
• матеріалу кілець;
• частоти струму ротора;
• ефекту витіснення струму.

Пази ротора

Пази можуть бути:

• відкритими;
• напівзакритими;
• закритими;
• глибокими;
• подвійної клітки;
• трапецеїдальними;
• овальними;
• спеціально профільованими.

Форма паза впливає на:

• пусковий струм;
• пусковий момент;
• критичний момент;
• номінальне ковзання;
• втрати;
• нагрівання;
• шум;
• гармоніки.

Глибокопазний ротор

У глибокому пазу під час пуску струм витісняється ближче до зовнішньої частини стрижня.

Ефективний переріз зменшується, а активний опір збільшується.

Це може:

• підвищити пусковий момент;
• обмежити пусковий струм;
• покращити пускові характеристики.

Після розгону частота струму ротора зменшується, струм розподіляється по більшій частині перерізу, а втрати знижуються.

Ротор із подвійною кліткою

Має дві функціональні клітки:

• зовнішню — з більшим активним опором;
• внутрішню — з меншим опором.

Під час пуску більша частина струму проходить у зовнішній клітці, забезпечуючи підвищений пусковий момент.

У робочому режимі струм переважно переходить у внутрішню клітку з меншими втратами.

Чому пази ротора часто скошені

Роторні пази можуть бути скошені відносно осі вала.

Скіс допомагає:

• зменшити зубцеві пульсації;
• знизити шум;
• зменшити можливість магнітного залипання;
• покращити плавність моменту;
• знизити окремі гармонічні складові.

Але надмірний або неправильний скіс може впливати на момент і додаткові втрати.

Фазний ротор

Фазний ротор має повноцінну багатофазну обмотку, зазвичай трифазну.

Кінці обмотки виведені на контактні кільця.

Через щітковий апарат до ротора можна підключати:

• пусковий реостат;
• регулювальний опір;
• спеціальний перетворювач;
• систему керування.

Переваги:

• високий пусковий момент;
• можливість обмеження пускового струму;
• плавний розгін;
• можливість регулювання швидкості в окремих системах;
• придатність для важких пусків.

Недоліки:

• складніша конструкція;
• контактні кільця;
• щітки;
• потреба в регулярному обслуговуванні;
• більші втрати;
• вища вартість;
• додаткові можливі несправності.

Де застосовуються двигуни з фазним ротором

Традиційні сфери застосування:

• крани;
• підйомники;
• шахтні механізми;
• млини;
• дробарки;
• великі конвеєри;
• екскаватори;
• механізми з важким пуском;
• обладнання з великим моментом інерції.

У багатьох сучасних установках частину функцій фазного ротора замінює короткозамкнений двигун із частотним перетворювачем.

Проте фазні двигуни продовжують експлуатуватися на значній кількості промислових об’єктів.

Контактні кільця фазного ротора

Кільця встановлюються на валу та ізольовані:

• одне від одного;
• від вала;
• від корпусних деталей.

Під час ремонту перевіряють:

• зношування поверхні;
• биття;
• овальність;
• підгар;
• канавки;
• ізоляцію;
• з’єднання з обмоткою;
• стан щіток;
• тиск щіток;
• щіткотримачі;
• пиловидалення.

Повітряний зазор — це відстань між внутрішньою поверхнею статора та зовнішньою поверхнею ротора.

Він впливає на:

• намагнічувальний струм;
• коефіцієнт потужності;
• електромагнітний момент;
• шум;
• вібрацію;
• втрати;
• чутливість до ексцентриситету.

Надмірно великий зазор:

• збільшує намагнічувальний струм;
• погіршує коефіцієнт потужності;
• може знизити перевантажувальну здатність.

Надмірно малий зазор:

• підвищує ризик тертя ротора об статор;
• робить машину чутливою до биття;
• ускладнює складання;
• може збільшити вплив зубцевих гармонік.

Трифазні струми зміщені в часі приблизно на 120 електричних градусів.

Статорні фазні обмотки також зміщені в просторі.

Результатом є магнітне поле, яке обертається навколо осі машини.

Напрям обертання залежить від послідовності фаз.

Для зміни напряму обертання трифазного двигуна зазвичай достатньо поміняти місцями будь-які дві фази живлення.

Перед зміною фаз потрібно переконатися, що зворотне обертання дозволене:

• насосом;
• вентилятором;
• редуктором;
• механізмом;
• системою змащування;
• різьбовими з’єднаннями.

Синхронна швидкість

Синхронна швидкість визначається формулою:

nₛ = 120f / P

де:

• nₛ — синхронна швидкість, об/хв;
• f — частота живлення, Гц;
• P — кількість полюсів.

Або:

nₛ = 60f / p

де p — кількість пар полюсів.

Для частоти 50 Гц:

Фактична номінальна швидкість асинхронного двигуна в двигунному режимі буде трохи нижчою.

Що таке ковзання

Ковзання визначають як:

s = (nₛ − n) / nₛ

де:

• s — ковзання;
• nₛ — синхронна швидкість;
• n — швидкість ротора.

У відсотках:

s% = [(nₛ − n) / nₛ] × 100%

Приклад розрахунку ковзання

Для чотириполюсного двигуна при 50 Гц:

• синхронна швидкість — 1500 об/хв;
• фактична швидкість — 1470 об/хв.

Тоді:

s = (1500 − 1470) / 1500 = 0,02

або:

s = 2%

Ковзання в різних режимах

При нерухомому роторі

n = 0, тому:

s = 1, або 100%.

Це режим пуску.

На холостому ході

Швидкість наближається до синхронної, а ковзання є малим.

При номінальному навантаженні

Ковзання збільшується до номінального значення.

При перевантаженні

Ковзання додатково зростає.

При синхронній швидкості

s = 0.

У роторі не індукується робочий струм, тому двигун не може створювати сталий двигунний момент.

При швидкості вище синхронної

Ковзання стає від’ємним, і машина може перейти в генераторний режим.

Частота струму ротора

Частота струму в роторі визначається приблизно як:

f₂ = s × f₁

де:

• f₂ — частота струму ротора;
• s — ковзання;
• f₁ — частота статора.

Під час пуску:

s = 1, тому частота ротора дорівнює частоті мережі.

У номінальному режимі ковзання мале, тому частота струму ротора також мала.

Це важливо для розуміння:

• ефекту витіснення струму;
• параметрів глибокопазного ротора;
• втрат у клітці;
• діагностики обривів стрижнів.

Як створюється електромагнітний момент

Обертове поле статора індукує струм у провідниках ротора.

Струми ротора створюють власне магнітне поле.

Взаємодія полів статора та ротора формує електромагнітний момент.

