// ЕЛЕКТРОПРОМРЕМОНТ
Горіння обмоток

Чому горять обмотки електродвигуна?

Пошкодження обмотки — одна з найпоширеніших причин аварійного виходу електродвигунів із ладу. У виробничій практиці часто кажуть, що обмотка «згоріла», однак за цим формулюванням можуть приховуватися принципово різні несправності: тривале перевантаження, робота на двох фазах, міжвиткове замикання, пробій на корпус, блокування ротора, порушення охолодження або помилка під час ремонту.

Зовнішньо наслідки можуть бути подібними: потемніння ізоляції, запах гару, оплавлені провідники або повністю обвуглена обмотка. Проте характер і розташування пошкодження часто дозволяють визначити, що саме стало першопричиною аварії.

Правильна діагностика повинна відповідати не лише на запитання «що пошкоджено?», а й на запитання «чому це сталося?». Якщо просто перемотати двигун, не усунувши проблему в електричній мережі, системі захисту, механізмі або технологічному режимі, нова обмотка може згоріти повторно.

Коротка відповідь

Обмотки електродвигуна горять, коли температура провідників та ізоляції перевищує допустимі значення або коли ізоляція руйнується під дією електричного, механічного чи хімічного навантаження.

Найпоширеніші причини:

тривале перевантаження двигуна;
заклинювання або блокування ротора;
обрив однієї фази;
перекіс фазних напруг;
знижена напруга;
завищена напруга;
міжвиткове замикання;
міжфазне замикання;
пробій обмотки на корпус;
часті або затяжні пуски;
несправність системи охолодження;
висока температура навколишнього середовища;
неправильні налаштування захисту;
неправильне з’єднання «зірка — трикутник»;
пошкодження ротора;
перевантаження приводного механізму;
перенапруги та імпульси від перетворювача частоти;
волога, масло та струмопровідний пил;
вібрація й ослаблення кріплення котушок;
старіння ізоляції;
технологічні помилки після перемотування.

У більшості випадків обмотка виходить із ладу не миттєво. Спочатку виникає перегрів або локальний дефект ізоляції, потім з’являється коротке замикання, після чого пошкодження швидко поширюється на сусідні витки, котушки та осердя.

Що означає «обмотка згоріла»

Під цим формулюванням можуть розуміти різні ступені пошкодження.

Теплове старіння

Обмотка ще може працювати, але ізоляція:

потемніла;
втратила еластичність;
стала крихкою;
має тріщини;
частково відшарувалася від проводу;
втратила початкову електричну міцність.

Локальний прогар

Пошкоджена одна ділянка:

окремий виток;
котушка;
з’єднання;
місце виходу з паза;
лобова частина.

Такий дефект може виникнути через пошкодження ізоляції, механічне тертя або локальний перегрів контакту.

Повне теплове пошкодження фази

Ізоляція однієї або декількох фаз рівномірно потемніла, обвуглилася або оплавилася.

Міжфазне коротке замикання

Виникає електрична дуга між обмотками різних фаз. Пошкодження часто має виражений локальний характер із сильним оплавленням провідників.

Пробій на корпус

Обмотка контактує з осердям статора або іншою заземленою металевою деталлю.

Повне вигоряння статора

Зруйнована значна частина обмотки, пошкоджені клини, пазова ізоляція та, можливо, активна сталь осердя.

Як нагрівається обмотка

Під час нормальної роботи в обмотці виникають електричні втрати. Основну частину становлять втрати в провідниках, які зростають пропорційно квадрату струму.

Це означає, що навіть відносно невелике перевищення струму може суттєво збільшити нагрівання.

Наприклад, якщо струм збільшився на 20%, теплові втрати в обмотці зростуть приблизно на 44%.

Саме тому двигун може працювати з незначним перевантаженням без миттєвого відключення, але температура його обмотки поступово досягне небезпечного рівня.

Крім струмових втрат, на температуру впливають:

втрати в магнітопроводі;
температура охолоджувального повітря;
швидкість вентилятора;
забруднення каналів;
режим роботи;
кількість пусків;
тепловіддача від обмотки до осердя та корпусу;
якість просочення.

Чому висока температура руйнує ізоляцію

Обмотувальний провід покритий тонким шаром електроізоляційної емалі. Крім неї, в конструкції застосовують:

пазову ізоляцію;
міжшарову ізоляцію;
стрічки;
прокладки;
бандажі;
просочувальні лаки або компаунди;
ізоляцію з’єднань і виводів.

При надмірній температурі ці матеріали:

втрачають механічну міцність;
стають крихкими;
розтріскуються;
розшаровуються;
втрачають еластичність;
обвуглюються;
стають електропровідними;
перестають надійно розділяти провідники.

Після руйнування ізоляції з’являється електричний контакт між витками, фазами або між обмоткою та корпусом.

Таким чином, видимий прогар часто є фінальною стадією процесу, який почався значно раніше.

Основні причини пошкодження обмоток

Тривале перевантаження

Перевантаження виникає, коли механізм потребує більшого моменту або потужності, ніж двигун може тривало розвивати.

