Как быстро обнаружить электрические неисправности в трехфазных двигателях с фазным ротором?

Для инженеров по техническому обслуживанию и операторов предприятий неожиданный отказ двигателя означает простой производства, потерю доходов и дорогостоящий аварийный ремонт. Трехфазные двигатели с фазным ротором представляют собой уникальные проблемы диагностики, поскольку их электрические системы включают как обмотки статора, так и цепь ротора с внешним сопротивлением. Понимание того, как систематически выявлять электрические аномалии, может сократить время устранения неполадок с часов до минут. В этом руководстве представлен структурированный подход к выявлению распространенных неисправностей электрооборудования с использованием практических методов тестирования и четких диагностических критериев.

Длиннохвостые ключевые слова с большим количеством запросов

Следующие пять ключевых слов с длинным хвостом представляют собой то, что ищут специалисты по техническому обслуживанию при диагностике этих типов двигателей:

• Устранение неисправностей контактного кольца двигателя с фазным ротором
• Испытание сопротивления изоляции трехфазного двигателя с фазным ротором
• Причины искрения щеток двигателя с фазным ротором
• Процедура испытания трехфазного двигателя с фазным ротором без нагрузки
• проверка целостности обмотки ротора двигателя с фазным ротором

Понимание электрической архитектуры

Почему двигатели с фазным ротором требуют специализированной диагностики

Трехфазные двигатели с фазным ротором принципиально отличаются от асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Ротор содержит обмотки, соединенные с контактными кольцами и внешним сопротивлением. Такая конструкция обеспечивает плавное управление скоростью и высокий пусковой момент, но создает дополнительные точки отказа. Электрическая система включает в себя три отдельные цепи: обмотку статора, обмотку ротора и сеть внешнего сопротивления. Каждая схема требует особых подходов к тестированию.

Электрические аномалии обычно проявляются в виде одного из четырех симптомов: чрезмерное потребление тока, ненормальная вибрация, перегрев или невозможность запуска. Диагностический подход должен выявить, какая цепь содержит неисправность. Бригады технического обслуживания часто тратят время, рассматривая двигатели с фазным ротором как стандартные асинхронные двигатели, упуская из виду уникальные характеристики цепи ротора.

Систематический диагностический процесс

Шаг первый: Визуальная и эксплуатационная оценка

Прежде чем применять испытательные инструменты, технические специалисты должны провести тщательный визуальный осмотр. Этот шаг часто выявляет очевидные проблемы, которые могут быть упущены при электротестировании. Осмотр должен быть сосредоточен на узле контактных колец, щеточном механизме и внешних соединениях.

К основным визуальным показателям относятся:

• Характер износа щеток и постоянство натяжения пружины
• Состояние поверхности контактного кольца и наличие искрения
• Скопление угольной пыли вокруг держателей щеток.
• Ослабленные клеммные соединения на внешнем блоке резисторов.
• Изменение цвета, указывающее на перегрев концов обмотки.

Шаг второй: электрическая изоляция и проверка безопасности

Процедуры безопасности должны предшествовать любым электрическим испытаниям. Двигатель требует полной изоляции от источника питания. Применяются процедуры блокировки и маркировки. После изоляции технические специалисты должны проверить нулевое напряжение на клеммах двигателя с помощью калиброванного мультиметра. Цепь внешнего сопротивления также должна быть отключена, чтобы изолировать обмотку ротора от внешних компонентов.

Локализация неисправности обмотки статора

Проверка сопротивления изоляции

Ухудшение изоляции обмотки статора представляет собой один из наиболее распространенных видов отказов в электрооборудовании. трехфазные двигатели с фазным ротором . Проверка сопротивления изоляции с помощью мегомметра дает первую диагностическую точку. При испытании применяется напряжение постоянного тока, обычно 500 В или 1000 В, в зависимости от номинала двигателя, между каждой фазой и землей, а также между фазами.

Допустимые значения зависят от напряжения и размера двигателя, но, как правило, для двигателей с напряжением менее 1000 В требуется значение выше 5 МОм. Показания ниже 1 МОм указывают на наличие влаги или загрязнений, требующих высушивания. Показания, приближающиеся к нулю, указывают на замыкания на землю, требующие ремонта обмотки.

Сравнение сопротивления обмоток

Измерения фазового сопротивления статора с помощью низкоомного омметра позволяют выявить межвитковые замыкания и проблемы с подключением. Все три фазы должны иметь почти одинаковые значения сопротивления. Отклонение, превышающее 2 процента между фазами, указывает на проблему. В следующей таблице приведены рекомендации по интерпретации измерений сопротивления.

Диагностика цепи ротора

Проверка контактного кольца и щетки в сборе

Схема ротора в трехфазные двигатели с фазным ротором включает обмотку ротора, контактные кольца, щетки и внешнее сопротивление. Плохой контакт щеток является причиной примерно 40 процентов неисправностей цепи ротора. Техники должны проверить давление пружины щетки, обычно от 1,5 до 2,5 кг на квадратный сантиметр, в зависимости от класса щетки. Неравномерный износ или вибрация указывают на механические проблемы с поверхностью контактного кольца.

Проверка поверхности контактного кольца требует медленного вращения двигателя. Концентрические кольца, канавки или питтинги указывают на повреждение дугой. Небольшое изменение цвета является нормальным явлением, но посинение указывает на чрезмерную температуру из-за длительного искрения. Шероховатость поверхности, превышающая 0,8 микрометра Ra, требует шлифовки.

