Синхронні електродвигуни: будова, принцип роботи та ремонт

Синхронний електродвигун — це електрична машина змінного струму, ротор якої в усталеному режимі обертається синхронно з магнітним полем статора. Синхронна швидкість визначається частотою живлення та кількістю полюсів:

nₛ = 120f / P

де:

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

Наприклад, при частоті 50 Гц:

У нормальному синхронному режимі фактична швидкість ротора дорівнює цим значенням і практично не залежить від механічного навантаження, доки двигун не втрачає синхронізм. Магнітне поле ротора може створюватися обмоткою постійного струму, постійними магнітами, реактивною конструкцією ротора або комбінованою магнітною системою.

Основні типи синхронних двигунів:

• з електромагнітним збудженням;
• із щітковою системою збудження;
• із безщітковим збудженням;
• із постійними магнітами;
• реактивні синхронні;
• гістерезисні;
• із явнополюсним ротором;
• із неявнополюсним ротором;
• низькошвидкісні та високошвидкісні;
• високовольтні та вибухозахищені;
• двигуни з частотним регулюванням;
• синхронні компенсатори.

Загальні номінальні характеристики, режими роботи та вимоги до більшості обертових електричних машин визначає IEC 60034-1:2026. Методи визначення параметрів електрично збуджуваних синхронних машин за результатами випробувань розглядаються в IEC 60034-4 та IEC 60034-4-1.

Слово «синхронний» означає, що ротор і магнітне поле статора рухаються з однаковою кутовою швидкістю. Статор створює обертове магнітне поле, а ротор має власне магнітне поле. У робочому режимі поле ротора ніби «зчеплюється» з полем статора, і ротор обертається разом із ним.

На відміну від асинхронного двигуна:

• синхронний двигун не потребує постійного ковзання для створення моменту;
• струм або магнітний потік ротора створюється окремою системою;
• швидкість ротора точно відповідає частоті поля статора;
• зміна навантаження змінює переважно кут між полями, а не швидкість.

Роботу електромагнітно збуджуваного трифазного синхронного двигуна можна описати так:

1. 01Трифазна напруга подається на обмотку статора.
2. 02У фазах статора протікають струми, зміщені в часі.
3. 03Статорна обмотка створює обертове магнітне поле.
4. 04На ротор подається постійний струм збудження.
5. 05Обмотка ротора створює постійне відносно ротора магнітне поле.
6. 06Після розгону ротора до швидкості, близької до синхронної, поле ротора входить у синхронізм із полем статора.
7. 07Взаємодія двох магнітних полів створює електромагнітний момент.
8. 08Ротор продовжує обертатися точно із синхронною швидкістю.

При збільшенні навантаження ротор не починає постійно обертатися повільніше, як асинхронний двигун. Замість цього збільшується кутове відставання магнітної осі ротора від магнітного поля статора. Цей кут називається кутом навантаження, кутом моменту, кутом потужності або електричним кутом δ. Поки кут залишається в допустимих межах, двигун зберігає синхронізм.

Синхронний двигун може включати:

• корпус, сердечник статора, статорну обмотку;
• ротор, полюси ротора, обмотку збудження;
• демпферну клітку;
• контактні кільця та щітковий апарат;
• безщітковий збудник і обертовий випрямляч;
• систему автоматичного регулювання збудження;
• вал, підшипники, підшипникові щити або стоякові підшипники;
• вентилятори, теплообмінники;
• клемну коробку, датчики температури, вібрації та положення ротора;
• систему пуску та систему захисту.

Статор синхронного двигуна

За загальною конструкцією статор синхронного двигуна подібний до статора асинхронної машини: корпус, пакет електротехнічної сталі, пази, зубці, статорна обмотка, ізоляція, клини, бандажі, вентиляційні канали, температурні датчики.

Статорна обмотка зазвичай є трифазною і може бути всипною або формованою, одношаровою або двошаровою, петльовою або хвильовою, із круглим або прямокутним проводом, низьковольтною або високовольтною. У великих високовольтних двигунах застосовують формовані котушки або стрижні з багатошаровою слюдяною корпусною ізоляцією.

Сердечник статора

Сердечник виготовляють із тонких листів електротехнічної сталі, ізольованих один від одного для обмеження вихрових струмів. У великих машинах сердечник може складатися із сегментів із радіальними вентиляційними каналами між пакетами.

Стан сердечника впливає на втрати в сталі, струм холостого ходу, нагрівання, магнітну симетрію, рівень вібрації, локальні гарячі точки та стійкість синхронної роботи.

Пошкодження міжлистової ізоляції особливо небезпечне після тертя ротора об статор, короткого замикання, неконтрольованого випалювання обмотки, механічного видалення провідників або зварювальних робіт на пакеті.

Ротор створює магнітне поле, яке взаємодіє з полем статора. За принципом утворення магнітного потоку ротори поділяють на електромагнітно збуджувані, з постійними магнітами, реактивні, гістерезисні та комбіновані. За геометрією магнітної системи вони бувають явнополюсні або неявнополюсні (циліндричні).

Явнополюсний ротор

Явнополюсний ротор має окремо виражені магнітні полюси. Кожен полюс зазвичай складається з осердя, полюсного наконечника, котушки збудження, ізоляції, кріплення, демпферних стрижнів і міжполюсних з’єднань.

Явнополюсна конструкція характерна для тихохідних, багатополюсних двигунів — приводів млинів, насосів, компресорів, низькошвидкісних промислових механізмів і синхронних компенсаторів.

Переваги:

• можливість розміщення великої кількості полюсів;
• відносно простий доступ до котушок і зручність ремонту окремих полюсів;
• можливість створення значного діаметра ротора;
• придатність до низьких швидкостей без редуктора.

Недоліки:

• складніша механічна конструкція;
• нерівномірний повітряний зазор;
• значні відцентрові сили в полюсних кріпленнях;
• обмеження щодо дуже високих швидкостей.

Полюсний наконечник і котушка полюса

Полюсний наконечник розподіляє магнітний потік, формує потрібний повітряний зазор, впливає на форму магнітного поля та підтримує демпферні стрижні. Його пошкодження може спричинити несиметрію магнітного поля, вібрацію, нерівномірний нагрів, пульсації моменту та ризик зачеплення статора.

Обмотка збудження явнополюсного ротора може виготовлятися з прямокутного мідного проводу, мідної шини, стрічкового провідника або жорсткої багатовиткової конструкції. Котушки з’єднують так, щоб сусідні полюси чергувалися: N, S, N... Під час ремонту необхідно точно відновити кількість витків, напрям намотування, полярність, переріз провідника, активний опір, ізоляцію, геометрію, міжполюсні з’єднання та механічне кріплення.