Причини:

неправильно вибрана потужність двигуна;
збільшення продуктивності обладнання;
перевантаження конвеєра;
підвищення тиску насоса або компресора;
зміна в’язкості чи густини середовища;
забруднення робочого механізму;
зношення редуктора;
заклинювання підшипників;
надмірний натяг ременів;
неправильний технологічний режим.

При перевантаженні зазвичай:

струми всіх трьох фаз підвищені;
нагрівання розподілене відносно рівномірно;
ізоляція всіх фаз має схожий ступінь потемніння;
двигун довго працює з температурою вище допустимої.

Якщо тепловий захист налаштований неправильно або відсутній, обмотка поступово старіє та зрештою пробивається.

Блокування ротора

Блокування виникає, коли ротор не може обертатися або різко зупиняється під час роботи.

Причини:

заклинювання механізму;
руйнування підшипника;
потрапляння стороннього предмета;
заклинювання редуктора;
деформація вала;
контакт ротора зі статором;
блокування насоса або компресора;
примерзання або затвердіння матеріалу.

При нерухомому роторі двигун споживає струм, близький до пускового. Охолодження при цьому значно гірше, тому температура обмотки та ротора зростає дуже швидко.

Якщо захист від блокування не спрацював, обмотка може вигоріти протягом короткого часу.

Характер пошкодження часто нагадує сильне загальне перевантаження, але аварія розвивається значно швидше.

Затяжний пуск

Під час нормального пуску підвищений струм діє лише обмежений час.

Пуск стає затяжним, якщо:

механізм має велику інерцію;
напруга знижена;
навантаження не розвантажене;
двигун неправильно підібраний;
ротор має дефект;
схема «зірка — трикутник» працює неправильно;
плавний пускач надмірно обмежує струм;
перетворювач частоти має занадто коротку рампу або низький момент;
механізм частково заклинений.

Двигун може розігнатися, але кожен такий пуск створює сильний тепловий удар для обмотки.

Часті пуски

Навіть якщо кожен пуск проходить успішно, надмірна кількість пусків може спричинити перегрів.

Між пусками двигун повинен мати достатній час для охолодження. Якщо цього не відбувається:

середня температура обмотки постійно зростає;
ізоляція швидко старіє;
лобові частини зазнають повторних електродинамічних ударів;
кріплення котушок послаблюється;
збільшується ризик міжвиткового замикання.

Особливо небезпечні повторні пуски після аварійного відключення, коли двигун ще гарячий.

Обрив однієї фази

При зникненні однієї фази двигун, який уже обертався, іноді продовжує працювати на двох фазах.

У цьому режимі:

струми в двох живих фазах значно зростають;
момент двигуна зменшується;
оберти можуть падати;
з’являється сильний гул;
температура обмотки швидко зростає;
повторний запуск часто неможливий.

Характерна ознака — сильне пошкодження двох фаз при меншому пошкодженні третьої.

Причинами можуть бути:

перегорілий запобіжник;
обгорілий контакт контактора;
обрив кабелю;
ослаблена клема;
пошкодження виводу;
несправність автоматичного вимикача.

Правильно налаштований захист від обриву та асиметрії фаз повинен швидко відключити двигун.

Перекіс фазних напруг

Невеликий перекіс напруг може спричинити значно більшу асиметрію струмів.

Одна або дві фази починають працювати з перевантаженням, унаслідок чого обмотка нагрівається нерівномірно.

Причини:

нерівномірне навантаження мережі;
ослаблені контакти;
різний перехідний опір;
пошкодження кабелю;
несправність контактора;
дефект трансформатора;
проблеми з генератором.

На відміну від повного обриву фази, двигун може довго працювати, а пошкодження розвиватиметься поступово.

Знижена напруга

Знижена напруга не завжди означає знижений струм.

Якщо механічне навантаження залишається незмінним, двигун намагається створити необхідний момент за рахунок збільшення ковзання та струму.

Наслідки:

повільний розгін;
зниження обертів;
підвищений струм;
перегрів;
нестабільна робота;
спрацювання захисту.

Причини низької напруги:

перевантажена мережа;
недостатній переріз кабелю;
велика довжина лінії;
погані контакти;
слабкий трансформатор або генератор;
провали напруги під час запуску інших споживачів.

Напругу необхідно вимірювати безпосередньо на клемах двигуна під навантаженням.

Завищена напруга

При завищеній напрузі збільшується магнітний потік. Осердя може перейти в насичення.

Це спричиняє:

збільшення струму холостого ходу;
підвищені втрати в сталі;
перегрів статора;
підвищений шум;
додаткове навантаження на ізоляцію.

Особливо небезпечним є поєднання завищеної напруги зі зниженою частотою живлення.

Неправильне з’єднання «зірка — трикутник»

Схема з’єднання повинна відповідати паспортній напрузі двигуна.

Якщо обмотку, розраховану на роботу «зіркою» при певній лінійній напрузі, підключити «трикутником», кожна фаза отримає завищену напругу.