Величина моменту залежить від:

• напруги;
• частоти;
• ковзання;
• опору ротора;
• реактивного опору;
• магнітного потоку;
• конструкції пазів;
• втрат;
• насичення сталі.

Механічна характеристика показує залежність моменту від швидкості або ковзання.

Основні точки:

• пусковий момент;
• мінімальний момент у процесі розгону;
• максимальний або критичний момент;
• номінальний момент;
• точка холостого ходу.

Пусковий момент

Це момент при нерухомому роторі.

Він має бути достатнім, щоб подолати:

• статичний опір механізму;
• тертя;
• момент навантаження;
• момент інерції під час розгону.

Недостатній пусковий момент може призвести до:

• затяжного пуску;
• перегрівання статора;
• перегрівання ротора;
• спрацювання захисту;
• незапуску механізму.

Пусковий струм

При прямому пуску короткозамкненого двигуна струм може в декілька разів перевищувати номінальний.

Конкретне значення залежить від:

• конструкції двигуна;
• потужності;
• опору мережі;
• напруги;
• схеми з’єднання;
• характеристик ротора.

IEC 60034-12:2024 визначає параметри восьми виконань пускових характеристик одношвидкісних трифазних короткозамкнених двигунів на 50 або 60 Гц із номінальною напругою до 1000 В, призначених, зокрема, для прямого пуску або пуску за схемою «зірка–трикутник».

Критичний момент

Критичний момент — це максимальний момент, який двигун може розвинути при заданих умовах живлення без переходу до зупинки.

Якщо момент навантаження перевищує критичний:

• швидкість різко знижується;
• струм зростає;
• двигун може зупинитися;
• обмотка та ротор інтенсивно нагріваються.

Номінальний момент

Номінальний момент приблизно визначається:

M = 9550P / n

де:

• M — момент, Н·м;
• P — механічна потужність на валу, кВт;
• n — швидкість, об/хв.

Наприклад, двигун потужністю 100 кВт зі швидкістю 1480 об/хв має номінальний момент приблизно:

M = 9550 × 100 / 1480 ≈ 645 Н·м

Перевантажувальна здатність

Перевантажувальна здатність показує, наскільки максимальний момент перевищує номінальний.

Вона залежить від конструкції двигуна та напруги.

Зниження напруги суттєво зменшує електромагнітний момент.

У спрощеному вигляді момент асинхронного двигуна в багатьох режимах приблизно пропорційний квадрату напруги.

Тому зниження напруги на 10% може зменшити доступний момент приблизно не на 10%, а майже на 19%.

• трифазні;
• однофазні;
• двофазні спеціальні;
• багатофазні спеціальні.

Трифазний асинхронний двигун

Найпоширеніший у промисловості.

Переваги:

• природне обертове поле;
• проста конструкція;
• високий ресурс;
• хороший ККД;
• відсутність пускового конденсатора;
• рівномірніший момент;
• широкий діапазон потужностей.

Однофазний асинхронний двигун

Однофазна обмотка сама по собі не створює повноцінного пускового обертового поля.

Тому використовуються:

• допоміжна обмотка;
• пусковий конденсатор;
• робочий конденсатор;
• пускове реле;
• відцентровий вимикач;
• короткозамкнений виток у малих двигунах.

Основні типи:

• із пусковою обмоткою;
• конденсаторного пуску;
• з постійно підключеним конденсатором;
• із пусковим і робочим конденсаторами;
• із затіненими полюсами.

Асинхронний двигун із затіненими полюсами

Застосовується у малопотужних приводах:

• вентиляторах;
• побутових приладах;
• малих насосах;
• автоматиці.

Переваги:

• дуже проста конструкція;
• низька вартість;
• відсутність конденсатора.

Недоліки:

• низький ККД;
• малий пусковий момент;
• обмежена потужність;
• складність зміни напряму обертання.

У трифазній обмотці застосовують:

• зірку;
• трикутник;
• спеціальні багатопаралельні схеми.

Зірка

При з’єднанні зіркою фазна напруга менша за лінійну у √3 разів.

Трикутник

При з’єднанні трикутником фазна напруга дорівнює лінійній.

Не можна змінювати схему без урахування номінальної напруги фази.

Приклад маркування 230/400 В

Двигун із табличкою 230/400 В зазвичай означає:

• 230 В — трикутник;
• 400 В — зірка.

Кожна фазна обмотка розрахована приблизно на 230 В.

Приклад маркування 400/690 В

Зазвичай означає:

• 400 В — трикутник;
• 690 В — зірка.

Такий двигун може запускатися за схемою «зірка–трикутник» від мережі 400 В, якщо це відповідає його конструкції та навантаженню.

На початку обмотки з’єднують у зірку, а після розгону перемикають у трикутник.

Це знижує:

• фазну напругу;
• пусковий струм;
• пусковий момент.

Орієнтовно пусковий момент при зірці може становити близько третини моменту при прямому пуску в трикутнику.

Тому схема не підходить для механізмів із великим моментом опору при пуску.

Прямий пуск

Двигун безпосередньо підключається до мережі.

Переваги:

• проста схема;
• максимальний доступний пусковий момент;
• невелика кількість апаратури;
• висока надійність.

Недоліки:

• великий пусковий струм;
• просідання напруги;
• механічний удар;
• навантаження на муфту та механізм.

Пуск через автотрансформатор

Знижує напругу під час пуску.

Застосовувався й продовжує застосовуватися для потужних двигунів, де прямий пуск небажаний.

Реакторний пуск

У коло статора вводиться реактор, що обмежує пусковий струм.

Недоліком є одночасне зниження пускового моменту.

Плавний пускач

Soft starter регулює напругу за допомогою силових напівпровідникових елементів.

Переваги:

• плавний розгін;
• зменшення механічного удару;
• обмеження струму;
• плавна зупинка в окремих застосуваннях.

Обмеження:

• не забезпечує повноцінного регулювання швидкості в усталеному режимі;
• зниження напруги знижує момент;
• може створювати гармонічні складові під час пуску.

Частотний перетворювач змінює частоту та напругу живлення.

Дозволяє:

• регулювати швидкість;
• забезпечувати плавний пуск;
• обмежувати струм;
• керувати моментом;
• економити енергію на насосах і вентиляторах;
• реалізовувати гальмування;
• автоматизувати технологічний процес.

Короткозамкнені асинхронні двигуни широко застосовуються в регульованих приводах завдяки доступності, надійності та ефективності.

Особливості роботи від частотного перетворювача

Живлення від перетворювача відрізняється від синусоїдальної мережі.