Неявнополюсний (циліндричний) ротор

Неявнополюсний, гладкий або циліндричний ротор не має окремих виступаючих полюсів — обмотка збудження розміщується в пазах масивного ротора. Така конструкція застосовується переважно у високошвидкісних синхронних машинах, двополюсних і чотириполюсних двигунах, приводах компресорів і турбомашинах.

Переваги:

• висока механічна міцність;
• хороша придатність до високої швидкості;
• відносно рівномірний повітряний зазор;
• менший аеродинамічний опір і нижчі пульсації поля.

Недоліки:

• складна конструкція ротора та ремонту обмотки;
• високі вимоги до балансування;
• значні механічні напруження;
• складне кріплення лобових частин обмотки.

Вибір між явнополюсною та циліндричною конструкцією залежить насамперед від швидкості, потужності, механічних навантажень і необхідної кількості полюсів.

Обмотка збудження створює постійне магнітне поле ротора. Струм збудження визначає магнітний потік, внутрішню електрорушійну силу, реактивну потужність, коефіцієнт потужності, запас статичної стійкості та нагрівання ротора. Занадто малий струм збудження спричиняє недозбудження, занадто великий — перезбудження.

Основні варіанти систем збудження:

1. 01Щіткове збудження від зовнішнього джерела постійного струму.
2. 02Збудження від статичного тиристорного або транзисторного перетворювача.
3. 03Безщіткове збудження.
4. 04Збудження від допоміжного генератора.
5. 05Постійні магніти.
6. 06Комбіновані системи.

Щіткова система збудження

Постійний струм передається до обмотки ротора через контактні кільця, щітки, щіткотримачі та струмопровідні шини.

Переваги:

• відносно проста електрична схема;
• прямий контроль струму ротора;
• можливість швидко вимірювати параметри збудження;
• зручність форсування та гасіння поля.

Недоліки:

• зношування щіток, утворення пилу, іскріння;
• потреба в регулярному обслуговуванні;
• зношування контактних кілець, чутливість до забруднення;
• обмеження у вибухонебезпечних середовищах.

Контактні кільця можуть виготовлятися з міді, бронзи, сталі або спеціальних сплавів і повинні мати правильну геометрію, мінімальне радіальне биття, рівну робочу поверхню, надійну ізоляцію та стабільне електричне з’єднання з обмоткою. Типові дефекти: канавки, підгар, овальність, хвилястість, тріщини, ослаблення кріплення, пробій ізоляції, забруднення мідно-графітовим пилом.

До щіткового апарату входять щітки, щіткотримачі, пружини, траверса, гнучкі провідники, ізолятори. Під час обслуговування контролюють марку щіток, тиск, прилягання, висоту, вільне переміщення, температуру, іскріння та рівномірність розподілу струму. Надмірний тиск спричиняє механічне зношування та нагрівання; недостатній — іскріння, нестабільний контакт і підгоряння кільця.

Безщіткова система збудження

У безщітковій системі на одному валу з основною машиною встановлюється збудник: статорна обмотка збудження збудника, обертова якірна обмотка, обертовий діодний випрямляч, обмотка збудження головного ротора, іноді підзбудник із постійними магнітами. Змінний струм, створений обертовою обмоткою збудника, випрямляється діодами безпосередньо на роторі та надходить до головної обмотки збудження.

Переваги:

• відсутність робочих щіток і щіткового пилу;
• менше регулярного обслуговування;
• придатність до важких умов;
• вища експлуатаційна надійність при правильному обслуговуванні.

Недоліки:

• складніша діагностика;
• обертові діоди, складність прямого вимірювання струму ротора;
• необхідність перевірки обертового випрямляча;
• більша складність ремонту.

Статична система збудження та АРЗ

У статичній системі постійний струм створюється нерухомим керованим випрямлячем і подається на ротор через контактні кільця. Це забезпечує швидке регулювання, можливість форсування, точний контроль і швидке гасіння поля, але зберігає щітковий апарат і залежить від силової електроніки та системи керування.

Автоматичний регулятор збудження (АРЗ) може керувати струмом збудження, коефіцієнтом потужності, реактивною потужністю, напругою, запасом стійкості, форсуванням поля та обмеженням струму ротора — підтримуючи заданий cos φ, реактивну потужність, струм збудження або напругу на шині.

У синхронних двигунах із постійними магнітами поле ротора створюється магнітами — неодим-залізо-бор, самарій-кобальт, феритові або інші магнітні матеріали. Магніти можуть розташовуватися на поверхні ротора, усередині ротора, у спеціальних магнітних бар’єрах або в комбінованій реактивно-магнітній конструкції.

Переваги:

• відсутність втрат у мідній обмотці збудження;
• високий ККД і висока питома потужність;
• компактність, високий коефіцієнт потужності;
• точне регулювання швидкості та хороші динамічні характеристики.

Недоліки:

• висока вартість магнітів, ризик розмагнічування;
• складність ремонту ротора;
• небезпечні сили притягання під час складання;
• залежність властивостей від температури;
• необхідність частотного перетворювача в більшості промислових приводів.

Поверхневі та вбудовані магніти

Поверхневі магніти розташовуються на зовнішній поверхні ротора: проста магнітна схема, невелика індуктивна асиметрія, але складність механічного утримання та ризик відриву на високій швидкості вимагають бандажа або захисної втулки.

Вбудовані магніти розміщені всередині пакета ротора: кращий механічний захист і можливість використовувати реактивну складову моменту, але складніша геометрія, складніший ремонт і високі вимоги до складання.

Розмагнічування постійних магнітів

Може виникати через перегрівання, надмірний струм статора, неправильний кут струму, коротке замикання, сильне зустрічне магнітне поле, механічне пошкодження, старіння або корозію магніту.

Ознаки: зниження моменту, збільшення струму, нерівномірний зворотний ЕРС, вібрація, пульсації моменту, асиметрія фазних параметрів.

У реактивному синхронному двигуні ротор не обов’язково має постійні магніти або обмотку збудження — момент виникає через прагнення ротора зайняти положення з мінімальним магнітним опором. Ротор має різні магнітні провідності вздовж поздовжньої осі d та поперечної осі q; ця різниця створюється магнітними бар’єрами, спеціальною формою ротора, анізотропною структурою, вирізами та перемичками.

Переваги реактивних синхронних двигунів:

• відсутність роторної обмотки та постійних магнітів;
• низькі втрати в роторі, високий ККД;
• відносно проста активна частина, відсутність щіток;
• придатність до частотного регулювання.

Недоліки:

• потреба в частотному перетворювачі;
• пульсації моменту, акустичний шум;
• складний електромагнітний розрахунок і високі вимоги до геометрії ротора;
• нижча питома потужність порівняно з деякими магнітними двигунами.

