Надежность и неисправности электродвигателей

Неполадки электродвигателей быстро превращаются в экономические потери: остановка электропривода означает простой линии и потери выручки. Ниже — краткая карта рисков: какие поломки встречаются чаще всего, почему они возникают и чем их эффективно устранять.

Все отказы удобно делить на две большие группы, каждая — на ресурсные, эксплуатационные и аварийные случаи:

• Электрические. Возникают там, где контакт появился не там, где нужен, или пропал там, где он обязателен.
• Механические. Связаны с монтажом, перегрузками, износом и нарушением геометрии.

Электрические проблемы: что встречается на практике

• Обрыв проводника в обмотке — резкое падение мощности, выявляется прозвонкой/омметром.
• Замыкание на корпус при слабом заземлении — может не влиять на работу апарата, но опасно для персонала.
• Межвитковое КЗ из-за пробоя изоляции (вибрация, загрязнение) — выявляется по замерам тока, температуры и изменению сопротивления катушек.
• Сдвиг и КЗ между обмотками при нарушении крепления — шум, искрение, резкая потеря тяги.

При неверном подключении обмоток КПД асинхронного двигателя падает, растёт температура, а попытка добрать обороты увеличением подводимой мощности приводит к отказу.

Механические неисправности электродвигателей

Вызваны производственным браком, некачественным монтажом, превышением нагрузок, ослаблением/поломкой крепежа и несоблюдением регламентов обслуживания.

• Проворот ротора на валу из-за брака посадки или вибраций.
• Деформация шпоночного паза, срезание шпонки приводного вала ротора вследствие ослабления затяжки конуса либо ошибки в размерах стопора
• Износ ламелей коллектора и узла щёток щёточных электродвигателей постоянного тока
• Открутившиеся или отклеившиеся постоянные магниты могут попасть между ротором и статором, повредив провод и сердечник.
• Разрушение/проворачивание лопаток крыльчатки охлаждения приводит к перегреву, возможное заклинивание при попадании в мотор.
• Срыв диска энкодера приводит к поломке шагового электродвигателя или прерыванию обратной связи контроля оборотов асинхроника с частотным управлением (АДЧР).
• Подшипники: при разрушении рост вибрации, задевание ротора за статор.

Этому классу неисправностей нужно уделить особое внимание: в системах с частотным регулированием подшипники разрушаются не только от механических воздействий, но и из-за электроэрозии, возникающей от подшипниковых токов. По сути, электрическая причина приводит к механическому повреждению

Электроэрозионное разрушение вала электродвигателя, баббита, опорного и шариковых подшипников

Почему изнашиваются подшипники синхронных и асинхронных электродвигателей

Преждевременный выход подшипников из строя вызывают несколько групп факторов:

• Ошибки монтажа. Ударная посадка «молотком», запрессовка через свободную обойму с передачей усилия через тела качения, несоосность при жестком соединении валов.
• Качество изделий. Использование бракованных или низкоклассных подшипников.
• Нарушение регламента ТО. Несвоевременная очистка и замена смазки, отсутствие контроля герметичности сальников.
• Эксплуатационные перегрузки. Превышение допустимых нагрузок и оборотов, перегрев, повышенная вибрация.
• Электроэрозия. Повреждение дорожек качения и материала вкладышей (например, баббита в подшипниках скольжения турбин) из-за кольцевых подшипниковых токов.

Электрическое происхождение электроэрозии связано с намагниченностью, несимметрией магнитного поля и протеканием паразитных контурных токов в подшипниках из-за высокой скоростьи нарастания фронтов напряжения в тиристорах преобразователей частоты.

Чем больше мощность привода, тем заметнее эффект: в зоне риска — подшипники роторов приводных турбин, металлообрабатывающих станков, конвейеров с ЧРП, компрессоров, вентиляторов, промышленного и пассажирского электротранспорта, а также судовых электроприводов. Итог — простои оборудования и транспорта и связанные с ними экономические потери.

Как снизить риск электроискрового износа:

• Применение электроизолированных подшипников уменьшает токи через узел, однако после 2022 года такие решения заметно подорожали и сроки поставки нестабильны.
• Более надежный и простой способ — организовать отвод токов через заземляющие кольца, они создают устойчивый контакт между ротором/валом и корпусом, шунтируя паразитные токи мимо подшипников и одновременно защищая токосъёмные узлы.

В результате можно обойтись обычными подшипниками без сокращения ресурса, а разрушение дорожек/шариков/роликов/иголок предотвращается.

Меры по предупреждению неисправностей и повышению срока службы электродвигателей

• Правильный монтаж по технологической карте и контроль соосности.
• Регламентное ТО: чистка, смазка, герметичность сальников, подтяжка соединений.
• Диагностика без разборки: теплоконтроль, контроль шума и вибрации.
• Установка защитных устройств: автоматы, термореле, современные частотные преобразователи с мониторингом обрыва фаз, превышения напряжения, тока и крутящего момента.
• Подшипники не ниже нужного класса точности
• Установка заземляющих колец для электродвигателей и устройств заземления ротора как при переходе на обычные подшипники вместо электроизолированных, так и для продления их срока службы.

Отечественные решения

Российская компания ЮВТЕК производит заземляющие кольца и системы отвода токов для роторов любых диаметров; решения внедрены на транспорте и промышленных площадках (угледобыча, нефтегаз, нефтепереработка) и показали рост ресурса подшипников и сокращение простоев.

Системный подход к электроприводам — это меньше аварийных остановок и выше экономическая отдача оборудования. 

Хотите снизить риск аварийных остановок? Наши решения — ваша экономия! Закажите бесплатную консультацию по защите электродвигателя!