Можливі додаткові фактори:

• імпульсна напруга;
• висока швидкість наростання фронту;
• перенапруга на клемах;
• додаткові втрати;
• нагрівання ротора;
• акустичний шум;
• струми через підшипники;
• погіршення самоохолодження на низьких швидкостях;
• механічні критичні частоти на високих швидкостях.

Під час модернізації потрібно перевірити:

• ізоляцію обмотки;
• довжину кабелю;
• характеристики перетворювача;
• потребу у dU/dt-фільтрі;
• потребу в синусному фільтрі;
• електричну ізоляцію підшипників;
• заземлення вала;
• допустиму швидкість ротора;
• роботу вентилятора;
• температурний контроль.

Система V/f

У простому скалярному керуванні напругу змінюють приблизно пропорційно частоті.

Це допомагає підтримувати магнітний потік.

Якщо при зниженні частоти залишити повну напругу:

• зростає магнітний потік;
• сталь насичується;
• струм підвищується;
• двигун перегрівається.

Якщо напругу зменшити занадто сильно:

• магнітний потік знижується;
• доступний момент зменшується.

Векторне керування

Векторне керування дозволяє незалежніше керувати:

• потоком;
• моментом;
• швидкістю.

Може забезпечувати:

• високий момент на низькій швидкості;
• точне регулювання;
• швидку динамічну реакцію;
• роботу із датчиком швидкості або без нього.

Гальмування асинхронного двигуна

Можливі методи:

• вільний вибіг;
• динамічне гальмування;
• гальмування постійним струмом;
• противмикання;
• рекуперативне гальмування;
• механічне гальмо.

Під час гальмування потрібно враховувати:

• теплове навантаження;
• механічні сили;
• допустиму частоту циклів;
• можливості перетворювача;
• гальмівний резистор;
• безпеку механізму.

Швидкість можна змінювати шляхом перемикання кількості полюсів.

Застосовуються:

• схема Даландера;
• окремі обмотки для різних швидкостей;
• комбіновані схеми.

Типові співвідношення швидкостей:

• 3000/1500;
• 1500/750;
• 1000/500;
• інші.

Під час ремонту особливо важливо точно відтворити:

• схему;
• напрям груп;
• кількість витків;
• крок;
• виводи;
• перемикання полюсів.

Низьковольтні асинхронні двигуни

Умовно до них належать двигуни з номінальною напругою до 1000 В у контексті багатьох стандартів IEC.

Поширені напруги:

• 230 В;
• 400 В;
• 500 В;
• 660 В;
• 690 В.

Потужність може становити:

• частки кіловата;
• десятки кіловат;
• сотні кіловат;
• у деяких конструкціях — більше.

Високовольтні асинхронні двигуни

Працюють, наприклад, при:

• 3 кВ;
• 6 кВ;
• 10 кВ;
• 11 кВ;
• інших напругах.

Застосовуються в:

• енергетиці;
• водопостачанні;
• металургії;
• гірничодобувній промисловості;
• нафтогазовій галузі;
• великих компресорних станціях;
• димососах;
• ексгаустерах.

Особливості:

• формовані статорні котушки;
• багатошарова корпусна ізоляція;
• слюдяні матеріали;
• вакуум-тискове просочення;
• контроль часткових розрядів;
• коронозахисне покриття;
• складна система охолодження;
• підвищені вимоги до повітряного зазору;
• контроль струмів вала.

Вибухозахищені асинхронні двигуни

Застосовуються в середовищах, де можливі:

• вибухонебезпечні гази;
• пари;
• пил;
• горючі суміші.

Під час ремонту не можна довільно змінювати:

• вибухозахисні зазори;
• кріплення;
• різьби;
• ущільнення;
• підшипники;
• вентилятор;
• матеріали;
• температуру поверхні;
• обмотувальні дані;
• систему просочення.

Ремонт повинен виконуватися відповідно до документації, застосовних стандартів і дозволених технологій.

Краново-металургійні двигуни

Працюють у режимах:

• частих пусків;
• реверсів;
• гальмувань;
• перевантажень;
• повторно-короткочасної роботи;
• високої температури;
• пилу;
• вібрації.

Можуть мати:

• короткозамкнений або фазний ротор;
• підвищений пусковий момент;
• спеціальну механічну характеристику;
• посилену обмотку;
• клас ізоляції H;
• термодатчики;
• механічне гальмо.

Занурювальні двигуни

Застосовуються в:

• свердловинних насосах;
• дренажних насосах;
• каналізаційних установках;
• водозабірному обладнанні.

Особливості:

• герметична конструкція;
• робота у воді або технологічній рідині;
• спеціальні кабельні вводи;
• вологостійка ізоляція;
• контроль герметичності;
• іноді заповнення внутрішньою рідиною;
• спеціальні підшипники.

Двигуни з порожнистим валом

Застосовуються у вертикальних насосах та спеціальних механізмах.

Вимагають:

• контролю осьового навантаження;
• точної геометрії вала;
• перевірки підп’ятника;
• контролю вертикальності;
• правильного регулювання ротора насоса.

Двигуни з гальмом

Мають електромагнітне або механічне гальмо.

Використовуються:

• у підйомних механізмах;
• позиціонувальних приводах;
• конвеєрах;
• верстатах;
• кранових системах.

Під час ремонту перевіряють:

• гальмівний момент;
• зазор;
• котушку;
• випрямляч;
• накладки;
• пружини;
• час спрацьовування;
• ручне розгальмовування.

IEC 60034-1 визначає номінальні режими та основні експлуатаційні характеристики обертових електричних машин.

Поширені режими:

• S1 — тривалий;
• S2 — короткочасний;
• S3 — повторно-короткочасний;
• S4 — повторно-короткочасний із пусками;
• S5 — із пусками та електричним гальмуванням;
• S6 — тривалий періодичний зі зміною навантаження;
• S7 — із пусками й гальмуванням без періодів спокою;
• S8 — із періодичною зміною швидкості та навантаження;
• S9 — неперіодичний режим із перевантаженнями;
• S10 — режим із дискретними сталими навантаженнями.

Режим S1

Двигун працює достатньо довго, щоб температура стабілізувалася.

Типові приклади:

• насоси;
• вентилятори;
• конвеєри;
• компресори.

Режим S2

Робота триває обмежений час, після чого двигун повністю охолоджується.

Наприклад:

• приводи затворів;
• допоміжні механізми;
• короткочасні технологічні операції.

Режим S3

Цикли роботи та пауз повторюються, але вплив пуску на нагрівання в рамках визначення режиму обмежений.

Важливо знати відносну тривалість увімкнення.

Режими S4 і S5

Підходять для механізмів із частими пусками.

S5 додатково включає електричне гальмування.

