Практически на всех промышленных предприятиях работают маленькие трудяги — асинхронные электродвигатели, и своевременная диагностика с обслуживанием это необходимая часть жизни предприятия. Не секрет что в зависимости от правильности и своевременности их обслуживания стоит и безаварийность. Цель этих статей, это раскрытие всех аспектов диагностики электрических машин и агрегатов.
В первой части описывается стендовое оборудование применяемое при диагностики асинхронных электродвигателей.
Во второй и третей части описывается методика проверки электродвигателей и их испытания.
При ремонте и обслуживании технологического оборудования довольно распространённой задачей является проверка асинхронного электродвигателя, входящего в состав этого оборудования. И тут приходит на помощь интернет, который даёт ворох ненужной, а иногда и противоречивой информации. В интернете всё способы делятся, как правило, на две школы: дедовско-коммунистический способ и академически-современный.
Дедовско-коммунистический способ предполагает самую примитивную проверку, которую можно придумать. То есть включить на «холостую», вал крутится, значит работает. Однако, при повреждении «беличьей клетки» или прогорании железа статора бракованный двигатель «покажет» себя лишь после установки и начала работы оборудования. Это создаст дополнительную работу, просто оборудования и траты.
Академически-современный подход напротив заставит обвешать электродвигатель кучей лабораторного оборудования, даст ворох нужных показаний, массу вычислений и интегрирований, что на корню убьёт весь смысл проверки. Да и на предприятии вряд ли кто-то позволит проверять один электродвигатель неограниченное количество времени. Как правило, такого специалиста на предприятии нет, из-за того, что это дорого и бессмысленно.
Измерение сопротивления холодной обмотки
Сопротивление обмотки электродвигателя – это один из индикаторов его здоровья, а оно хоть и железное, но иногда и шалит. Самый распространенный совет в интернете, куда большинство людей обращаются, с запросом «как проверить электродвигатель» — это измерить его сопротивление мультиметром, что не лишено смысла для двигателей до 3-5 кВт. Но данной ситуации остается неучтенным один важный момент, при увеличении мощности сопротивление обмоток падает, и при мощности 10 кВт и выше даже хороший мультиметр покажет практически нулевое значение. Что делать? В этом случае поможет милиомметр – прибор для измерения малых, ниже одного ома сопротивлений. Это хоть и недешевый прибор, однако его функциональность с лихвой окупится. Схема с четырех проводной системой измерения этому прибору необходима для того чтобы нивелировать сопротивление проводов от объекта измерения до самого прибора.
Первое на что надо обратить внимание при измерении сопротивления обмоток, симметричность сопротивления по всем фазам, она должна находиться в пределе 5% в большую или меньшую сторону, второе это адекватность сопротивления мощности электродвигателя, довольно подозрительно, когда у двигателя мощностью 25 кВт сопротивление ом 100, или у 180 ваттного электродвигателя 10 ом. Как правило, на любой электродвигатель данные о сопротивлении обмотки можно найти в справочниках и паспортах к ним.
Измерять сопротивление желательно при комнатной температуре и полностью разобранной схеме, то есть необходимо снять все перемычки в клеммной коробке исключая таким образом одновременного «прозвона» всех фаз.
И в дополнении о двухскоростных асинхронных электродвигателях, их обмотка устроена похитрее односкоростных электродвигателей, и все обмотки «прозваниваются» между собой даже на полностью исправном электродвигателе.
Проверка температуры подшипников
Температура подшипников показывает насколько хорошо они справляются с основной своей задачей – уменьшение трения. В ГОСТ 183-86 указана предельная температура подшипников качения 100 °С, но на практике такие значения температур редко встречаются. Так как при таких температурах начинаются окислительные процессы даже в высококачественных смазочных материалах, и они безвозвратно теряют свои свойства. Реальные температуры должны лежать в пределах 50-60 °С.