Целостность и сопротивление обмотки ротора

Обмотка ротора требует проверки целостности цепи между каждым контактным кольцом. Три фазы ротора должны иметь одинаковые значения сопротивления. Разомкнутые цепи указывают на поломку стержней ротора или нарушение соединения между обмоткой и контактными кольцами. Короткие замыкания между фазами ротора указывают на нарушение изоляции внутри ротора.

Форумы проверка целостности обмотки ротора двигателя с фазным ротором Технические специалисты также должны проверить сопротивление изоляции между обмоткой ротора и сердечником ротора. Значения ниже 1 МОм указывают на влажность или загрязнение. Значения, близкие к нулю, указывают на замыкание на землю, требующее снятия ротора для ремонта.

Проверка цепи внешнего сопротивления

Систематическое тестирование компонентов

Внешняя цепь сопротивления включает в себя резисторы, контакторы и соединительные кабели. Каждый компонент требует индивидуального тестирования. Значения резисторов должны соответствовать характеристикам производителя для каждой позиции ступени. Контакторы требуют проверки на предмет наличия изъянов на контактах и ​​правильной работы. Кабели не должны иметь повреждений изоляции и иметь надлежащую целостность.

В следующей таблице сравниваются нормальные и ненормальные результаты во время тестирования внешней цепи.

Тестирование без нагрузки для окончательной проверки

Контролируемые процедуры запуска

После завершения всех электрических испытаний контролируемый пуск на холостом ходу обеспечивает окончательное подтверждение. Схема ротора должна включать все ступени внешнего сопротивления. Технические специалисты контролируют ток на всех трех фазах статора во время ускорения. Сбалансированные токи и плавное ускорение указывают на успешный ремонт. Любой необычный шум, вибрация или дисбаланс тока требует возвращения к диагностическому процессу.

Для трехфазный двигатель с фазным ротором, процедура испытания без нагрузки , ротору необходимо дать возможность достичь полной скорости при закороченном внешнем сопротивлении. Показания тока на холостом ходу обычно составляют от 25 до 40 процентов от тока полной нагрузки. Более высокие показания указывают на проблемы с магнитной цепью или оставшиеся проблемы с обмоткой.

Часто задаваемые вопросы

Что вызывает искрение в двигателях с фазным ротором?

Щетка искрит трехфазный двигатели с фазным ротором обычно является результатом одной из трех основных причин. Во-первых, механические проблемы включают неравномерность контактных колец, неправильное давление щетки или неправильный выбор класса щетки. Во-вторых, электрические проблемы включают в себя разомкнутые цепи в обмотке ротора или цепи внешнего сопротивления, которые заставляют ток искать альтернативные пути. В-третьих, факторы окружающей среды включают накопление углеродистой пыли, которая создает пути следования между фазами. Устранение неисправностей следует начинать с проверки поверхности контактных колец и проверки давления щеток, прежде чем переходить к электрическим испытаниям.

Как провести испытание сопротивления изоляции двигателя с фазным ротором?

Проверка сопротивления изоляции трехфазные двигатели с фазным ротором требует отдельных испытаний цепей статора и ротора. Что касается статора, отсоедините все провода, закоротите каждую фазу и проверьте соединение между фазами и землей с помощью мегаомметра при напряжении 500 В или 1000 В. Что касается ротора, отсоедините внешнее сопротивление, замкните вместе три контактных кольца и проверьте соединение между закороченными кольцами и валом ротора. Во время испытаний ротор должен быть неподвижен. Показания должны быть скорректированы с учетом температуры с использованием таблиц производителя. Минимально допустимые значения зависят от напряжения двигателя, но обычно превышают 5 МОм для низковольтных двигателей.

В чем разница между испытанием двигателя с короткозамкнутым ротором и двигателем с фазным ротором?

В двигателях с короткозамкнутым ротором для проверки подлежат только обмотки статора. трехфазные двигатели с фазным ротором требуют проверки цепей статора и ротора. Испытания короткозамкнутого ротора ограничиваются визуальным осмотром и проверкой воздушного зазора. Двигатели с фазным ротором требуют проверки целостности обмотки ротора, баланса сопротивлений и проверки сопротивления изоляции. Кроме того, двигатели с фазным ротором требуют проверки контактных колец и щеток, а также проверки цепи внешнего сопротивления. Эта сложность делает диагностику двигателя с фазным ротором более трудоемкой, но также предоставляет больше возможностей для профилактического обслуживания до того, как произойдет катастрофический отказ.

Ссылки

• Стандарт IEEE 43-2013. (2013). Рекомендуемая IEEE практика испытания сопротивления изоляции электрооборудования. IEEE, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
• НЕМА МГ-1-2021. (2021). Двигатели и генераторы. Национальная ассоциация производителей электротехники, Росслин, Вирджиния.
• Ассоциация по обслуживанию электрооборудования. (2019). Техническое руководство EASA. EASA, Сент-Луис, Миссури.
• Чепмен, SJ (2020). Основы электромашиностроения. McGraw-Hill Education, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
• Стандарт IEEE 112-2019. (2019). Стандартная процедура испытаний IEEE для многофазных асинхронных двигателей и генераторов. IEEE, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.