Наслідки:

різке збільшення струму;
насичення магнітопроводу;
швидкий перегрів;
пошкодження обмотки.

Інша помилка — залишити двигун працювати в «зірці», коли він повинен перейти в «трикутник». У такому разі момент буде недостатнім, пуск затягнеться, а двигун може перегрітися через перевантаження.

Несправність пускової схеми

Причинами пошкодження можуть бути:

несправний контактор;
підгорілі силові контакти;
неправильний час перемикання;
одночасне включення контакторів;
неповний перехід у робочу схему;
неправильна послідовність фаз;
несправність плавного пускача;
невірні налаштування захисту.

Періодичний дефект контактора може бути особливо складним для діагностики: двигун іноді запускається нормально, а іноді працює з асиметричним живленням.

Міжвиткове замикання

Міжвиткове замикання виникає при пошкодженні ізоляції між сусідніми витками.

У замкненій частині котушки з’являється значний циркулюючий струм. При цьому зовнішній фазний струм може спочатку збільшитися незначно.

Дефект спричиняє:

локальний перегрів;
обвуглення ізоляції;
розширення зони пошкодження;
асиметрію магнітного поля;
зниження моменту;
перехід у міжфазне замикання або пробій на корпус.

Міжвиткове замикання часто починається з невеликої локальної плями, але дуже швидко руйнує всю котушку.

Міжфазне замикання

Міжфазне замикання виникає, коли пошкоджується ізоляція між обмотками різних фаз.

Типові місця:

лобові частини;
перехрещення котушок;
міжфазні з’єднання;
вихід із паза;
пошкоджена ізоляційна прокладка.

При замиканні виникає електрична дуга з дуже високою температурою.

Наслідки:

оплавлення міді;
обвуглення ізоляції;
пошкодження сусідніх котушок;
деформація лобових частин;
пошкодження осердя;
спрацювання максимального або диференційного захисту.

Пробій обмотки на корпус

Пробій виникає між струмопровідною частиною та заземленим осердям або корпусом.

Причини:

пошкодження пазової ізоляції;
гострі краї паза;
переміщення котушки;
старіння;
волога;
забруднення;
перенапруга;
механічне пошкодження під час ремонту;
локальний перегрів.

Пошкодження часто локалізоване в пазу або в місці виходу котушки з нього.

Якщо захист заземлення або диференційний захист відсутній чи нечутливий, дуга може суттєво пошкодити активну сталь.

Несправність системи охолодження

Навіть при нормальному струмі обмотка може перегрітися, якщо тепло не відводиться.

Причини:

пошкоджений вентилятор;
неправильний напрямок його обертання;
забруднені ребра корпусу;
заблоковані вентиляційні канали;
забруднені фільтри;
несправний теплообмінник;
відсутність потоку води;
повторна циркуляція гарячого повітря;
закритий вентиляційний кожух;
недостатня продуктивність зовнішнього вентилятора.

У великих машинах необхідно перевіряти не лише наявність повітряного потоку, а й його розподіл по окремих зонах обмотки.

Робота на низьких обертах без незалежного охолодження

У двигунах із вентилятором на валу інтенсивність охолодження залежить від швидкості обертання.

При роботі від перетворювача частоти на низькій швидкості:

повітряний потік зменшується;
двигун може тривало створювати значний момент;
струм залишається високим;
температура обмотки швидко зростає.

Для тривалої роботи з високим моментом на низьких обертах може знадобитися незалежний вентилятор.

Висока температура навколишнього середовища

Двигун розрахований на роботу за певних умов охолодження.

При підвищеній температурі:

зменшується різниця температур між двигуном і повітрям;
погіршується тепловіддача;
обмотка швидше досягає граничної температури;
допустиме навантаження може зменшуватися.

Особливо небезпечні:

машинні зали без вентиляції;
робота біля печей;
закриті кожухи;
літній перегрів приміщень;
рециркуляція гарячого повітря.

Забруднення

Пил, масло та технологічні відкладення впливають одразу кількома способами:

блокують вентиляційні канали;
погіршують теплопередачу;
утримують вологу;
створюють струмопровідні доріжки;
спричиняють поверхневі розряди;
руйнують просочувальний матеріал.

Особливо небезпечні:

металевий пил;
вугільний та графітовий пил;
цементний пил;
солі;
хімічні відкладення;
масло з продуктами зношення.

Волога та конденсат

Волога знижує опір ізоляції та прискорює електричне старіння.

Вона потрапляє в двигун через:

пошкоджені ущільнення;
тривале зберігання;
перепади температури;
затоплення;
миття обладнання;
роботу в сирих приміщеннях;
несправні підігрівачі.

Запуск зволоженого двигуна може спричинити поверхневий пробій або замикання на корпус.

Перенапруги

Короткочасні імпульси напруги можуть пошкодити ізоляцію навіть без помітного загального перегріву.

Джерела:

грозові явища;
комутація;
вакуумні вимикачі;
аварійні режими мережі;
довгі кабелі;
неправильне заземлення;
частотний перетворювач;
відбиття хвиль напруги.

