Технология проведения электроизмерений при проверке и наладке трехфазного асинхронного электродвигателя.

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НЕИСПРАВНОСТИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
1.1. Межвитковые замыкания
Выход из строя электродвигателя зачастую связан с механическими неисправностями приводов, редукторов и т.п. устройств. Но чуть меньше половины отказов приходятся на межвитковое замыкание обмоток электродвигателя. Оно происходит по причине нарушения изоляции. В результате происходит короткое замыкание нескольких витков. Если первые неисправности можно уменьшить или устранить на этапе профилактических работ, то витковое замыкание предсказать невозможно.
Факторов, влияющих на появление межвиткового замыкания электродвигателя может быть несколько. Рассмотрим основные причины, почему оно возникает:
Самая распространенная неисправность, при которой происходит пробой обмоток, это перегрузка двигателя. Она может возникнуть при выходе из строя механических деталей. Например, заклинил подшипник ротора, возникла неисправность в транспортере, редукторе или другом механизме. В результате по обмоткам протекает повышенный ток, что приводит к перегреву проводов и разрушению изоляции. Происходит короткое замыкание (КЗ) между витками.
При изготовлении на заводе допустили брак. Это случается не часто, но не исключено. В процессе эксплуатации изоляция трескается. Обмотка повреждается, происходит межвитковое замыкание.
Во время ремонта был нарушен технологический процесс. Обмотка получилась очень тугой. В процессе работы электродвигатель нагревается, витки расширяются. Из-за туго намотанной электрообмотки, расширение невозможно. Лак на проводах повреждается, происходит межвитковое замыкание.
В результате неправильного хранения в двигатель попадает вода, что может привести к пробою изоляции.
С такой неисправностью электродвигатель долго работать не сможет. Произойдет дальнейший нагрев обмотки. Последствия такой неисправности приводят к выходу двигателя из строя. Поэтому важно вовремя определить неисправность, и принять меры по ее устранению.
Основным признаком возникновения межвиткового замыкания является неравномерный нагрев корпуса. Это происходит по причине повышенного потребления тока одной (неисправной) обмотки. Если возник перегрев одной части корпуса, то двигатель необходимо обесточить и выполнить диагностику.
1.2 Обрыв обмоток электродвигателя
К электрическим неполадкам относятся: внутренние обрывы в обмотке статора или ротора, обрыв в питающей сети, нарушения нормальных соединений в пусковой аппаратуре.
При обрыве обмотки статора в нем не будет создаваться вращающееся магнитное поле, а при обрыве в двух фазах ротора в обмотке последнего не будет тока, взаимодействующего с вращающимся полем статора, и двигатель не сможет работать. Если обрыв обмотки произошел во время работы двигателя, он может продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но скорость вращения сильно понизится, а сила тока настолько увеличится, что при отсутствии максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора.
В случае соединения обмоток двигателя в треугольник и обрыва одной из его фаз двигатель начнет вращаться, так как его обмотки окажутся соединенными в открытый треугольник, при котором образуется вращающееся магнитное поле, сила тока в фазах будет неравномерной, а скорость вращения — ниже номинальной. При этой неисправности ток в одной из фаз в случае номинальной нагрузки двигателя будет в 1,73 раза больше, чем в двух других. Когда у двигателя выведены все шесть концов его обмоток, обрыв в фазах определяют мегаомметром. Обмотку разъединяют и измеряют сопротивление каждой фазы.

1.3 Пробой изоляции на корпус
Пробои изоляции обмоток на корпус чаще всего возникают при значительном понижении сопротивления изоляции, но могут также появиться при механических повреждениях изоляции, межвитковых замыканиях в катушках, замыкании между двумя изолированными проводниками или старении изоляции.
Пробой изоляции обмотки ротора на корпус приводит к медленному увеличению частоты вращения при пуске асинхронного двигателя. Ротор сильно нагревается даже при небольшой нагрузке. К тем же явлениям приводит нарушение изоляции между контактными кольцами и валом ротора.
Пробой изоляции обмотки фазы двигателя, приводит к перегоранию предохранителя на этой фазе.
Для предотвращения пробоя изоляции статориых обмоток в лобовых частях и в местах соединений должны быть выдержаны определенные расстояния между головками обмотки, межгрупповыми соединениями и щитами.
Во избежание пробоя изоляции обмотки ротора, прежде чем отключить или включить резервный возбудитель, необходимо снимать с него возбуждение до нуля. Для этого вблизи места сушки необходимо иметь шунтовой реостат или хотя бы телефон, по которому можно было бы потребовать снятия напряжения.
В эксплуатации наблюдаются пробои изоляции обмоток статоров при коротких замыканиях на шинах генераторного напряжения, при несинхронных включениях машин, самосинхронизации и в других случаях, когда изоляция подвергается ненормальным механическим воздействиям или вскоре после этого. Анализ причин повреждений изоляции показывает, что повреждения изоляции происходят вследствие общего ослабления и износа изоляции или наличия в ней местных дефектов.