У гістерезисному синхронному двигуні момент створюється завдяки магнітному гістерезису ротора. Переваги: плавний пуск, низький шум, рівномірний момент, точна синхронна швидкість. Застосовується переважно у малопотужних приводах, годинникових механізмах, приладах, аудіотехніці та спеціальних точних установках.

Демпферна обмотка, або пускова клітка, розташовується в полюсних наконечниках явнополюсного ротора та складається зі стрижнів, з’єднаних короткозамикальними кільцями або сегментами. Її функції: асинхронний пуск, гасіння коливань ротора, зменшення пульсацій швидкості, підвищення динамічної стійкості, демпфування хитань і стабілізація при зміні навантаження. За принципом роботи під час пуску демпферна клітка подібна до короткозамкненого ротора асинхронного двигуна.

Асинхронний пуск

Якщо синхронний двигун має демпферну клітку, він може запускатися як асинхронний:

1. 01Статор підключається до мережі.
2. 02Обертове поле індукує струм у демпферній клітці.
3. 03Виникає асинхронний момент.
4. 04Ротор розганяється до швидкості, близької до синхронної.
5. 05У потрібний момент подається струм збудження.
6. 06Ротор втягується в синхронізм.

Успішність входження в синхронізм залежить від моменту навантаження, інерції механізму, напруги, стану демпферної клітки, струму збудження, моменту подачі збудження, кута ротора та часу розгону.

Чому синхронний двигун не завжди самозапускається

Якщо нерухомий ротор має лише постійне магнітне поле, обертове поле статора швидко змінює напрям електромагнітного моменту відносно ротора, і середній пусковий момент може бути недостатнім або близьким до нуля. Тому для пуску використовують демпферну клітку, допоміжний двигун, частотний перетворювач, спеціальну систему розгону, пускову асинхронну обмотку або зміну частоти від нуля.

Пуск від частотного перетворювача

Перетворювач починає живлення з низької частоти — магнітне поле статора обертається повільно, і ротор може залишатися синхронізованим із ним у процесі розгону. Це забезпечує плавний пуск, обмеження струму, контроль моменту та можливість пуску під навантаженням, і особливо важливо для двигунів із постійними магнітами, реактивних синхронних двигунів, великих компресорів, млинів і сервосистем.

Альтернативно ротор може розганятися допоміжним двигуном приблизно до синхронної швидкості, після чого подається збудження, синхронний двигун підключається до мережі, а допоміжний привод відключається. Для полегшення пуску також можуть закривати напрямні апарати, розвантажувати компресор, відключати технологічне навантаження або запускати насос при закритій арматурі.

Входження в синхронізм

Для успішного входження в синхронізм потрібні достатньо мала різниця швидкостей, правильний струм збудження, допустиме навантаження, достатній синхронізувальний момент, справна демпферна система та правильне керування. Якщо двигун не входить у синхронізм, він може продовжувати працювати асинхронно, споживати великий струм, нагрівати демпферну клітку, створювати пульсації моменту та викликати спрацювання захисту.

У сталому синхронному режимі ковзання s = 0, оскільки n = nₛ. Але під час асинхронного пуску, перехідного процесу, втрати синхронізму або хитань ротора миттєва швидкість може відрізнятися від швидкості поля — це не є нормальним постійним робочим ковзанням, характерним для асинхронного двигуна.

На відміну від асинхронного двигуна, номінальна швидкість синхронного двигуна не становитиме, наприклад, 1480 об/хв при чотирьох полюсах і 50 Гц — вона буде близькою саме до 1500 об/хв з урахуванням допустимої похибки вимірювання та частоти мережі.

Кут навантаження δ

Кут δ — це кут між магнітною віссю поля ротора та результуючим обертовим полем статора. На холостому ході кут невеликий; при збільшенні механічного навантаження кут зростає — чим більший момент потрібен на валу, тим більше поле ротора відстає від поля статора. До певного значення збільшення кута збільшує електромагнітний момент, але після перевищення межі стійкості двигун може вийти із синхронізму.

У спрощеному випадку циліндричної синхронної машини електромагнітна потужність приблизно залежить від:

P ∼ (UE / Xₛ) sin δ

де:

• U — напруга статора;
• E — внутрішня ЕРС, пов’язана зі збудженням;
• Xₛ — синхронний реактивний опір;
• δ — кут навантаження.

Це показує, що передана потужність залежить від напруги мережі, струму збудження, параметрів машини та кута між полями. Для явнополюсної машини додатково існує реактивна складова моменту, пов’язана з різницею реактивних опорів по осях d і q.

Максимальний момент і втрата синхронізму

Максимальний момент, після якого двигун втрачає синхронізм, називають граничним моментом, моментом випадіння із синхронізму, pull-out torque або максимальним синхронним моментом. Якщо навантаження перевищує цю межу, кут δ продовжує збільшуватися, ротор більше не утримується полем, виникають удари моменту, швидкість стає нестабільною, струм статора зростає, і захист повинен відключити машину.

Причини втрати синхронізму: різке перевантаження, зниження напруги, втрата збудження, коротке замикання в роторі, неправильна робота регулятора, несправність обертових діодів, занадто великий кут навантаження, порушення живлення, механічний удар або заклинювання механізму.

Ознаки: пульсації струму, сильний шум, удари моменту, коливання активної та реактивної потужності, вібрація, нестійка швидкість, нагрівання демпферної клітки, спрацювання захисту від асинхронного режиму.

Хитання ротора

Після зміни навантаження ротор може здійснювати кутові коливання відносно поля статора — хитання, полювання (hunting) або електромеханічні коливання. Причини: різкі зміни навантаження, пульсуючий момент механізму, слабке демпфування, несправна демпферна клітка, нестійке регулювання збудження, коливання мережі. Демпферна клітка повинна гасити такі коливання.

Механічне навантаження на валу визначає переважно активну потужність, яку споживає двигун. Струм збудження значною мірою визначає реактивну потужність. Змінюючи збудження, синхронний двигун може працювати з відстаючим струмом, приблизно при одиничному коефіцієнті потужності або з випереджальним струмом — це одна з ключових переваг електромагнітно збуджуваного синхронного двигуна.

Недозбудження, нормальне збудження, перезбудження

При недостатньому струмі ротора двигун споживає з мережі реактивну потужність, і струм статора зазвичай відстає від напруги. Надмірне недозбудження підвищує струм статора, нагрівання статора, зменшує запас стійкості й може спричинити спрацювання захисту від втрати збудження.

За певного струму збудження реактивна складова струму може бути мінімальною, коефіцієнт потужності наближається до одиниці, і для заданої активної потужності струм статора має мінімальне значення.