Першими часто пошкоджуються витки біля лінійного виводу котушки.

Імпульси від перетворювача частоти

Перетворювач формує напругу швидкими імпульсами. На клемах двигуна можуть виникати високі значення швидкості наростання напруги.

Ризик збільшується при:

довгому кабелі;
високій частоті комутації;
відсутності вихідного дроселя;
відсутності du/dt-фільтра;
старій ізоляції;
використанні двигуна, не розрахованого на інверторне живлення;
неправильному заземленні та екрануванні.

Обмотка може поступово руйнуватися через повторювані імпульсні навантаження, навіть якщо середньоквадратичне значення напруги відповідає номінальному.

Пошкодження короткозамкненого ротора

Обриви стрижнів або тріщини короткозамикальних кілець спричиняють:

зниження пускового моменту;
довший розгін;
пульсації моменту;
підвищене ковзання;
збільшення струму статора;
локальне нагрівання ротора;
перевантаження обмотки статора.

У результаті статор може згоріти як вторинний наслідок дефекту ротора.

Нерівномірний повітряний зазор

Ексцентриситет ротора викликає асиметрію магнітного поля.

Причини:

зношені підшипники;
зігнутий вал;
деформація корпусу;
неправильне складання;
зношені посадочні місця;
зміщення підшипникових щитів.

Наслідки:

нерівномірний нагрів;
вібрація;
електромагнітний шум;
підвищені струми;
можливий дотик ротора до статора.

Пошкодження осердя статора

Міжлистові замикання створюють локальні вихрові струми в активній сталі.

Причини:

електрична дуга під час попереднього прогару;
механічне пошкодження пазів;
перегрів під час випалювання старої обмотки;
неправильна технологія демонтажу;
зварювання поблизу пакета;
контакт ротора зі статором.

Якщо осердя не перевірити та не відновити, нова обмотка може перегріватися в тій самій зоні.

Ослаблення пазових клинів

При ослаблених клинах провідники та котушки можуть рухатися під дією електромагнітних сил.

Це спричиняє:

стирання емалі;
руйнування пазової ізоляції;
тріщини просочувального лаку;
міжвиткове замикання;
пробій на корпус.

Ознаками можуть бути пил від тертя, вібрація провідників та сліди механічного переміщення.

Вібрація лобових частин

Лобові частини обмотки зазнають значних електродинамічних навантажень під час пусків і коротких замикань.

При слабкому кріпленні вони можуть:

тертися між собою;
контактувати з металевими деталями;
зміщувати прокладки;
руйнувати міжфазну ізоляцію;
пошкоджувати виводи.

Локальний дефект у лобовій частині часто пов’язаний саме з механічним переміщенням.

Старіння ізоляції

Ізоляція має обмежений ресурс.

На швидкість її старіння впливають:

температура;
кількість термічних циклів;
вібрація;
волога;
хімічне середовище;
електричні імпульси;
якість матеріалів;
попередні перегріви.

Стара обмотка може пройти стандартне вимірювання опору ізоляції, але мати низьку стійкість до імпульсної напруги або механічного навантаження.

Несправність температурного захисту

Обмотка може перегрітися, якщо:

датчики встановлені неправильно;
датчики не підключені;
кабель датчика пошкоджений;
уставка завищена;
сигнал ігнорується системою керування;
теплове реле неправильно налаштоване;
захист не враховує повторні пуски;
застосовано захист, який не відповідає режиму роботи.

Важливо, щоб захист не лише був встановлений, а й реально відключав двигун у небезпечному режимі.

Неправильний вибір захисту

Звичайний автоматичний вимикач переважно захищає кабель і обладнання від короткого замикання. Він не завжди забезпечує повноцінний захист двигуна від тривалого перевантаження, обриву фази або блокування ротора.

Для відповідальних приводів можуть бути потрібні:

тепловий захист;
захист від перевантаження;
захист від обриву та перекосу фаз;
захист від блокування ротора;
захист за часом пуску;
захист від замикання на землю;
диференційний захист;
контроль температурних датчиків;
контроль кількості пусків.

Помилки після перемотування

Нова обмотка може згоріти через порушення технології ремонту.

Типові причини:

неправильна кількість витків;
неправильний переріз проводу;
невірна схема з’єднання;
неправильний крок обмотки;
помилкове фазування;
слабка міжвиткова ізоляція;
пошкодження емалі;
неякісна пазова ізоляція;
слабке кріплення котушок;
недостатнє просочення;
неправильний режим сушіння;
залишкова волога;
несумісність матеріалів;
відсутність контрольних випробувань.

Неправильне просочення

Просочення має:

фіксувати провідники;
заповнювати порожнини;
покращувати теплопередачу;
захищати від вологи;
підвищувати електричну міцність.

При недостатньому просоченні:

котушки вібрують;
усередині залишаються повітряні порожнини;
погіршується відведення тепла;
зростає ризик часткових розрядів;
ізоляція швидше руйнується.