Рекомендуется проверять температуру подшипниковых щитов электродвигателя после как минимум 20 минут работы без нагрузки или 10-12 минут с полной нагрузкой на валу. Если подшипниковые щиты нагрелись до 45 °С, то вероятно подшипники необходимо заменить. Так же необходимо учитывать материал подшипникового щита, алюминий или чугун. Естественно, что алюминиевый щит имеет высокую теплопроводность и рабочая температура там установится гораздо быстрее.
Также необходимо учитывать, что в высокоскоростных асинхронных электродвигателях нагрев подшипников так же может происходить из-за неподходящей смазки, которая слишком густая.
Измерение вибрация подшипников
Измеряя вибрацию подшипников при проверке электродвигателя можно определить степень износа подшипникового узла. Для этого используется специальный прибор – виброметр, по его показаниям возможно определить и остаточный ресурс подшипников. Для асинхронных электродвигателей выше 5 кВт измерения вибрации подшипников является обязательной процедурой и должна проводиться ежегодно.
Виброметр состоит из измерительной головки, которая приживается к подшипниковому щиту и самого прибора где выводятся показания. Помощью этого прибора можно предотвратить очень много поломок электродвигателя, не вспоминая о нем только когда он сгорел. На шумном производстве очень вероятно пропустить тот момент, когда электродвигатель еще можно спасти только заменой подшипников.
Проверка электродвигателя на нагрев
Любое электрическое устройство имеет коэффициент полезного действия, который характеризуется отношением затраченной к полезной энергии. Асинхронный электродвигатель не исключение и вся та энергия, которая пошла не в работу уходит в тепло. Нагрев электродвигателя необходимо проверять при полной нагрузки на валу.
В первую очередь необходимо обратить внимание на равномерность нагрева всего статора, если нагревается один из боков, то это серьезный повод задуматься о его исправности. Возможно в одной из обмоток есть коротко замкнутые витки или повреждена изоляция одной из обмоток и двигатель доживает последние дни.
Обмотка современного асинхронного электродвигателя может выдержать очень большую температуру, внимательно изучите заводскую табличку и там обязательно должен быть указан класс нагревостойкости.
Большинство современных электродвигателей выпускаются с классом нагревостойкости F и гораздо реже встречаются A и B. Так что нагрев статора до 85-90 °С в процессе работы является вполне допустимым. Однако если температура окружающей среды выше 40 °С, то необходимо снизить нагрузку на валу до 90% для увеличения срока службы.
Измерение сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции
Один из важных параметров электродвигателей – это сопротивление изоляции которое отражает качество изоляции и наличие механических повреждений. Проверяя электродвигатель очень важно иметь информацию о состоянии лакового слоя обмоток, низкое значение этого параметра говорит об увлажнённой обмотке или нарушениях в межвитковой изоляции. В правилах устройства электроустановок (ПУЭ) определена нижняя граница допустимого сопротивления в 0,5 мОм или 500 кОм. При меньшем сопротивлении электродвигатель рекомендуется просушить и провести повторные замеры. Если сопротивление после интенсивной просушки не увеличивается, то это указывает на плохое качество изоляции и двигатель необходимо отправить в ремонт.
Согласно ГОСТ Р 53472-2009 необходимо измерять коэффициент абсорбции, но что это за зверь и в каких лесах он водится? Все просто до безобразия, коэффициент абсорбции – это степень увлажнённости обмоток, которую необходимо измерять как в новых электродвигателях, так и прошедших ремонт. Сначала берутся показания после 15 секунд приложения испытательного напряжения и после 60 секунд, значение сопротивления после 15 секунд измерения делится на значение после 60 секунд. Если полученный коэффициент менее 1.3, то это говорит об увлажненной изоляции и асинхронный электродвигатель перед дальнейшими испытаниями необходимо просушить. Больший коэффициент характеризует хорошую изоляцию.
Все проверки изоляции асинхронного электродвигателя следует проводить мегомметром на 500 вольт.