При підвищеному струмі збудження синхронний двигун може віддавати реактивну потужність у мережу — струм статора випереджає напругу. Це дозволяє компенсувати реактивну потужність асинхронних двигунів, зменшувати навантаження мережі реактивним струмом і покращувати cos φ підприємства. Надмірне перезбудження може спричинити перевантаження обмотки ротора, нагрівання статора, перевищення допустимого струму збудження та скорочення ресурсу ізоляції.

V-подібні характеристики

V-подібна характеристика показує залежність струму статора від струму збудження при сталому механічному навантаженні: при малому збудженні струм статора підвищений і двигун споживає реактивну потужність; при оптимальному збудженні струм статора мінімальний, а cos φ наближається до одиниці; при надмірному збудженні струм знову зростає, і двигун віддає реактивну потужність. Графік нагадує літеру V.

Синхронний компенсатор

Синхронний компенсатор — це синхронна машина, яка працює практично без корисного механічного навантаження та регулює реактивну потужність: підтримує напругу, компенсує реактивну потужність, підвищує потужність короткого замикання, забезпечує електромеханічну інерцію та покращує стійкість мережі, зокрема при великій частці перетворювальних джерел. Після синхронізації з мережею така машина електрично поводиться як синхронний двигун без корисного навантаження, але кероване збудження дозволяє їй регулювати реактивну потужність.

ККД синхронного двигуна

Синхронні двигуни великої потужності можуть мати дуже високий ККД. Втрати включають втрати в міді статора, втрати в обмотці збудження, втрати в сталі, механічні та вентиляційні втрати, втрати в щітковому контакті, у збуднику та обертовому випрямлячі, а також додаткові навантажувальні втрати. У двигунах із постійними магнітами немає постійних мідних втрат в обмотці збудження, але можуть бути втрати від вихрових струмів у магнітах, у бандажі та додаткові гармонічні втрати від перетворювача.

Переваги синхронних двигунів:

• точна постійна швидкість, відсутність номінального ковзання;
• високий ККД, можливість роботи з cos φ, близьким до одиниці;
• можливість генерації реактивної потужності;
• висока ефективність на великій потужності;
• можливість прямого низькошвидкісного приводу без редуктора;
• високий момент у регульованих приводах, точне керування положенням;
• можливість використання як компенсатора.

Недоліки:

• складніший пуск від мережі;
• необхідність системи збудження для електромагнітних машин;
• складніша конструкція ротора, ризик втрати синхронізму;
• складніший захист і потреба в регулюванні збудження;
• щіткове обслуговування або обертові діоди залежно від виконання;
• високі вимоги до налаштування частотного перетворювача;
• складний ремонт постійних магнітів;
• підвищені вимоги до балансування.

Високовольтні синхронні двигуни

Промислові синхронні двигуни можуть працювати при напрузі 3, 6, 10, 11, 13,8 кВ та інших спеціальних значеннях, приводячи компресори, насоси, млини, повітродувки, ексгаустери, прокатне обладнання та великі вентилятори. Особливості: формовані статорні котушки, слюдяна корпусна ізоляція, вакуум-тискове просочення, коронозахисні покриття, контроль часткових розрядів, розвинена система охолодження, окрема система збудження та складні релейні захисти.

Низькошвидкісні та високошвидкісні синхронні двигуни

Низькошвидкісний двигун має велику кількість полюсів і може безпосередньо з’єднуватися з млином, компресором, насосом чи дробаркою — це усуває редуктор і зменшує механічні втрати та обслуговування, але вимагає великого діаметра, значної маси і посиленого фундаменту.

Високошвидкісні синхронні двигуни застосовуються для відцентрових і турбокомпресорів та інших високошвидкісних агрегатів. Особливості: неявнополюсний або спеціальний ротор, високоточне балансування, контроль критичних швидкостей, посилені бандажі, підшипники ковзання або спеціальні кочення, складне охолодження та точна система керування.

Вертикальні синхронні двигуни

Застосовуються переважно у великих вертикальних насосах, насосних станціях, системах водопостачання, іригації та гідротехнічних спорудах. Можуть мати верхній і нижній напрямний підшипник, підп’ятник, окрему маслосистему, водяне охолодження та порожнистий вал. Підп’ятник сприймає масу ротора, осьове зусилля насоса та гідравлічне навантаження.

Вибухозахищені синхронні двигуни

Під час ремонту вибухозахищеної машини не можна довільно змінювати вибухозахисні зазори, матеріали корпусу, кріплення, тип ущільнення, кабельні вводи, вентилятор, максимальну температуру, обмотувальні дані, систему просочення, підшипникове виконання або спосіб збудження — ремонт має виконуватися відповідно до документації та вимог застосовної вибухозахисної сертифікації.

Синхронні двигуни з частотним регулюванням

Перетворювач може керувати частотою, напругою, струмом статора, моментом, потоком, кутом навантаження, положенням ротора, швидкістю та струмом збудження за допомогою скалярного або векторного керування, прямого керування моментом, бездатчикового керування або керування з енкодером чи резольвером.

Для точного керування застосовують енкодери, резольвери, датчики Холла, індуктивні або магнітні датчики, а також бездатчикові алгоритми. Неправильна фазировка датчика положення ротора може спричинити відсутність пуску, зворотний момент, надструм, вібрацію, ривки, розмагнічування магнітів або аварію перетворювача.

Для роботи вище базової швидкості потрібно зменшувати ефективний магнітний потік (ослаблення поля) — в електромагнітно збуджуваній машині це виконується зменшенням струму ротора, а в магнітній машині перетворювач створює складову струму, яка частково протидіє полю магнітів. Обмеження: напруга перетворювача, струм статора, механічна міцність ротора, нагрівання, ризик розмагнічування, критичні швидкості та підшипники.

Можливі системи охолодження:

• природне повітряне, самовентиляція, незалежна вентиляція;
• замкнене повітряне з повітряно-повітряним теплообмінником;
• повітряно-водяний теплообмінник;
• водяне охолодження статора або ротора;
• спеціальне газове або комбіноване охолодження.

Потрібно контролювати витрату повітря, температуру води, чистоту теплообмінника, напрям обертання вентилятора, роботу насосів, стан фільтрів, протікання та конденсацію.

Для синхронних двигунів застосовуються режими серії S: S1 (тривалий), S2 (короткочасний), S3 (повторно-короткочасний), S4 (із частими пусками), S5 (із пусками та електричним гальмуванням), S6 (тривалий періодичний), S7 (із пусками й гальмуванням без зупинки), S8 (зі зміною швидкості та навантаження), S9 (неперіодичний режим із перевантаженнями), S10 (робота з дискретними навантаженнями). Загальні вимоги до номінальних режимів і характеристик машин містяться в IEC 60034-1:2026.