Надмірний або неправильно полімеризований склад також може створювати проблеми, якщо він перешкоджає відведенню тепла або розтріскується.

Пошкодження проводу під час намотування

Емаль може бути пошкоджена:

гострими напрямними;
неправильним натягом;
ударами;
перегином;
забрудненою оснасткою;
грубим формуванням котушки;
укладанням у паз без належного захисту.

Дефект може не проявитися одразу, але стати місцем майбутнього міжвиткового замикання.

Перегрів під час сушіння або випалювання

Порушення температурного режиму під час ремонту може:

пошкодити нову ізоляцію;
погіршити властивості сталі;
викликати деформацію деталей;
зруйнувати міжлистову ізоляцію осердя.

Температуру необхідно контролювати не лише за показаннями печі, а й з урахуванням фактичної температури об’єкта.

Як за характером прогару визначити причину

Зовнішній вигляд обмотки не завжди дає однозначну відповідь, але часто допомагає звузити коло причин.

Рівномірно перегріті всі три фази

Ймовірні причини:

тривале перевантаження;
погане охолодження;
висока температура навколишнього середовища;
часті пуски;
неправильний режим роботи;
занижена напруга при сталому навантаженні.

Сильно пошкоджені дві фази

Ймовірна робота при обриві однієї фази.

Необхідно перевірити:

запобіжники;
контактори;
клеми;
кабель;
захист від асиметрії.

Одна фаза пошкоджена сильніше

Можливі причини:

перекіс напруг;
поганий контакт;
внутрішній дефект фази;
міжвиткове замикання;
помилка з’єднання паралельних гілок.

Локальний прогар однієї котушки

Ймовірні причини:

міжвиткове замикання;
пошкодження емалі;
слабке просочення;
вібрація котушки;
локальний дефект осердя;
механічне пошкодження в пазу.

Пошкодження в лобовій частині

Можливі:

міжфазне замикання;
вібрація;
ослаблення бандажів;
тертя котушок;
пошкодження з’єднань;
перенапруга.

Прогар у пазу

Ймовірні причини:

пошкодження пазової ізоляції;
гострий край;
ослаблений клин;
рух котушки;
пробій на корпус;
локальне пошкодження осердя.

Пошкодження біля виводів

Можливі:

перенапруги;
погане з’єднання;
локальний перегрів контакту;
механічне навантаження на вивід;
імпульси від перетворювача.

Повне обвуглення обмотки

Це часто вже вторинний наслідок тривалої електричної дуги або відсутності своєчасного захисту. За таким станом складніше визначити початкову причину, тому особливо важливі:

дані захисту;
показання струмів;
журнал аварій;
стан контакторів;
огляд механізму;
перевірка ротора та осердя.

Ознаки наближення пошкодження обмотки

До ранніх ознак належать:

підвищення робочого струму;
асиметрія фазних струмів;
поступове збільшення температури;
запах нагрітої ізоляції;
зміна кольору лаку;
збільшення часу розгону;
падіння обертів під навантаженням;
підвищений електромагнітний гул;
нестабільна робота;
часте спрацювання захисту;
зниження опору ізоляції;
зміна індуктивності фаз;
відмінність імпульсних кривих;
підвищення рівня часткових розрядів;
локальні гарячі зони за даними тепловізора;
пил від тертя в зоні обмотки.

Чому двигун може згоріти, хоча струм був «нормальний»

Це можливо в декількох випадках.

Локальне міжвиткове замикання

Високий струм циркулює всередині кількох замкнених витків і не повністю проходить через зовнішні вимірювальні прилади.

Недостатнє охолодження

При нормальному струмі температура може перевищити допустиму через відсутність повітряного потоку.

Висока температура навколишнього середовища

Номінальний струм не гарантує допустиму температуру за поганих умов охолодження.

Неправильне вимірювання

Струм могли виміряти:

лише в одній фазі;
без урахування пуску;
до прогрівання;
не в момент максимального навантаження;
неточним приладом;
на вході перетворювача замість виходу на двигун.

Перенапруги

Імпульсний пробій може відбутися без тривалого перевищення середнього струму.

Діагностика після пошкодження обмотки

1. Не починати демонтаж без фіксації стану

Перед очищенням і розбиранням необхідно:

сфотографувати обмотку;
зафіксувати розташування прогару;
позначити фази;
записати стан виводів;
перевірити контактори та кабель;
зберегти дані захисту;
опитати персонал;
зафіксувати умови аварії.

Після демонтажу важлива частина інформації може бути втрачена.

2. Перевірити систему живлення

Необхідно оцінити:

напруги;
перекіс;
контакти;
запобіжники;
контактори;
автоматичний вимикач;
кабель;
налаштування захисту;
журнал аварій частотного перетворювача.

3. Перевірити механізм

Контролюють:

вільне обертання;
підшипники;
редуктор;
насос;
компресор;
конвеєр;
муфту;
ремені;
фактичне навантаження.

4. Виміряти опір обмоток

Якщо стан обмотки дозволяє, порівнюють:

опір фаз;
паралельні гілки;
з’єднання;
виводи.