Під час ремонту потрібно враховувати:

• нагрівання ротора;
• пускові струми;
• механічні навантаження;
• термічне старіння обмотки.

Система охолодження може бути:

• природною;
• самовентильованою;
• із зовнішнім незалежним вентилятором;
• із внутрішньою циркуляцією повітря;
• з повітряно-повітряним теплообмінником;
• з повітряно-водяним теплообмінником;
• водяною;
• спеціальною закритою.

Самовентильований двигун

Вентилятор встановлений на валу.

Потік повітря залежить від швидкості обертання.

При роботі від частотного перетворювача на низькій швидкості охолодження зменшується, хоча двигун може продовжувати створювати значний момент.

Це може вимагати незалежного вентилятора.

Незалежна вентиляція

Вентилятор приводиться окремим двигуном.

Охолодження не залежить від швидкості основного ротора.

Застосовується:

• у регульованих приводах;
• при тривалій роботі на низьких обертах;
• у великих машинах;
• у важких режимах.

IP-код характеризує захист оболонки від:

• доступу до небезпечних частин;
• проникнення твердих предметів;
• води.

Поширені виконання:

• IP23;
• IP44;
• IP54;
• IP55;
• IP56;
• IP65;
• IP66.

Вищий IP не означає автоматично кращий двигун у будь-яких умовах.

Закритіший корпус може ускладнювати тепловідведення, тому конструкція повинна бути розрахована відповідно.

Монтажне виконання

Двигуни можуть встановлюватися:

• на лапах;
• на фланці;
• на малому фланці;
• вертикально;
• горизонтально;
• комбіновано.

Поширені позначення:

• IM B3;
• IM B5;
• IM B35;
• IM B14;
• IM V1;
• IM V3;
• інші.

Під час зміни положення потрібно перевірити:

• підшипники;
• мастило;
• осьове навантаження;
• дренаж;
• вентиляцію;
• захист від води;
• кріплення.

Основні показники:

• ККД;
• коефіцієнт потужності;
• номінальний струм;
• втрати;
• ковзання;
• температура;
• пусковий струм;
• пусковий і максимальний моменти.

Коефіцієнт корисної дії

ККД:

η = P₂ / P₁

де:

• P₂ — механічна потужність на валу;
• P₁ — активна електрична потужність із мережі.

Втрати включають:

• втрати в міді статора;
• втрати в роторі;
• втрати в сталі;
• механічні втрати;
• вентиляційні втрати;
• додаткові навантажувальні втрати.

Класи енергоефективності

IEC 60034-30-1:2025 установлює класи енергоефективності для визначених одношвидкісних двигунів, розрахованих на синусоїдальне живлення 50 або 60 Гц. Сфера цієї редакції охоплює двигуни потужністю від 0,12 до 1000 кВт, напругою від 50 до 1000 В і з 2, 4, 6 або 8 полюсами за встановлених стандартом умов.

Поширені класи:

• IE1 — Standard Efficiency;
• IE2 — High Efficiency;
• IE3 — Premium Efficiency;
• IE4 — Super Premium Efficiency.

У різних стандартах і нормативних системах можуть також застосовуватися додаткові класи для спеціальних типів машин.

Чи можна підвищити клас IE під час перемотування

Звичайна перемотка не гарантує підвищення класу енергоефективності.

ККД залежить від:

• конструкції сердечника;
• марки сталі;
• довжини пакета;
• геометрії пазів;
• повітряного зазору;
• клітки ротора;
• вентилятора;
• кількості міді;
• втрат у підшипниках;
• гармонічних втрат.

Неправильна перемотка може, навпаки, знизити ККД.

Коефіцієнт потужності

Коефіцієнт потужності показує співвідношення активної та повної потужності.

Асинхронному двигуну потрібен намагнічувальний струм.

Тому коефіцієнт потужності:

• низький на холостому ході;
• підвищується з навантаженням;
• має номінальне значення поблизу розрахункового навантаження.

Чому не слід тривало експлуатувати значно недовантажений двигун

Можливі наслідки:

• низький коефіцієнт потужності;
• нераціональні втрати;
• низька ефективність системи;
• більші капітальні витрати;
• неоптимальна робота перетворювача.

Проте заміна двигуна на менший потребує перевірки:

• пускового моменту;
• перевантажень;
• режиму роботи;
• запасу на технологічні відхилення.

На табличці можуть зазначатися:

• виробник;
• тип;
• серійний номер;
• потужність;
• напруга;
• струм;
• частота;
• кількість фаз;
• схема з’єднання;
• швидкість;
• ККД;
• cos φ;
• режим роботи;
• клас ізоляції;
• ступінь захисту;
• монтажне виконання;
• температура навколишнього середовища;
• висота над рівнем моря;
• клас IE;
• підшипники;
• маса;
• вимоги вибухозахисту;
• дані для перетворювача.

Як визначити кількість полюсів за швидкістю

При 50 Гц орієнтовно:

• близько 3000 об/хв — 2 полюси;
• близько 1500 — 4;
• близько 1000 — 6;
• близько 750 — 8;
• близько 600 — 10;
• близько 500 — 12.

Фактична швидкість трохи нижча через ковзання.

• проста конструкція;
• відсутність колектора в короткозамкненому виконанні;
• висока надійність;
• невисока вартість;
• доступність;
• широкий діапазон потужностей;
• можливість прямого пуску;
• можливість частотного регулювання;
• ремонтопридатність;
• придатність для важких умов;
• широкий вибір захисних виконань;
• хороші масогабаритні показники;
• високий ККД у правильно підібраному режимі.

Недоліки

• великий пусковий струм при прямому пуску;
• залежність швидкості від навантаження;
• споживання реактивної потужності;
• низький коефіцієнт потужності на холостому ході;
• складність плавного регулювання без перетворювача;
• нагрівання ротора при частих пусках;
• ризик струмів через підшипники при інверторному живленні;
• зниження самоохолодження на малих швидкостях;
• значні пускові механічні навантаження.

Умовно поділяються на:

• електричні;
• ізоляційні;
• магнітні;
• роторні;
• механічні;
• теплові;
• вентиляційні;
• монтажні;
• експлуатаційні.

Міжвиткове замикання

Виникає між сусідніми витками однієї котушки.

Причини:

• старіння емалі;
• перегрівання;
• вібрація;
• пошкодження під час укладання;
• імпульсна напруга;
• забруднення;
• слабке просочення;
• часті пуски.

Наслідки:

• циркуляційний струм у замкнених витках;
• локальне перегрівання;
• подальше руйнування ізоляції;
• міжфазне замикання;
• пробій на корпус.