Несправності можна поділити на статорні, роторні, збуджувальні, демпферні, механічні, підшипникові, вентиляційні, керувальні, експлуатаційні та ізоляційні.

Несправності статора

Міжвиткове замикання статора виникає через старіння ізоляції, перегрівання, імпульсні перенапруги, часткові розряди, вібрацію, слабке просочення, забруднення або переміщення котушок, і призводить до локального циркуляційного струму, перегрівання, руйнування провідника, міжфазного замикання або пробою на корпус.

Міжфазне замикання може виникнути в пазу, у лобових частинах, у міжкотушкових з’єднаннях, у клемній коробці або в зоні виходу котушки з паза — особливо небезпечне для високовольтних формованих обмоток. Замикання статора на корпус спричиняють пошкоджена пазова ізоляція, волога, забруднення, гострий край сердечника, вібрація котушки, часткові розряди, пошкодження виводу або перегрівання. Обрив фази статора проявляється несиметрією струмів, зниженням моменту, пульсаціями, перегріванням і неможливістю входження в синхронізм.

Несправності обмотки збудження та демпферної клітки

Замикання обмотки збудження на корпус можливе відносно осердя полюса, корпусу ротора, вала, міжполюсного з’єднання або контактного кільця. Одинарне замикання на землю не завжди одразу припиняє роботу, але створює небезпечну передумову для подвійного замикання, яке може коротко замкнути частину витків, викликати несиметрію поля, спричинити вібрацію та пошкодити ротор.

Міжвиткове замикання обмотки збудження проявляється зменшенням активного опору, збільшенням струму при тій самій напрузі, несиметрією магнітного поля, вібрацією та локальним перегрівом полюса. Обрив обмотки збудження (через втому міжполюсного з’єднання, погане паяння, тріщину провідника, відцентрове навантаження чи перегрів) призводить до втрати поля, різкого зростання реактивного струму, втрати синхронізму та нагрівання ротора.

Втрата збудження — одна з найнебезпечніших несправностей: причини — відмова збудника, обрив ротора, несправність щіток, пошкодження діодів, відключення живлення регулятора, несправність тиристорного випрямляча або помилка автоматики. Наслідки: перехід в асинхронний режим, споживання значної реактивної потужності, нагрівання демпферної клітки та полюсів, пульсації моменту, втрата синхронізму, пошкодження ротора.

Несправність обертових діодів (обрив, пробій, підвищений прямий опір, тепловий контакт із радіатором, тріщина виводу, ослаблене болтове з’єднання) проявляється нестабільним збудженням, підвищеною вібрацією, нагріванням збудника, пульсаціями струму та недостатнім моментом.

Обрив демпферного стрижня (через часті або затяжні пуски, асинхронний режим, теплові цикли, втому металу чи дефект пайки) погіршує пуск, збільшує час входження в синхронізм і спричиняє хитання та локальний перегрів полюсного наконечника. Тріщина короткозамикального сегмента спричиняє нерівномірний розподіл струму, нагрівання сусідніх стрижнів, зниження демпфування та руйнування з’єднань.

Механічні несправності та несправності постійних магнітів

Ослаблення полюса — небезпечний механічний дефект (ослаблення болтів, руйнування клинів, втома кріплення, корозія, неправильне складання, перевищення швидкості), що спричиняє зміну повітряного зазору, вібрацію, тертя об статор і катастрофічне руйнування ротора. Деформація полюсної котушки (відцентрові сили, коротке замикання, слабке кріплення, термічне розширення) може призвести до тертя, пробою на осердя та замикання витків.

Несправності постійних магнітів: розмагнічування, тріщини, корозія, відшарування, зміщення, відрив, пошкодження бандажа, неоднорідність магнітного потоку. Несправності контактних кілець: зношування, канавки, підгар, овальність, биття, тріщини, пробій ізоляції, ослаблення кріплення, забруднення.

Надмірне іскріння щіток спричиняють неправильна марка щітки, недостатній або надмірний тиск, биття кільця, забруднення, нерівна поверхня, вібрація, нерівномірний розподіл струму, погане притирання, пошкодження гнучкого провідника.

Нерівномірний повітряний зазор (зношування підшипників, ослаблення полюса, вигин вала, перекіс корпусу, неправильне складання) спричиняє несиметрію магнітного поля, одностороннє магнітне тяжіння, вібрацію, локальний нагрів і тертя.

Перегрівання синхронного двигуна може мати причини: перевантаження, неправильне збудження, несиметрія напруг, забруднення охолодження, несправність вентилятора, дефект статора, міжвиткове замикання ротора, несправність діодів, асинхронний режим, часті пуски, підвищені гармоніки, механічне тертя.

Підвищена вібрація може бути викликана дисбалансом, неспіввісністю, м’якою лапою, вигнутим валом, нерівномірним зазором, несиметрією поля ротора, короткозамкненими витками, дефектом демпферної клітки, хитанням, ослабленим полюсом, підшипниковим дефектом, резонансом або пульсуючим навантаженням.

Якщо двигун не входить у синхронізм, перевіряють напругу мережі, момент навантаження, час розгону, демпферну клітку, струм збудження, момент подачі збудження, обертові діоди, регулятор, фазировку, механічне заклинювання та інерцію агрегату. Якщо двигун випадає із синхронізму під навантаженням, можливі причини — надмірне навантаження, недостатнє збудження, знижена напруга, дефект обмотки ротора, несправні діоди, слабка демпферна клітка, коливання механічного моменту, неправильне налаштування регулятора або коротке замикання в мережі.

Діагностика має охоплювати статор, ротор, систему збудження, демпферну обмотку, механічну частину, систему охолодження, систему керування та агрегат у цілому.

Візуальний огляд

Перевіряють лобові частини статора, бандажі, клини, виводи, забруднення, сліди часткових розрядів, полюсні котушки, міжполюсні з’єднання, демпферні стрижні, кріплення полюсів, контактні кільця, щітки, діоди, вентилятори, підшипники, теплообмінники.

Електричні вимірювання

Опір ізоляції статора вимірюють між фазами і відносно корпусу, а також для допоміжних обмоток і датчиків, з урахуванням температури, вологості, номінальної напруги та попередніх вимірювань. Опір ізоляції ротора перевіряють для обмотки збудження відносно корпусу, контактних кілець відносно вала, збудника, обертового випрямляча та міжполюсних з’єднань.