5. Перевірити опір ізоляції

Вимірюють:

фаза — корпус;
фаза — фаза;
обмотка — допоміжні кола.

6. Виконати імпульсну перевірку

Якщо пошкодження ще не повне, імпульсне випробування може допомогти виявити міжвитковий дефект і порівняти фази.

7. Перевірити ротор

Необхідно виключити:

обриви стрижнів;
тріщини кілець;
перегрів;
деформацію;
сліди контакту зі статором;
несправність фазної обмотки ротора.

8. Перевірити осердя статора

Оцінюють:

міжлистові замикання;
локальні гарячі зони;
оплавлення;
задирки;
деформацію зубців;
стан пазів.

9. Встановити першопричину

Рішення про перемотування має прийматися лише після оцінки всієї системи.

Покрокова діагностика причини аварії

01Зафіксувати обставини відключення.
02Отримати дані струмів, напруг, температури та захисту.
03Оглянути клемну коробку й силову апаратуру.
04Перевірити наявність усіх трьох фаз.
05Оцінити механічне навантаження.
06Оглянути обмотку до очищення.
07Визначити характер і локалізацію прогару.
08Перевірити статор, ротор, підшипники та повітряний зазор.
09Перевірити осердя.
10Проаналізувати схему і технологію попереднього ремонту.
11Перевірити налаштування захисту та перетворювача.
12Скласти технічний висновок із першопричиною та супутніми факторами.

Типова діагностична таблиця

Характер пошкодження	Ймовірна причина	Що перевірити
Рівномірно перегріті три фази	Перевантаження, слабке охолодження	Струм, навантаження, вентиляцію
Сильно пошкоджені дві фази	Обрив однієї фази	Запобіжники, контактори, кабель
Одна фаза перегріта сильніше	Перекіс, поганий контакт, внутрішній дефект	Напруги, контакти, опір фаз
Локальний прогар котушки	Міжвиткове замикання	Імпульсний тест, індуктивність
Прогар у пазу на корпус	Пошкодження пазової ізоляції	Паз, клин, осердя
Прогар у лобових частинах	Вібрація або міжфазний пробій	Бандажі, прокладки, кріплення
Пошкодження біля виводу	Перенапруга або поганий контакт	З’єднання, кабель, перетворювач
Обмотка згоріла після довгого пуску	Перевантаження чи низький момент	Час пуску, напругу, механізм
Повторний прогар в одному місці	Дефект осердя або конструкції	Випробування активної сталі
Обмотка згоріла після перемотування	Технологічна помилка або неусунена причина	Схему, витки, просочення, мережу
Прогар при роботі від ПЧ	Імпульсні перенапруги	Кабель, фільтр, частоту комутації
Струм нормальний, прогар локальний	Внутрішній дефект ізоляції	Surge test, тепловізія

Коли двигун необхідно негайно зупинити

Двигун слід відключити при появі таких ознак:

запах горілої ізоляції;
дим;
різке зростання температури;
сильний гул;
падіння обертів;
робота на двох фазах;
асиметрія струмів;
повторне спрацювання захисту;
різке збільшення струму;
заклинювання;
іскріння;
сліди електричної дуги;
локальний перегрів корпусу;
підтверджене міжвиткове замикання;
пошкодження системи охолодження;
різке збільшення вібрації.

Не можна виконувати повторні пробні пуски до встановлення причини аварії.

Чого не слід робити

Не збільшувати номінал захисту

Якщо захист спрацьовує, це не означає, що він «занадто слабкий». Збільшення уставки може призвести до повного вигоряння обмотки.

Не замінювати запобіжник перемичкою

Це створює пряму загрозу пожежі та руйнування обладнання.

Не виконувати багаторазові пуски

Кожен повторний пуск різко нагріває пошкоджену обмотку.

Не обмежуватися перемотуванням

Потрібно встановити, чому обмотка згоріла.

Не ігнорувати ротор

Пошкоджений ротор може повторно перевантажити нову обмотку.

Не ігнорувати осердя

Локальне пошкодження активної сталі може спричинити повторний прогар.

Не оцінювати стан лише мегомметром

Високий опір на корпус не виключає міжвиткового замикання.

Не запускати двигун після сушіння без діагностики

Якщо ізоляція вже пошкоджена, сушіння не відновить її.

Не змінювати параметри частотного перетворювача навмання

Підвищення струмового ліміту або компенсації напруги може прискорити аварію.

Не робити висновок лише за фотографією

Характер прогару важливий, але остаточний висновок повинен враховувати електричні вимірювання, стан механізму й дані захисту.

Типові помилки під час розслідування

01Очищати обмотку до її фотографування.
02Не фіксувати розташування пошкоджених фаз.
03Не перевіряти силові контактори.
04Не аналізувати журнал аварій.
05Не вимірювати напругу під навантаженням.
06Не перевіряти механізм на заклинювання.
07Вважати будь-який прогар наслідком перевантаження.
08Не перевіряти ротор.
09Не перевіряти осердя після електричної дуги.
10Не аналізувати кількість і тривалість пусків.
11Не перевіряти реальну роботу вентилятора.
12Не враховувати температуру навколишнього середовища.
13Не перевіряти схему «зірка — трикутник».
14Не перевіряти параметри частотного перетворювача.
15Не встановлювати причину повторного пошкодження.

