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.
Измерение мощности и силы тока на холостом ходу
Включение электродвигателя в сеть на «холостом ходу» это такая проверка, которую надо проводить после измерения сопротивления изоляции. При первом включении необходимо остерегаться прямой подачи напряжения из сети в электродвигатель, так как немалые пусковые токи могут сильно навредить обмоткам. Большой пусковой момент вполне способен опрокинуть незакрепленный электродвигатель, согласитесь мало приятного, когда огромная «железка» катается по полу. Самый оптимальный способ такого запуска, это пуск через устройство плавного запуска (УПЗ) или через индукционный регулятор напряжения на соответствующую мощность. Хорошую альтернативу индукционному регулятору может составлять трехфазный ЛАТР.
При первом запуске обязательно нужно контролировать ток во всех фазах и внимательно следить за его симметрией, допускается отклонение не более 5% одной из фаз, с учетом симметрии напряжения в сети. Очень полезны показания такого прибора как ватт/варметр, при отсутствии нагрузки на валу как правило активная энергия составляет 10-15% от паспортных данных на электродвигатель, а реактивная напротив достигает иногда 75% от полной мощности электродвигателя. Это происходит потому что, электродвигатель преимущественно индукционный аппарат и без отбора мощности потери на реактивную энергию у него велики. Однако если активная энергия превышает реактивную на «холостом ходу», это говорит о серьезных проблемах в электродвигателе и скорее всего его необходимо ремонтировать.
Согласно ГОСТ Р 53472-2009 рекомендованное время работы на «холостом ходу» составляет не менее 15 минут, в течении которых также необходимо определить шумовые характеристики подшипников и их нагрев.
Измерение мощности и силы тока под нагрузкой
Следующим этапом является измерение мощности и силы тока под нагрузкой. На валу создаётся нагрузка аналогичная рабочим характеристикам электродвигателя с помощью специального нагрузочного устройства или генератора соединённого с валом электродвигателя. При этом внимательно сравниваются показания амперметров и ватт/варметров с паспортными данными на электродвигатель. Желательно сравнить и коэффициент мощности с паспортными данными электродвигателя, заметное увеличение коэффициента мощности укажет на некачественный ремонт обмоток или недостаточную нагрузку на валу.
Проверка электродвигателя под нагрузкой очень важный этап, который невозможно пройти без специализированного стенда для проверки электродвигателя в комплекте с механическим нагрузочным устройством. Особые требования предъявляются к измерительным приборам, которые должны иметь класс точности не менее 0.5, что недостижимо с обычными щитовыми, стрелочными приборами.
Время проверки в этом режиме должно составлять не менее 20 минут, до полного установления баланса температуры электродвигателя. Данное испытание желательно совместить с проверкой на нагрев и скольжение. Скольжение – это разница между электрической частотой вращения и механической, она проверяется с помощью тахометра и должна укладываться в паспортные значения на данный электродвигатель.
Испытание повышенным напряжением
Для испытания повышенным напряжением необходим плавно регулируемый источник, индукционный регулятор или автотрансформатор на максимальное напряжение до 450 вольт. Испытание необходимо проводить в режиме «холостого хода», так как работа электродвигателя происходит во внештатном режиме. Самая оптимальная схема данной проверки – это ступенчатое увеличение напряжения на 10 вольт через каждые 5 минут работы, обязательно контролируя нагрев статора дистанционно с помощью пирометра или встроенного в обмотки датчика. Согласно ГОСТам электродвигатель должен выдерживать увеличение напряжения до 10-15% без выхода в аварийный режим по температуре. Максимальное напряжение, которое допускается длительно прилагать к общепромышленному электродвигателю равно 450 в.
Испытание повышенным напряжением нельзя повторять более 2 раз в час, иначе возможно повреждение обмотки из-за частых циклов нагрева и охлаждения. При испытании старых версий электродвигателей максимальное напряжение для испытания необходимо ограничить значением в 440 вольт, по причине старения изоляции.
Испытание пониженным напряжением, опыт «короткого замыкания»
Опыт «короткого замыкания» является еще одной ступенькой при проверке электродвигателя, где при стрессовой нагрузке выявляются слабые места в конструкции. Он основывается на запуске электродвигателя с полностью заторможенным ротором электродвигателя при низком напряжении. Здесь также необходим регулируемый источник электрической мощности, но на напряжение около 100 вольт. Для этого электродвигатель прочно закрепляют на станине стенда и с помощью нагрузочного устройства полностью затормаживают ротор. После подают 100 вольт через индукционный регулятор на клеммы электродвигателя, проверяя такие параметры как ток, реактивная и активная мощность, нагрев статора. Рабочие токи должны быть симметричные по всем фазам, допускается отклонение не более чем в 5%. Реактивная мощность не должна превышать значение активной, то есть коэффициент мощности не должен быть ниже 0,5. Нагрев не должен превышать 80-90 °C после 15 минут после начала испытания.
Во время этого испытания нельзя затормаживать уже вращающийся ротор, это может привести как к поломке испытательного стенда, так и к поломке электродвигателя.
Если нет технической возможности провести опыт «короткого замыкания», то необходимо провести проверку на работоспособность при низком напряжении, хотя это и не дает такой полной картины как опыт «короткого замыкания». В этом случае при проведении поверки на электродвигатель подают напряжение 30 вольт и плавно или ступенчато увеличивают его по 5 вольт, следя за моментом, когда ротор начинает вращаться, обычно это происходит в промежутке 30…50 вольт. В момент раскрутки ротора ток, потребляемый электродвигателем должен падать, если этого не происходить, то в обмотка электродвигателя неисправна.
Дополнительные требования к взрывозащищенным электродвигателям
Взрывозащищенные электродвигатели характеризуются герметичным кожухом, предназначенным для полной изоляции электрической части от окружающей среды. Их применяют в основном там, где возможно образование взрывоопасной смеси газов и твердых веществ с воздухом. И при нарушении герметичности двигатель не представляется использовать по прямому назначению. Следовательно, дополнительно ко всем испытаниям, проводимым на электродвигателях общепромышленного исполнения добавляется испытание, но герметичность согласно ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP).
В основном данное испытание проводится путем погружения электродвигателя в воду под давлением и последующим испытанием на сопротивление изоляции, если оно упало, следовательно, электродвигатель не прошел испытание.
Для взрывозащищенных электродвигателей при испытаниях следует учитывать, что отвод тепла от обмоток сильно затруднен и необходимо выбирать более щадящие методы. Нельзя допускать нагрев электродвигателя более 75 °C продолжительное время, также нельзя проводить испытания без принудительного обдува штатным вентилятором.