Міжфазне замикання

Може виникати:

• у пазу;
• у лобових частинах;
• у місці з’єднання;
• у клемній коробці.

Причини:

• пошкоджена міжфазна ізоляція;
• вібрація;
• забруднення;
• перенапруга;
• неправильне укладання;
• термічне старіння.

Замикання на корпус

Струмопровідна частина контактує із заземленим сердечником або корпусом.

Причини:

• пошкоджена пазова ізоляція;
• гострі краї паза;
• забруднення;
• волога;
• пробій виводу;
• механічне переміщення котушки.

Обрив фази або паралельної гілки

Ознаки:

• несиметрія струмів;
• зниження моменту;
• перегрівання;
• шум;
• проблеми з пуском;
• підвищена вібрація.

Місця пошкодження:

• вивід;
• паяне з’єднання;
• перемичка;
• клема;
• міжкотушкове з’єднання.

Робота на двох фазах

При втраті однієї фази двигун може:

• не запуститися;
• продовжувати обертатися під невеликим навантаженням;
• споживати підвищені струми в інших фазах;
• швидко перегрітися.

Причина може бути не в двигуні, а в:

• запобіжнику;
• контакторі;
• кабелі;
• клемі;
• автоматі;
• мережі.

Несиметрія напруг

Навіть відносно невелика несиметрія напруг може створити значно більшу несиметрію струмів.

Наслідки:

• перегрівання;
• пульсації моменту;
• вібрація;
• скорочення ресурсу ізоляції;
• підвищене навантаження ротора.

Знижена напруга

Може спричинити:

• зниження моменту;
• затяжний пуск;
• зростання струму під навантаженням;
• перегрівання;
• зупинку двигуна.

Підвищена напруга

Може викликати:

• надмірний магнітний потік;
• насичення сталі;
• збільшення струму холостого ходу;
• нагрівання сердечника;
• шум;
• підвищене навантаження ізоляції.

Обрив стрижнів ротора

Ознаки:

• зниження пускового моменту;
• пульсації моменту;
• вібрація;
• шум;
• підвищене ковзання;
• нестабільний струм;
• локальне нагрівання ротора.

Причини:

• часті пуски;
• великі теплові цикли;
• дефекти лиття;
• втома металу;
• перевантаження;
• заклинювання механізму.

Тріщина короткозамикального кільця

Може мати схожі прояви з обривом стрижня.

Особливо небезпечна в місцях:

• з’єднання зі стрижнем;
• переходу перерізу;
• литтєвого дефекту;
• паяного або зварного шва.

Дефекти фазного ротора

• міжвиткові замикання;
• пробій на корпус;
• обрив обмотки;
• порушення з’єднань;
• підгоряння контактних кілець;
• нерівномірне прилягання щіток;
• обрив кола реостата;
• несиметрія зовнішніх опорів.

Пошкодження активної сталі статора

Причини:

• вигоряння обмотки відкритим полум’ям;
• надмірна температура випалювання;
• механічне руйнування листів;
• тертя ротора;
• коротке замикання між листами;
• зварювання пакета без контролю.

Ознаки:

• підвищений струм холостого ходу;
• локальні гарячі точки;
• асиметрія нагрівання;
• збільшені втрати;
• гул.

Нерівномірний повітряний зазор

Причини:

• зношені підшипники;
• зношені посадки;
• перекіс щитів;
• вигнутий вал;
• деформований корпус;
• ексцентричний сердечник;
• неправильне складання.

Наслідки:

• одностороннє магнітне тяжіння;
• вібрація;
• шум;
• струмові гармоніки;
• ризик тертя ротора.

Несправності підшипників

• втомне викришування;
• забруднення;
• недостатнє змащування;
• надлишок мастила;
• електроерозія;
• корозія;
• провертання кілець;
• перекіс;
• неправильний зазор.

Перегрівання двигуна

Можливі причини:

• перевантаження;
• знижена напруга;
• несиметрія фаз;
• часті пуски;
• забруднена вентиляція;
• неправильний вентилятор;
• висока температура середовища;
• несправні підшипники;
• міжвиткове замикання;
• неправильна перемотка;
• пошкодження ротора;
• великий струм холостого ходу;
• неправильне налаштування перетворювача.

Підвищена вібрація

Причини:

• дисбаланс ротора;
• неспіввісність;
• м’яка лапа;
• ослаблений фундамент;
• дефект підшипників;
• вигнутий вал;
• ексцентриситет;
• обрив стрижня ротора;
• резонанс;
• дефект муфти;
• перекіс щитів.

Підвищений шум

Може бути:

• електромагнітним;
• механічним;
• аеродинамічним;
• підшипниковим;
• резонансним.

Важливо не робити висновок лише за суб’єктивним слухом.

Двигун не запускається

Перевіряють:

• наявність усіх фаз;
• рівень напруги;
• схему з’єднання;
• контактор;
• захист;
• блокування;
• механічне заклинювання;
• підшипники;
• обрив обмотки;
• стан ротора;
• навантаження;
• параметри перетворювача.

Двигун запускається без навантаження, але не запускає механізм

Можливі причини:

• недостатній пусковий момент;
• знижена напруга;
• неправильна зірка замість трикутника;
• завелике навантаження;
• заклинювання механізму;
• обриви стрижнів;
• несправний реостат фазного ротора;
• неправильний плавний пуск;
• надмірно коротка рампа;
• помилка перемотування.

Підвищений струм холостого ходу

Причини:

• неправильна кількість витків;
• зменшена довжина або крок обмотки;
• надмірне зменшення повітряного зазору;
• пошкодження сердечника;
• підвищена напруга;
• неправильна частота;
• несиметрія обмотки;
• неправильне з’єднання;
• тертя ротора.

Низький опір ізоляції

Причини:

• волога;
• пил;
• мастило;
• конденсат;
• старіння;
• пошкодження виводів;
• забруднена клемна коробка;
• частковий пробій;
• неправильне просочення.

Низький опір не завжди означає необхідність повної перемотки. Спочатку потрібно визначити причину та можливість очищення і сушіння.

Візуальний огляд

Перевіряють:

• обмотку;
• лобові частини;
• бандажі;
• виводи;
• клеми;
• сліди перегрівання;
• забруднення;
• підшипники;
• вентилятор;
• ротор;
• сердечник;
• контактні кільця.

Вимірювання опору ізоляції

Дозволяє оцінити стан ізоляції відносно корпусу та між електрично розділеними колами.

Потрібно враховувати:

• температуру;
• вологість;
• номінальну напругу;
• тривалість вимірювання;
• історію попередніх значень.

Коефіцієнт абсорбції та індекс поляризації

Допомагають оцінити:

• забруднення;
• вологість;
• поляризаційні властивості ізоляції.