Активний опір вимірюють для фаз статора, обмотки збудження, полюсних котушок, міжполюсних з’єднань і обмотки збудника, приводячи результати до однакової температури — несиметрія може вказувати на обрив, погане з’єднання, короткозамкнені витки або помилку перемотування.

Імпульсне міжвиткове випробування застосовується для статорної обмотки, окремих котушок, полюсних котушок і обмотки збудника та дозволяє виявити міжвиткові замикання, ослаблену ізоляцію, відмінність кількості витків або неправильне з’єднання. Випробування підвищеною напругою перевіряє електричну міцність ізоляції статора, ротора, допоміжних кіл та збудника за контрольованою методикою з урахуванням стану та історії ізоляції.

Контроль часткових розрядів особливо важливий для високовольтних обмоток і може виконуватися офлайн або онлайн, під час експлуатації або після ремонту — допомагає виявити внутрішні порожнини, відшарування, дефекти пазової частини, ослаблення коронозахисту та забруднення. Для машин зі статорними або роторними обмотками, що живляться від перетворювачів, у 2026 році видано IEC TS 60034-27-6 щодо онлайн-виявлення та моніторингу часткових розрядів.

Після ремонту необхідно переконатися, що полюси чергуються правильно — помилка полярності одного полюса спричиняє грубу несиметрію поля, відсутність нормального моменту, вібрацію, підвищений струм і неможливість синхронної роботи.

Короткозамкнені витки ротора визначають порівнянням активного опору, вимірюванням падіння напруги на котушках, контролем магнітного потоку, тепловізійним контролем, аналізом вібрації, вимірюванням індукції, спеціальними імпульсними методами або контролем струму збудження.

Обертові діоди перевіряють на прямий перехід, зворотне блокування, витік, пробій, тепловий контакт і механічне кріплення — перевірка лише звичайним мультиметром не завжди достатня для виявлення дефекту, який проявляється під робочим струмом або температурою.

Механічна та теплова діагностика

Демпферну клітку контролюють візуальним оглядом, капілярним і вихрострумовим контролем, ультразвуковим контролем, вимірюванням електричної неперервності, тепловізією під час випробувань та аналізом пускової характеристики й коливань.

Повітряний зазор вимірюють у декількох точках по колу та довжині, для явнополюсної машини враховуючи геометрію кожного полюса, положення ротора, осьове зміщення та биття. Велика асиметрія може вказувати на зміщення ротора, вигин вала, ослаблення полюса, деформацію статора або зношування підшипників.

Вібраційна діагностика дозволяє оцінити дисбаланс, неспіввісність, м’яку лапу, резонанс, підшипники, електромагнітну несиметрію, хитання, пульсуючий момент, ослаблення фундаменту та дефекти муфти. Тепловізійний контроль виявляє гарячі полюси, перегріті щітки, нерівномірне нагрівання контактних кілець, дефектні клеми, перегріті підшипники, несправність теплообмінника, асиметрію статора та дефект діода.

Аналіз струму та потужності контролює фазні струми, активну і реактивну потужність, cos φ, струм і напругу збудження, гармонічні складові та коливання при зміні навантаження. Нестабільна реактивна потужність може свідчити про несправність регулятора, дефект збудження, хитання, нестабільність мережі або механічні коливання.

1. 01Приймання обладнання та фіксація комплектності.
2. 02Аналіз історії аварії та зчитування заводської таблички.
3. 03Аналіз схеми збудження та початкові електричні вимірювання.
4. 04Огляд щіткового або безщіткового вузла.
5. 05Контроль вібрації, якщо запуск можливий.
6. 06Маркування положення деталей.
7. 07Відключення та розрядження кіл збудження.
8. 08Демонтаж щіткового апарату та розбирання корпусу.
9. 09Демонтаж ротора.
10. 10Дефектація статора та ротора, перевірка полюсів.
11. 11Контроль демпферної клітки та контактних кілець.
12. 12Перевірка збудника та обертових діодів.
13. 13Контроль вала, підшипникових вузлів і повітряного зазору.
14. 14Контроль сердечника статора.
15. 15Ремонт або перемотування обмоток.
16. 16Відновлення механічних деталей.
17. 17Просочення та полімеризація.
18. 18Перевірка полярності та відновлення міжполюсних з’єднань.
19. 19Балансування ротора.
20. 20Монтаж підшипників та складання.
21. 21Регулювання осьового положення та контроль зазору.
22. 22Налагодження збудження.
23. 23Випробування пуску та входження в синхронізм.
24. 24Контроль струмів і cos φ.
25. 25Вібраційні та температурні випробування.
26. 26Оформлення протоколу.

Ремонт статора

Може включати очищення, сушіння, локальний ремонт ізоляції, заміну клинів, відновлення бандажів, ремонт виводів, заміну датчиків, перемотування, виготовлення формованих котушок, вакуумне або вакуум-тискове просочення та ремонт сердечника.

Під час зняття обмотувальних даних статора потрібно зафіксувати кількість пазів, полюсів і фаз, крок обмотки, кількість витків, переріз проводу, кількість паралельних провідників і гілок, схему з’єднання, напрям груп, міжфазні з’єднання, розташування датчиків, розміри котушок, конструкцію ізоляції, коронозахист і масу міді.

Ремонт ротора та системи збудження

Ремонт полюсних котушок може включати очищення, заміну виткової та корпусної ізоляції, виготовлення нової котушки, відновлення виводів, ремонт міжполюсних перемичок, просочення, випробування та контроль геометрії. Під час виготовлення нової котушки потрібно відновити кількість витків, переріз міді, напрям намотування, активний опір, габарити, положення виводів, систему охолодження і клас ізоляції.

Міжполюсні з’єднання піддаються відцентровим силам, вібрації, тепловому розширенню та електродинамічним навантаженням — потрібно забезпечити достатній переріз, гнучкість, механічну фіксацію, електричний контакт, ізоляцію та стійкість до циклів.

Ремонт демпферної клітки може включати заміну стрижня, відновлення пайки, ремонт короткозамикального сегмента, заміну гнучких перемичок і відновлення полюсного наконечника — локальна заміна одного стрижня без перевірки всієї клітки може не усунути першопричину.

Ремонт контактних кілець включає проточування, шліфування, полірування, відновлення ізоляції, заміну кільця, відновлення виводів, балансування та контроль биття; після механічної обробки потрібно забезпечити допустимий діаметр, чистоту поверхні, відсутність хвилястості та мінімальне биття.

Ремонт безщіткового збудника включає перевірку статорної та обертової обмотки, контроль діодів і запобіжників, ремонт з’єднань, контроль ізоляції, балансування та перевірку системи регулювання.