Практичний досвід ремонту

На практиці обмотка часто пошкоджується внаслідок одночасної дії кількох факторів.

Наприклад:

механізм поступово перевантажується;
струм двигуна зростає;
вентиляційні канали забруднені;
тепловий захист має завищену уставку;
ізоляція вже постаріла.

Окремо кожен із цих факторів міг би не спричинити негайної аварії. Але разом вони призводять до прискореного старіння та пробою обмотки.

Поширені практичні ситуації:

Двигун згорів після заміни запобіжника

Причиною може бути не сам запобіжник, а несправність однієї фази, контактора або кабелю. Якщо встановили запобіжник більшого номіналу, захист перестав своєчасно відключати двигун.

Двигун згорів після перемотування

Можливі дві групи причин:

помилка під час ремонту;
невиявлена зовнішня причина, через яку згоріла попередня обмотка.

Двигун періодично перегрівався, але продовжував працювати

Кожен цикл перегріву зменшував ресурс ізоляції. Остаточний пробій міг виникнути при звичайному навантаженні.

Обмотка згоріла локально в одному пазу

Необхідно перевірити не лише провідники, а й пазову ізоляцію, клин та осердя. Повторний прогар у тому самому місці часто вказує на дефект активної сталі.

Двигун згорів при роботі від перетворювача

Необхідно перевірити:

довжину кабелю;
тип двигуна;
частоту комутації;
систему охолодження;
вихідний фільтр;
налаштування струму й моменту;
режим роботи на низькій частоті.

Ремонт пошкодженої обмотки

Обсяг ремонту залежить від:

характеру пошкодження;
віку обмотки;
стану сусідніх котушок;
стану осердя;
конструкції двигуна;
доступності запасних котушок;
економічної доцільності.

Локальний ремонт

Можливий, якщо:

пошкодження обмежене;
інша частина обмотки має задовільний стан;
конструкція дозволяє заміну окремої котушки;
осердя не має значних пошкоджень.

Часткова заміна

Застосовується для заміни котушкової групи або частини обмотки.

Необхідно враховувати різницю між старою та новою ізоляцією.

Повне перемотування

Доцільне, якщо:

ізоляція загалом постаріла;
пошкоджено кілька фаз;
є численні слабкі зони;
обмотка забруднена або зволожена;
локальний ремонт не забезпечить надійності;
двигун уже неодноразово ремонтувався.

Відновлення осердя

Якщо активна сталь пошкоджена, необхідно усунути:

міжлистові замикання;
оплавлення;
задирки;
деформацію зубців;
локальні гарячі зони.

Без цього нова обмотка може знову перегріватися.

Що перевірити після перемотування

Після ремонту доцільно виконати:

візуальний контроль;
перевірку схеми з’єднання;
контроль фазування;
вимірювання опору фаз;
перевірку паралельних гілок;
вимірювання опору ізоляції;
визначення показників абсорбції;
випробування електричної міцності;
імпульсне випробування міжвиткової ізоляції;
вимірювання індуктивності;
перевірку датчиків температури;
контроль кріплення котушок;
перевірку пазових клинів;
випробування на холостому ходу;
вимірювання струмів;
контроль вібрації;
випробування під навантаженням;
контроль температурного режиму.

Як запобігти повторному пошкодженню

Правильно налаштувати захист

Уставки повинні відповідати:

номінальному струму;
режиму роботи;
тривалості пуску;
кількості пусків;
класу теплового захисту;
характеристиці механізму.

Контролювати трифазне живлення

Слід регулярно перевіряти:

напруги;
струми;
асиметрію;
контакти;
запобіжники;
стан кабелю.

Контролювати навантаження

Важливо вести тренди:

струму;
активної потужності;
часу пуску;
швидкості;
продуктивності механізму;
температури.

Підтримувати охолодження

Необхідно очищати:

вентиляційні канали;
ребра;
фільтри;
вентилятори;
теплообмінники.

Обслуговувати механічну частину

Перевіряють:

підшипники;
муфти;
центрування;
ремені;
редуктори;
вільне обертання механізму.

Контролювати стан ізоляції

Для відповідальних машин застосовують:

вимірювання опору ізоляції;
індекс поляризації;
імпульсні випробування;
вимірювання часткових розрядів;
тепловізійний контроль;
аналіз струму;
трендовий моніторинг.

Поширені запитання

Чому обмотка двигуна згоріла без перевантаження?

Можливі:

міжвиткове замикання;
пробій ізоляції;
перенапруга;
погане охолодження;
локальний дефект осердя;
неправильне вимірювання навантаження;
робота на двох фазах;
дефект після ремонту.

Чому двигун згорів, хоча автомат не спрацював?