Для малих низьковольтних обмоток інтерпретація може бути обмежена через низьку ємність і швидке встановлення показань.

Вимірювання активного опору фаз

Дозволяє виявити:

• обрив;
• погане з’єднання;
• несиметрію;
• помилку кількості витків;
• різну довжину паралельних гілок;
• дефект контакту.

Результати потрібно приводити до однакової температури.

Міжвиткове імпульсне випробування

Порівнює реакцію фаз або котушок на короткий імпульс.

Допомагає виявити:

• міжвиткове замикання;
• ослаблену ізоляцію;
• помилки з’єднання;
• різницю кількості витків.

Випробування підвищеною напругою

Перевіряє міцність ізоляції відносно корпусу та між електричними колами.

Не виявляє всі міжвиткові дефекти, тому не замінює імпульсне випробування.

Контроль часткових розрядів

Особливо важливий для високовольтних обмоток.

Дозволяє оцінювати:

• внутрішні порожнини;
• відшарування;
• дефекти пазової частини;
• стан коронозахисту;
• старіння ізоляції.

Випробування сердечника

Можливі методи:

• кільцеве намагнічування;
• тепловізійний контроль;
• EL CID;
• локальні методи перевірки.

Мета:

• виявити міжлистові замикання;
• локальні гарячі точки;
• пошкодження після видалення обмотки.

Аналіз струму двигуна

Motor Current Signature Analysis може застосовуватися для виявлення:

• обривів стрижнів;
• ексцентриситету;
• несиметрії;
• окремих механічних дефектів.

Діагностика обривів роторних стрижнів часто ґрунтується на аналізі бокових складових, пов’язаних із ковзанням, але точність залежить від навантаження та режиму роботи.

Вібраційна діагностика

Дозволяє оцінити:

• дисбаланс;
• неспіввісність;
• м’яку лапу;
• підшипники;
• механічне ослаблення;
• резонанс;
• електромагнітні сили;
• роторні дефекти.

Тепловізійний контроль

Виявляє:

• перегріті підшипники;
• несиметрію клем;
• гарячі з’єднання;
• локальне нагрівання корпусу;
• забруднення охолодження;
• перевантаження.

Контроль повітряного зазору

Вимірюється в декількох положеннях.

Для великих машин можуть застосовуватися:

• механічні щупи;
• спеціальні датчики;
• вимірювання переміщення;
• електромагнітні методи.

1. 01Приймання і фіксація комплектності.
2. 02Аналіз історії несправності.
3. 03Зовнішній огляд.
4. 04Початкові електричні вимірювання.
5. 05Вимірювання вібрації, якщо запуск безпечний.
6. 06Розбирання.
7. 07Маркування положення деталей.
8. 08Демонтаж ротора.
9. 09Дефектація підшипників.
10. 10Вимірювання вала.
11. 11Контроль щитів.
12. 12Перевірка статора.
13. 13Перевірка ротора.
14. 14Контроль сердечника.
15. 15Зняття обмотувальних даних.
16. 16Видалення пошкодженої обмотки.
17. 17Очищення.
18. 18Відновлення механічних деталей.
19. 19Перемотування.
20. 20Ізолювання та з’єднання.
21. 21Електричні випробування до просочення.
22. 22Сушіння.
23. 23Просочення.
24. 24Полімеризація.
25. 25Фінішна обробка.
26. 26Балансування ротора.
27. 27Монтаж підшипників.
28. 28Складання.
29. 29Регулювання осьового положення.
30. 30Випробування холостого ходу.
31. 31Контроль температури, струму та вібрації.
32. 32Оформлення протоколу.

Зняття обмотувальних даних

До видалення обмотки потрібно зафіксувати:

• кількість пазів;
• кількість полюсів;
• кількість фаз;
• крок;
• кількість витків;
• діаметр проводу;
• кількість паралельних провідників;
• кількість гілок;
• схему з’єднання;
• напрям намотування;
• розподіл котушок;
• виводи;
• розміри лобових частин;
• пазову ізоляцію;
• бандажі;
• клини;
• датчики;
• масу міді.

Чому не можна копіювати лише діаметр старого дроту

Потрібно відновити:

• мідний переріз;
• кількість витків;
• число паралелей;
• схему;
• довжину витка;
• заповнення паза;
• клас ізоляції;
• опір фаз.

Старий провід може бути:

• деформованим;
• перегрітим;
• частково без емалі;
• неправильно визначеним попереднім ремонтом.

Видалення старої обмотки

Неправильне випалювання може пошкодити міжлистову ізоляцію сердечника.

Тому контролюють:

• температуру;
• тривалість;
• рівномірність нагрівання;
• стан сталі;
• деформацію корпусу.

Відкрите неконтрольоване полум’я є небезпечним для сердечника.

Перемотування статора

Основні операції:

• підготовка пазів;
• укладання пазової ізоляції;
• виготовлення котушок;
• укладання проводу;
• встановлення міжфазної ізоляції;
• з’єднання груп;
• формування лобових частин;
• бандажування;
• встановлення клинів;
• монтаж датчиків;
• випробування;
• просочення.

Просочення

Просочувальний матеріал:

• заповнює порожнини;
• зміцнює обмотку;
• покращує теплопередачу;
• захищає від вологи;
• зменшує переміщення провідників;
• підвищує стійкість до вібрації.

Можливі технології:

• занурення;
• вакуумне просочення;
• вакуум-тискове просочення;
• крапельне просочення;
• струминне нанесення.

Ремонт короткозамкненого ротора

Може включати:

• очищення;
• перевірку стрижнів;
• дефектацію кілець;
• відновлення паяних з’єднань;
• заміну мідних стрижнів;
• ремонт короткозамикальних кілець;
• відновлення вентиляційних елементів;
• ремонт вала;
• перевірку пакета;
• балансування.

Ремонт литої алюмінієвої клітки є складнішим і залежить від:

• розташування дефекту;
• матеріалу;
• потужності;
• конструкції;
• доступної технології.

Ремонт фазного ротора

Включає:

• дефектацію обмотки;
• зняття обмотувальних даних;
• виготовлення котушок;
• ізоляцію пазів;
• укладання;
• бандажування;
• просочення;
• ремонт контактних кілець;
• ремонт щіткового апарату;
• балансування;
• електричні випробування.

Балансування ротора

Необхідне після:

• заміни або ремонту вала;
• ремонту клітки;
• заміни вентилятора;
• ремонту обмотки фазного ротора;
• значного механічного втручання;
• заміни балансувальних елементів;
• виявлення підвищеного дисбалансу.