Ремонт ротора з постійними магнітами потребує спеціальних заходів безпеки через сильні сили притягання, ризик пошкодження інструменту і небезпеку для електронних приладів; можливі роботи — контроль магнітного потоку, перевірка магнітів, заміна пошкоджених сегментів, відновлення клею, ремонт бандажа, відновлення захисної втулки, балансування та контроль зворотної ЕРС.

Балансування та підшипникові вузли

Балансування є обов’язковим після ремонту полюса, заміни котушки, ремонту демпферної клітки, заміни діодів або радіаторів, ремонту контактних кілець, заміни вентилятора, ремонту бандажа, механічної обробки, заміни магнітів або ремонту вала. Для великих роторів можуть застосовувати низькошвидкісне та високошвидкісне балансування, балансування в декількох площинах та перевірку механічного стану на робочій швидкості.

При ремонті підшипникових вузлів перевіряють шийки вала, посадки, підшипникові щити, стояки, вкладиші, масляні кільця, ущільнення, мастильні канали, осьове положення та електричну ізоляцію. У великих синхронних двигунах часто застосовують підшипники ковзання — переваги: висока вантажопідйомність, придатність до великих валів, хороше демпфування, можливість роботи на високих швидкостях, ремонтопридатність вкладиша; несправності: знос бабіту, перегрів, задир, руйнування масляної плівки, забруднення оливи, неправильний зазор, неспіввісність, електрична ерозія.

Струми через підшипники можуть виникати через магнітну несиметрію, напругу вала, перетворювальне живлення, неправильне заземлення або пошкодження ізоляції підшипника. Застосовують ізольовані підшипники та вкладиші, заземлення вала, щітки заземлення, правильне екранування кабелів і фільтри перетворювача.

Можуть включати опір ізоляції статора та ротора, коефіцієнт абсорбції, індекс поляризації, активний опір фаз і збудження, імпульсне випробування, випробування підвищеною напругою, перевірку полярності, перевірку діодів і демпферної клітки, контроль повітряного зазору, балансування, контроль напрямку обертання, пускове випробування, перевірку входження в синхронізм, контроль струму збудження і cos φ, вимірювання реактивної потужності, вібраційний і температурний контроль та перевірку під навантаженням.

1. 01Демонтаж полюсів без маркування.
2. 02Втрата даних про полярність.
3. 03Зміна кількості витків котушки збудження.
4. 04Зменшення перерізу провідника.
5. 05Неправильне з’єднання полюсів.
6. 06Слабке кріплення котушки.
7. 07Ігнорування демпферної клітки.
8. 08Ремонт одного стрижня без перевірки інших.
9. 09Установлення діодів із неправильними параметрами.
10. 10Неправильна полярність діода.
11. 11Відсутність перевірки діодів під навантаженням.
12. 12Надмірне проточування контактних кілець.
13. 13Неправильна марка щіток.
14. 14Нерівномірний тиск щіток.
15. 15Відсутність балансування.
16. 16Ігнорування повітряного зазору.
17. 17Неконтрольоване випалювання статора.
18. 18Відсутність контролю сердечника.
19. 19Встановлення ротора зі зміщеним полюсом.
20. 20Відсутність перевірки міжполюсних перемичок.
21. 21Неправильне осьове положення.
22. 22Ігнорування ізоляції підшипників.
23. 23Відсутність налагодження регулятора збудження.
24. 24Пуск під надмірним навантаженням.
25. 25Відсутність захисту від втрати збудження.
26. 26Відсутність перевірки входження в синхронізм.
27. 27Неправильна фазировка датчика положення.
28. 28Перевищення допустимої температури магнітів.
29. 29Складання магнітного ротора без спеціальної оснастки.
30. 30Випробування лише мегомметром.

Чого не слід робити:

• змінювати полярність полюсів без електромагнітного розрахунку;
• подавати збудження за випадковою схемою;
• обходити захист від втрати збудження;
• запускати двигун із несправною демпферною кліткою;
• використовувати випадкові діоди;
• замінювати щітки лише за геометричним розміром;
• експлуатувати двигун із підвищеним биттям кілець;
• ігнорувати ослаблений полюс;
• шліфувати магніти без спеціальної технології;
• нагрівати магнітний ротор до невідомої температури;
• збільшувати швидкість без перевірки механічної міцності;
• змінювати систему охолодження без теплового розрахунку;
• випалювати статор відкритим полум’ям;
• обмежувати випробування вимірюванням опору ізоляції.

Двигун не входить у синхронізм після ремонту ротора

Перевіряють полярність усіх полюсів, кількість витків, активний опір котушок, міжполюсні з’єднання, демпферну клітку, діоди, струм збудження, момент подачі збудження та механічне навантаження.

Двигун після перемотування статора має підвищений струм

Перевіряють кількість витків, крок, схему, паралельні гілки, фазировку, стан сердечника, повітряний зазор, напругу, струм збудження та механічне навантаження.

Один полюс нагрівається сильніше

Можливі причини: міжвиткове замикання, погане міжполюсне з’єднання, неправильний переріз провідника, дефект контакту, частково короткозамкнена котушка, порушення охолодження.

Двигун працює, але cos φ різко погіршився

Перевіряють струм збудження, автоматичний регулятор, щітки, кільця, діоди, обмотку збудника, короткозамкнені витки та напругу мережі.

Після заміни щіток з’явилося іскріння

Можливі причини: неправильна марка, недостатнє притирання, неправильний тиск, заклинювання в щіткотримачі, нерівна поверхня кільця, неоднакова довжина, неправильна полярність матеріалу для умов роботи.

Двигун періодично випадає із синхронізму

Перевіряють піки навантаження, провали напруги, роботу регулятора, втрату контакту щітки, обертові діоди, коливання механізму, пульсації компресора, захист та демпферну клітку.

1. 01Визначити механічну потужність.
2. 02Визначити потрібну швидкість.
3. 03Визначити кількість полюсів.
4. 04Оцінити момент навантаження.
5. 05Визначити інерцію агрегату.
6. 06Проаналізувати пуск.
7. 07Вибрати тип ротора.
8. 08Вибрати систему збудження.
9. 09Визначити потребу в компенсації реактивної потужності.
10. 10Вибрати напругу.
11. 11Визначити спосіб керування.
12. 12Перевірити потребу в частотному перетворювачі.
13. 13Вибрати систему охолодження.
14. 14Урахувати монтажне положення.
15. 15Визначити ступінь захисту.
16. 16Урахувати вибухонебезпечність.
17. 17Вибрати підшипники.
18. 18Передбачити датчики.
19. 19Розрахувати стійкість і перевантаження.
20. 20Передбачити сервісне обслуговування.