ВВЕДЕНИЕ
В современной промышленности широко используются самый эффективный и дешевый вид электродвигателя- асинхронный трехфазный электродвигатель. Данная электрическая машина используется в различных станках, грузоподъемных машинах. Простота конструкции и исполнения обеспечили широкое применение данного вида электрических машин.
Асинхронный электродвигатель (также Асинхронная машина) - электрический двигатель переменного тока, частота вращения ротора которого не равна (в двигательном режиме меньше) частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора.
Асинхронные электродвигатели, хотя и являются довольно простыми и надежными механизмами, но в результате неправильной эксплуатации, тяжелых погодных условий и отклонения параметров питающей сети от номинальных могут выходить из строя.
Все неисправности электродвигателей с короткозамкнутым и фазным ротором можно разделить на две основные группы: механические и электрические.
К механическим неисправностям относятся дефекты в корпусе двигателя, крыльчатке вентилятора, ослабление крепления обмоток статора, деформация вала ротора, износ подшипников.
Наиболее частое механическое повреждение, это безусловно проблема, связанная с подшипниками. Типичными признаками износа подшипников являются увеличение шума при работе двигателя и возникновение вибрации, в следствии чего двигатель начинает сильнее греться.
К электрическим повреждениям можно отнести межвитковые замыкания, обрыв обмоток, пробой изоляции на корпус, снижение сопротивления изоляции, повреждение изоляции, нарушение контактов и соединений, нарушение изоляции магнитопроводов, износ щеток, повреждение контактных колец.
Для электрических замеров понадобятся мультиметр и мегаомметр.
Мультиметром можно определить целостность состояния обмоток статора, напряжение питающей сети, наличие всех трех фаз. Но проверить сопротивление изоляции обмоток им не получится. Для этого необходим мегаомметр. Он измеряет сопротивление, прикладывая к тестируемому объекту повышенное напряжение. По нормам сопротивление изоляции обмоток между собой и относительно корпуса двигателя должно быть не менее 0,5 Мом. Если сопротивление меньше, но не близко к нулю, двигатель можно попробовать просушить. Для этого извлекаем ротор из двигателя и вставляем вместо него мощную лампу накаливания. После просушки снова делаем замеры. Если же сопротивление равно или близко нулю — это уже короткое замыкание, сушка в данном случае не поможет.
Межвитковое замыкание можно примерно определить, замерив омметром сопротивление всех обмоток двигателя. Различия в замерах не должны превышать 2%. Также межвитковое замыкание можно определить с помощью простого металлического шарика — для этого необходимо разобрать двигатель, вытащить ротор и подать на обмотки пониженное напряжение, не более 40 В. Кидаем шарик в стартер и он начинает вращаться по кругу внутри стартера. Если шарик прилипает к одному месту, значит в этом месте есть межвитковое замыкание.

Асинхронные электродвигатели переменного тока имеют огромное значение для промышленности, они неприхотливы, надежны, имеют большую долговечность и более просты по устройству и более дешевы чем электродвигатели постоянного тока. Недостатки электродвигателей устраняются при помощи различных модификаций, таких как двухклеточный ротор и глубокий паз на роторе и другими.
На мой взгляд, полноценного заменителя электродвигателей переменного тока в настоящее время не существует.
В заключение следует отметить, что в рассматриваемой работе в полной мере освещены методы и способы, также оборудование для измерений сопротивления изоляции обмоток, проверки на наличие межвиткового замыкания и замыкания на корпус.
Были описаны наиболее часто применяемые способы проверки изоляции обмоток, проверки наличия короткого замыкания на корпус и межвиткового замыкания.
Описаны метод амперметра- вольтметра, мостовой метод и электрические измерения с помощью мегаомметра.
Основная цель диагностики- предупреждение неисправностей, которые могут возникнуть в ходе эксплуатации, обеспечение надежной и бесперебойной работы. Для этого следует регулярно контролировать работу двигателя, чтобы своевременно определить неисправности. Электрические измерения главная часть диагностики асинхронных электродвигателей.