Випробування після ремонту

Можуть включати:

• опір ізоляції;
• коефіцієнт абсорбції;
• індекс поляризації;
• активний опір фаз;
• міжвиткове імпульсне випробування;
• випробування підвищеною напругою;
• перевірку напрямку обертання;
• холостий хід;
• вимірювання струму;
• контроль вібрації;
• контроль температури;
• перевірку підшипників;
• вимірювання швидкості;
• перевірку фазного ротора;
• контроль часткових розрядів;
• навантажувальні випробування за наявності можливості.

Причини:

• неправильна кількість витків;
• неправильний крок;
• інша схема;
• зменшений мідний переріз;
• збільшені лобові частини;
• помилка полярності груп;
• неправильне з’єднання паралельних гілок;
• пошкодження сердечника;
• неправильний повітряний зазор;
• невідповідний вентилятор;
• погане просочення;
• неякісні з’єднання;
• механічний перекіс.

Типові помилки ремонту

1. 01Видалення старої обмотки без фіксації даних.
2. 02Визначення проводу лише за зовнішнім діаметром.
3. 03Довільна зміна кількості витків.
4. 04Зменшення мідного перерізу.
5. 05Неправильний крок обмотки.
6. 06Помилкове з’єднання груп.
7. 07Ігнорування паралельних гілок.
8. 08Неконтрольоване випалювання сердечника.
9. 09Відсутність випробування сталі.
10. 10Пошкодження пазів при демонтажі.
11. 11Недостатня пазова ізоляція.
12. 12Слабке бандажування.
13. 13Відсутність міжфазної ізоляції.
14. 14Погане просочення.
15. 15Просочення вологої обмотки.
16. 16Неправильна полімеризація.
17. 17Встановлення невідповідних підшипників.
18. 18Монтаж на зношені посадки.
19. 19Відсутність балансування.
20. 20Неправильний вентилятор.
21. 21Перекіс підшипникових щитів.
22. 22Відсутність контролю повітряного зазору.
23. 23Відсутність імпульсного випробування.
24. 24Випробування лише мегомметром.
25. 25Ігнорування причин первинної аварії.

• Чого не слід робити
• Не змінювати обмотувальні дані без розрахунку
• Не випалювати статор відкритим полум’ям
• Не використовувати випадковий мідний дріт
• Не зменшувати кількість витків для полегшення намотування
• Не збільшувати повітряний зазор механічною обробкою без розрахунку
• Не замінювати матеріал клітки довільно
• Не встановлювати ротор без балансування після значного ремонту
• Не запускати двигун без перевірки схеми
• Не обмежуватися вимірюванням опору ізоляції
• Не вважати будь-яке нагрівання наслідком обмотки

Причина може бути в:

• підшипниках;
• навантаженні;
• вентиляції;
• напрузі;
• механізмі;
• центруванні;
• частотному перетворювачі.

Двигун після перемотування має підвищений струм холостого ходу

Перевіряють:

• кількість витків;
• крок;
• схему;
• напрям груп;
• напругу;
• частоту;
• сердечник;
• повітряний зазор;
• тертя ротора;
• симетрію фаз.

Двигун добре працює без навантаження, але перегрівається в роботі

Перевіряють:

• фактичне навантаження;
• струм;
• ковзання;
• вентиляцію;
• мідний переріз;
• довжину лобових частин;
• ротор;
• напругу;
• центрування;
• підшипники.

Двигун не запускається після перемикання «зірка–трикутник»

Можливі причини:

• неправильна послідовність виводів;
• помилкове з’єднання фаз;
• занадто раннє перемикання;
• надто важке навантаження;
• падіння напруги;
• несправний контактор;
• неправильна табличка або мережа.

Двигун працює від мережі, але від перетворювача пошкоджується ізоляція

Перевіряють:

• імпульсну стійкість;
• довжину кабелю;
• фронти напруги;
• перенапругу;
• частоту комутації;
• фільтри;
• заземлення;
• якість просочення;
• стан перших витків фази.

Після переходу на частотний перетворювач почали руйнуватися підшипники

Ймовірні причини:

• напруга вала;
• високочастотні струми;
• неправильне екранування;
• відсутність ізольованого підшипника;
• відсутність заземлення вала;
• струм через механізм.

Двигун має підвищене ковзання

Перевіряють:

• перевантаження;
• напругу;
• обрив стрижнів;
• опір клітки;
• частоту;
• неправильну перемотку;
• механічні втрати;
• підшипники.

• Крок 1. Визначити потужність механізму
• Крок 2. Визначити потрібну швидкість
• Крок 3. Визначити момент навантаження
• Крок 4. Оцінити пусковий момент
• Крок 5. Визначити момент інерції
• Крок 6. Установити кількість пусків
• Крок 7. Вибрати режим роботи
• Крок 8. Визначити напругу та частоту
• Крок 9. Вибрати спосіб пуску
• Крок 10. Визначити потребу в регулюванні швидкості
• Крок 11. Вибрати систему охолодження
• Крок 12. Визначити ступінь захисту
• Крок 13. Урахувати температуру та висоту
• Крок 14. Перевірити вибухонебезпечність
• Крок 15. Вибрати монтажне виконання
• Крок 16. Перевірити підшипникові навантаження
• Крок 17. Вибрати клас енергоефективності
• Крок 18. Передбачити захист і датчики
• Крок 19. Перевірити роботу з перетворювачем
• Крок 20. Перевірити сервісну доступність

Може включати:

• захист від короткого замикання;
• перевантаження;
• втрати фази;
• несиметрії;
• замикання на землю;
• блокування ротора;
• затяжного пуску;
• перегрівання обмотки;
• перегрівання підшипників;
• зниженої або підвищеної напруги;
• перевищення кількості пусків;
• вібрації;
• зниження опору ізоляції.

Датчики температури

Застосовуються:

• RTD;
• Pt100;
• Pt1000;
• PTC;
• NTC;
• термопари;
• біметалеві контакти.

Їх можуть встановлювати:

• в обмотці;
• у підшипникових щитах;
• у вкладишах;
• у повітряному потоці;
• у теплообміннику.

Нагрівачі проти конденсату

Під час простою нагрівач підтримує температуру двигуна трохи вище температури навколишнього середовища.

Це знижує ризик:

• конденсації;
• зволоження ізоляції;
• корозії;
• падіння опору ізоляції.

Нагрівач не повинен працювати одночасно з двигуном, якщо інше не передбачено схемою.

Регулярно контролюють

• струми;
• напруги;
• температуру;
• вібрацію;
• шум;
• стан підшипників;
• вентиляцію;
• забруднення;
• клеми;
• кріплення;
• центрування;
• стан кабелю;
• опір ізоляції;
• кількість пусків.