Автоматичний вимикач міг бути розрахований переважно на захист від короткого замикання, а не на тривале перевантаження двигуна. Крім того, локальний міжвитковий струм може не повністю проходити через автомат.

Чому двигун згорів після повторного пуску?

Після першого аварійного відключення обмотка могла залишитися гарячою або вже мати пошкоджену ізоляцію. Повторний пуск створив максимальне струмове та теплове навантаження.

Чому при обриві фази пошкоджуються дві фази?

Струм продовжує протікати через дві живі фази, які перевантажуються й сильно нагріваються.

Чи може низька напруга спалити двигун?

Так. При незмінному механічному навантаженні двигун може споживати підвищений струм і перегріватися.

Чи може завищена напруга пошкодити обмотку?

Так. Вона спричиняє насичення магнітопроводу, збільшення струму холостого ходу та підвищене електричне навантаження на ізоляцію.

Чи можна визначити причину за кольором обмотки?

Колір і характер прогару дають важливу інформацію, але не є достатніми для остаточного висновку. Потрібно перевірити мережу, механізм, захист, ротор та осердя.

Чому нова обмотка швидко згоріла?

Можливі:

неусунена зовнішня причина;
неправильна схема;
помилка в кількості витків;
неякісна ізоляція;
пошкоджене осердя;
слабке просочення;
дефект ротора;
неправильний захист.

Чи можна просто замінити пошкоджену котушку?

У деяких конструкціях — так. Але необхідно оцінити стан усієї обмотки, сусідніх котушок та активної сталі.

Чи відновлює сушіння пошкоджену ізоляцію?

Сушіння видаляє вологу, але не відновлює обвуглену, потріскану або електрично пробиту ізоляцію.

Чому двигун горить при роботі від частотного перетворювача?

Причинами можуть бути:

робота на низькій швидкості без достатнього охолодження;
імпульсні перенапруги;
довгий кабель;
відсутність вихідного фільтра;
неправильні параметри двигуна;
завищена частота комутації;
неправильні струмові обмеження.

Чи може пошкоджений ротор спалити статор?

Так. Дефект ротора збільшує ковзання, час розгону і струм статора, унаслідок чого обмотка перегрівається.

Як зрозуміти, що причина в механізмі?

Потрібно роз’єднати агрегат і перевірити двигун та механізм окремо, оцінити вільне обертання, струм холостого ходу та фактичне навантаження.

Чи обов’язково перевіряти осердя після прогару?

При сильному локальному пошкодженні, електричній дузі або контакті ротора зі статором — обов’язково. Пошкоджена активна сталь може перегріти нову обмотку.

Послуги ТОВ ВКФ «Електропромремонт»

ТОВ ВКФ «Електропромремонт» виконує діагностику, ремонт і випробування промислових електричних машин.

До переліку робіт входять:

визначення причин пошкодження обмоток;
дефектація статора та ротора;
вимірювання опору обмоток;
вимірювання опору ізоляції;
імпульсне випробування міжвиткової ізоляції;
перевірка міжфазної та корпусної ізоляції;
виготовлення нових котушок;
часткова та повна перемотка;
відновлення пазової ізоляції;
ремонт і кріплення лобових частин;
просочення та сушіння обмоток;
перевірка активної сталі статора;
перевірка короткозамкненого ротора;
ремонт валів і підшипникових вузлів;
балансування;
випробування на холостому ходу;
випробування під навантаженням;
контроль струмів, температури та вібрації після ремонту.

Висновок

Обмотки електродвигуна горять не лише через перевантаження. Пошкодження може бути спричинене несправністю мережі, обривом фази, заклинюванням механізму, дефектом ротора, порушенням охолодження, перенапругою, старінням ізоляції або помилкою під час ремонту.

Характер прогару часто містить важливу інформацію:

рівномірний перегрів усіх фаз може вказувати на перевантаження;
пошкодження двох фаз — на обрив третьої;
локальний прогар котушки — на міжвитковий дефект;
пошкодження в пазу — на пробій корпусної ізоляції;
прогар у лобовій частині — на вібрацію або міжфазне замикання.

Проте остаточний висновок повинен ґрунтуватися на комплексній перевірці:

живлення;
захисту;
обмотки;
ротора;
осердя;
підшипників;
системи охолодження;
приводного механізму.

Головне завдання ремонту — не просто встановити нову обмотку, а усунути першопричину аварії. Саме це визначає, чи буде двигун надійно працювати після відновлення.

Важливе застереження

Матеріал має інформаційний характер. Наведені значення, методи діагностики, обсяг робіт та рекомендації є загальними і не замінюють технічну документацію виробника. Остаточне рішення щодо конкретної машини приймається за результатами її діагностики та дефектації з урахуванням типу, потужності, конструкції, режиму роботи, історії експлуатації та застосовних стандартів.

Згоріла обмотка двигуна?

Визначимо першопричину пошкодження обмотки, перевіримо мережу, ротор та осердя, виконаємо перемотування і підготуємо протокол випробувань.

Отримати консультацію