Захист синхронного двигуна може включати:

• максимальний струмовий і диференційний захист;
• захист від замикання на землю;
• тепловий захист статора та ротора;
• захист від втрати збудження та від випадіння із синхронізму;
• захист від затяжного пуску та блокування ротора;
• захист від несиметрії фаз, зниженої напруги та перенапруги;
• контроль температури підшипників, вібрації, охолодження, щіткового апарату, діодів та ізоляції ротора.

Системи моніторингу можуть застосовувати датчики Pt100/Pt1000, термопари, PTC, датчики вібрації, осьового переміщення, повітряного зазору, струму збудження, напруги вала, часткових розрядів, витрати води, тиску оливи та положення ротора.

При технічному обслуговуванні регулярно контролюють струми статора, струм і напругу збудження, активну та реактивну потужність, cos φ, температуру статора та ротора, підшипники, вібрацію, щітки, кільця, діоди, систему охолодження, опір ізоляції, повітряний зазор, фундамент, центрування та роботу регулятора.

• виробник, тип машини, заводський номер;
• потужність, напруга, струм, частота, швидкість, кількість полюсів, cos φ;
• струм і напруга збудження, тип збудника, тип ротора;
• обмотувальні дані статора, дані полюсних котушок;
• результати перевірки демпферної клітки, діодів, контактних кілець і щіток;
• результати контролю сердечника та балансування, дані підшипників;
• повітряний зазор, опір ізоляції, активні опори;
• імпульсні випробування, випробування підвищеною напругою;
• струм холостого ходу, реактивна потужність, вібрація, температура;
• результат входження в синхронізм і висновок.

• Чим синхронний двигун відрізняється від асинхронного?Незабаром
• Що таке синхронна швидкість?Незабаром
• Що таке кут навантаження?Незабаром
• Як працює безщіткове збудження?Незабаром
• Як перевірити обертові діоди?Незабаром
• Що таке демпферна обмотка?Незабаром
• Що таке втрата збудження?Незабаром
• Що таке V-подібні характеристики?Незабаром
• Що таке синхронний компенсатор?Незабаром
• Як ремонтують полюсні котушки?
• Як ремонтують демпферну клітку?
• Як перемотують синхронні ротори?
• Як виконується балансування ротора?
• Як діагностують повітряний зазор?
• Як влаштований турбогенератор?
• Як влаштований гідрогенератор?

ТОВ ВКФ «Електропромремонт» виконує комплексну діагностику, ремонт, перемотування та випробування синхронних електричних машин промислового призначення.

До складу робіт можуть входити:

• приймальна діагностика, розбирання, дефектація, аналіз причин аварії;
• перевірка статора, ротора, системи збудження;
• контроль контактних кілець, щіткового апарату та безщіткового збудника;
• контроль обертових діодів і демпферної клітки, перевірка кріплення полюсів;
• контроль повітряного зазору;
• перемотування статора, виготовлення статорних котушок, ремонт високовольтної ізоляції;
• перемотування полюсних котушок, виготовлення котушок збудження;
• відновлення міжполюсних з’єднань, ремонт демпферних стрижнів і короткозамикальних сегментів;
• ремонт контактних кілець, проточування та шліфування, ремонт щіткотримачів;
• ремонт обмотки збудника, заміна обертових діодів, ремонт обмотки ротора;
• вакуумне та вакуум-тискове просочення, ремонт активної сталі, перевірка сердечника;
• ремонт вала, відновлення посадкових місць, ремонт підшипникових щитів і стоякових підшипників;
• відновлення вкладишів, заміна підшипників, відновлення ізоляції підшипникових вузлів;
• ремонт системи змащування, вентилятора, теплообмінників, динамічне балансування;
• монтаж температурних датчиків, вимірювання опору ізоляції та активного опору;
• імпульсні міжвиткові випробування, випробування підвищеною напругою;
• контроль полярності полюсів, перевірка діодів і входження в синхронізм;
• контроль струму збудження, вимірювання коефіцієнта потужності та реактивної потужності;
• вібраційні та температурні випробування, підготовка ремонтного протоколу.

Синхронний електродвигун — це електрична машина змінного струму, у якій ротор у сталому режимі обертається точно зі швидкістю магнітного поля статора. Його головною особливістю є відсутність робочого ковзання. Електромагнітний момент створюється завдяки взаємодії обертового поля статора та магнітного поля ротора; при зміні механічного навантаження змінюється не швидкість, а кутове положення ротора відносно поля статора.

Синхронні двигуни мають важливі переваги:

1. 01Точна постійна швидкість.
2. 02Високий ККД.
3. 03Можливість роботи з високим коефіцієнтом потужності.
4. 04Можливість компенсації реактивної потужності.
5. 05Ефективність у великих низькошвидкісних приводах.
6. 06Можливість точного частотного та позиційного керування.

Водночас така машина потребує контролю статорної обмотки, полюсних котушок, демпферної клітки, системи збудження, контактних кілець, щіток, обертових діодів, повітряного зазору, балансування, підшипників, системи охолодження, регулятора збудження та захисту від втрати синхронізму.

Заміна підшипників без перевірки повітряного зазору, перемотування статора без діагностики ротора або ремонт збудження без випробування входження в синхронізм не забезпечують прогнозованої надійності.

Повноцінний ремонт повинен включати:

• визначення першопричини несправності;
• комплексну дефектацію;
• перевірку статора, полюсів, демпферної клітки;
• діагностику збудника та перевірку діодів;
• відновлення механічної геометрії та балансування;
• електричні випробування та налагодження збудження;
• перевірку синхронної роботи;
• документування результатів.

Відмова від відповідальності

Стаття має загальний інформаційний характер. Конкретний вибір синхронного двигуна, системи збудження, способу пуску, захисту, обмотувальних даних, струму ротора, способу охолодження та технології ремонту повинен визначатися на підставі документації виробника, заводських креслень, номінальної таблички, електромагнітного розрахунку, схеми системи збудження, характеристик механізму, умов мережі, фактичного режиму роботи, умов навколишнього середовища, вимог вибухозахисту, застосовних стандартів і результатів професійної діагностики.

Без інженерного обґрунтування не допускається змінювати кількість витків статора чи полюсів, переріз провідника, полярність, схему збудження, встановлювати діоди з іншими параметрами, збільшувати струм ротора чи швидкість, змінювати повітряний зазор, конструкцію демпферної клітки, систему охолодження, матеріали постійних магнітів або налаштування захисту, а також експлуатувати машину без захисту від втрати збудження та синхронізму.

Роботи з високовольтними, вибухозахищеними, високошвидкісними, магнітними та великогабаритними синхронними двигунами повинні виконуватися кваліфікованим персоналом із застосуванням спеціальної оснастки, контрольованих технологій, повірених засобів вимірювання та відповідних випробувальних установок.