Під час зупинки

• очищають вентиляційні канали;
• перевіряють вентилятор;
• підтягують клеми;
• оглядають ущільнення;
• перевіряють мастило;
• контролюють фундамент;
• перевіряють муфту;
• усувають м’яку лапу.

• дані двигуна;
• заводський номер;
• потужність;
• напругу;
• струм;
• швидкість;
• схему;
• кількість полюсів;
• обмотувальні дані;
• матеріали ізоляції;
• марку проводу;
• результати контролю сердечника;
• дані ротора;
• вимірювання вала;
• дані підшипників;
• балансування;
• опір фаз;
• опір ізоляції;
• імпульсне випробування;
• випробування підвищеною напругою;
• струм холостого ходу;
• вібрацію;
• температуру;
• напрям обертання;
• висновок.

• Чим асинхронний двигун відрізняється від синхронного?Незабаром
• Як працює короткозамкнений ротор?
• Що таке фазний ротор?
• Що таке ковзання асинхронного двигуна?Незабаром
• Як розраховується синхронна швидкість?
• Що таке пусковий струм?Незабаром
• Що таке критичний момент?Незабаром
• Як працює схема «зірка–трикутник»?Незабаром
• Як вибрати частотний перетворювач?Незабаром
• Чому частотний перетворювач пошкоджує підшипники?
• Як діагностувати обриви стрижнів ротора?
• Що таке ексцентриситет ротора?
• Як вимірюється повітряний зазор?
• Як ремонтують короткозамкнений ротор?
• Як перемотують фазний ротор?Незабаром
• Як перемотують статор?
• Який мідний дріт використовується під час перемотування?Незабаром
• Що таке вакуумне просочення?
• Які підшипники використовують в електродвигунах?Незабаром
• Як виконується балансування ротора?
• Що таке класи енергоефективності IE1–IE4?Незабаром
• Які режими роботи S1–S10 існують?Незабаром
• Як ремонтують високовольтні електродвигуни?
• Як ремонтують вибухозахищені двигуни?Незабаром

ТОВ ВКФ «Електропромремонт» виконує комплексний ремонт і випробування асинхронних електродвигунів різного призначення та потужності.

До складу робіт можуть входити:

• приймальна діагностика;
• розбирання;
• дефектація;
• зняття обмотувальних даних;
• перевірка статорної обмотки;
• перевірка короткозамкненого ротора;
• дефектація фазного ротора;
• ремонт контактних кілець;
• ремонт щіткового апарату;
• перевірка активної сталі;
• випробування сердечника;
• перемотування статора;
• перемотування фазного ротора;
• виготовлення статорних котушок;
• виготовлення роторових котушок;
• заміна пазової ізоляції;
• відновлення міжфазної ізоляції;
• бандажування;
• вакуумне просочення;
• вакуум-тискове просочення;
• ремонт короткозамкненої клітки;
• заміна мідних стрижнів;
• ремонт короткозамикальних кілець;
• ремонт вала;
• відновлення посадкових місць;
• ремонт підшипникових щитів;
• заміна підшипників;
• установлення ізольованих підшипників;
• динамічне балансування;
• відновлення вентилятора;
• ремонт системи охолодження;
• ремонт теплообмінників;
• монтаж температурних датчиків;
• вимірювання опору ізоляції;
• вимірювання активних опорів;
• імпульсні міжвиткові випробування;
• випробування підвищеною напругою;
• контроль часткових розрядів;
• випробування холостого ходу;
• вимірювання струму;
• контроль швидкості;
• температурні випробування;
• вібраційний контроль;
• підготовка ремонтного протоколу.

Асинхронний електродвигун — це електрична машина, у якій обертове поле статора індукує струми в роторі та створює електромагнітний момент.

Його головною конструктивною особливістю є різниця між:

• синхронною швидкістю поля;
• фактичною швидкістю ротора.

Ця різниця називається ковзанням і є необхідною умовою створення моменту.

Основні переваги асинхронних двигунів:

• проста та надійна конструкція;
• широкий діапазон потужностей;
• відсутність колектора в короткозамкненому виконанні;
• можливість прямого пуску;
• придатність до частотного регулювання;
• ремонтопридатність;
• доступність.

Водночас ресурс двигуна залежить не лише від обмотки.

Необхідно контролювати:

1. 01Сердечник статора.
2. 02Статорну обмотку.
3. 03Короткозамкнений або фазний ротор.
4. 04Повітряний зазор.
5. 05Вал.
6. 06Підшипники.
7. 07Систему охолодження.
8. 08Балансування.
9. 09Живлення.
10. 10Захист.
11. 11Центрування з механізмом.
12. 12Умови експлуатації.

Основний принцип якісного ремонту:

Асинхронний двигун потрібно відновлювати як єдину електромагнітну, ізоляційну, теплову та механічну систему, а не як набір окремих деталей.

Перемотування без контролю сердечника, заміна підшипників без перевірки посадок або ремонт ротора без балансування не забезпечують прогнозованого ресурсу.

Якісний ремонт повинен включати:

• визначення першопричини несправності;
• повну дефектацію;
• точне відтворення обмотувальних даних;
• контроль активної сталі;
• ремонт ротора;
• відновлення механічної геометрії;
• правильне просочення;
• балансування;
• електричні та механічні випробування;
• документування результатів.

Відмова від відповідальності

Стаття має загальний інформаційний характер.

Конкретний вибір двигуна, спосіб пуску, схема з’єднання, навантаження, система охолодження, параметри частотного перетворювача, захист, обмотувальні дані та технологія ремонту повинні визначатися на підставі:

• документації виробника;
• заводських креслень;
• номінальної таблички;
• електромагнітного розрахунку;
• фактичного режиму роботи;
• характеристик механізму;
• мережі живлення;
• умов навколишнього середовища;
• вимог вибухозахисту;
• застосовних стандартів;
• результатів професійної діагностики.

Не допускається без інженерного обґрунтування:

• змінювати кількість витків;
• змінювати мідний переріз;
• змінювати схему обмотки;
• змінювати кількість полюсів;
• збільшувати швидкість;
• змінювати конструкцію ротора;
• змінювати повітряний зазор;
• переводити двигун на іншу напругу;
• використовувати частотний перетворювач поза допустимим діапазоном;
• змінювати систему охолодження;
• замінювати вибухозахищені елементи стандартними.

Роботи з високовольтними, вибухозахищеними, краново-металургійними, занурювальними та іншими спеціальними двигунами повинні виконуватися кваліфікованим персоналом із застосуванням відповідного обладнання, контрольованих технологічних процесів і повірених засобів вимірювання.