Разбиране на дефектите на статора в електрическите двигатели

Преносим балансьор, вибрационен анализатор

Устройства

Преносим балансьор и виброанализатор Balanset-1A

Части

Оптичен сензор (лазерен тахометър)

Пълен комплект за вибрационна диагностика и балансиране от Vibromera, включващ четири вибрационни сензора с кабели, модул за сигнален интерфейс, лазерен тахометър с магнитна стойка, цифрова везна, USB кабел и куфар за носене. Системата е предназначена за балансиране на ротори и наблюдение на състоянието на промишлено оборудване.

Устройства

Магнитна стойка с размер 60 kgf

Части

Динамичен балансьор "Balanset-1A" OEM

Определение: Какво представляват дефектите на статора?

Дефекти на статора са повреди в стационарните намотки и сърцевината на електродвигателите, включително пробив на изолацията, късо съединение между намотки, фазови повреди, заземяване, замърсяване на намотките и повреда на ламинацията. Повредите в статорните намотки представляват 30-40% от всички повреди на двигателите, което ги прави вторият най-често срещан дефект на двигателя след... повреди на лагери. Проблемите със статора създават характерни електромагнитни дисбаланси, които произвеждат вибрация при два пъти по-висока от мрежовата честота (120 Hz за 60 Hz двигатели, 100 Hz за 50 Hz двигатели) и може да бъде открит чрез токов дисбаланс, термовизионно изследване и тестване на изолационното съпротивление.

Разбирането на дефектите на статора е от решаващо значение, защото те често се развиват бавно в продължение на месеци или години, което предоставя възможност за ранно откриване, но могат да прогресират до катастрофална повреда, включваща пожар, обширни повреди на двигателя или рискове за безопасността, ако не бъдат отстранени.

Видове дефекти на статора

1. Повреди на изолацията

Шорти тип „завой-до-завой“

Описание: Изолацията между съседни навивки в една и съща намотка е повредена
Ефект: Късо съединените навивки носят прекомерен ток, създавайки локализирано нагряване
Прогресия: Започва с малко, като постепенно включва повече завои
Откриване: Токов дисбаланс, горещи точки на термовизионни изображения, повишена вибрация 2×f
Най-често срещани: Обяснява по-голямата част от повреди на статора

Фазови повреди

Описание: Повреда на изолацията между различните фази
Ефект: Може да причини незабавно изключване или повреда на двигателя
Тежест: По-тежко от къси панталони от завой до завой
Откриване: Голям токов дисбаланс, може да задейства защитата от свръхток

Заземителни съединения (фаза-рама)

Описание: Изолацията на намотките към рамката на двигателя е повредена
Проблем с безопасността: Може да захранва рамката на двигателя, създавайки опасност от токов удар
Откриване: Защитни изключвания за земно съединение, тестване на изолационно съпротивление
Причини: Стареене на изолацията, замърсяване, механични повреди, влага

2. Физически повреди при навиване

Механични повреди: Повреда на бобините по време на монтаж или поддръжка
Термични щети: Прегряване, влошаване на изолацията и медта
Замърсяване: Масло, химикали или проводим прах върху намотките
Щети от влага: Проникване на вода, причиняващо проследяване и късо съединение
Щети от коронавируса: Високо напрежение, причиняващо йонизация на въздуха и ерозия на изолацията

3. Проблеми с ламинирането

Късо съединение на ламели на сърцевината (намалена ефективност, нагряване)
Повредени или разхлабени ламинации
Изместване или преместване на ядрото
Създава загуби от вихрови токове и горещи точки

Причини за повреди на статора

Термично разграждане

Претоварване: Прекомерен ток, нагряващ намотките отвъд изолационния рейтинг
Блокирано охлаждане: Недостатъчната вентилация ускорява термичното стареене
Температура на околната среда: Високите температури на околната среда намаляват ефективността на охлаждането
Често стартиране: Пускови токове по време на стартиране, създаващи термично напрежение
Живот на изолацията: На всеки 10°C над номиналната температура животът на изолацията се увеличава наполовина

Електрически напрежения

Пренапрежение: Мълнии, преходни процеси в превключването, натоварващи изолацията
Дисбаланс на напрежението: Неравномерни фазови напрежения, причиняващи циркулиращи токове
Пренапрежение: Работа над номиналното напрежение
Ефекти на честотната преобразувателна система: Високо dV/dt от ШИМ превключване, атакуващо изолацията

Замърсяване и околна среда

Влажност: Влажност или проникване на вода, намаляващи съпротивлението на изолацията
Проводим прах: Изолация, преодоляваща метални частици или въглероден прах
Химикали: Корозивни или разтворителни пари, атакуващи изолацията
Масло и грес: Нефтопродукти, разграждащи органичната изолация

Механични причини

Вибрация: Прекомерна вибрационна изолация
Термично циклиране: Изолация, противостояща на разширяване/свиване, огъване и напукване
Удари на ротора: Контактът на ротора поврежда статорните намотки
Повреда при монтажа: Грубо боравене по време на пренавиване или подмяна

Вибрационен подпис

Основен индикатор: 2× Честота на линията

Отличителни белези на проблеми със статора:

Честота: 120 Hz (60 Hz системи) или 100 Hz (50 Hz системи)
Механизъм: Дисбаланс на електромагнитните сили от асиметрично магнитно поле
Нормални двигатели: 2×f присъства, но с ниска амплитуда (< 10% от 1×)
Дефекти на статора: 2×f амплитуда повишена (> 20-50% от 1× или по-висока)
Прогресия: Амплитудата се увеличава с влошаване на разлома

Допълнителни компоненти

Честотата на линията (1×f) може да се увеличи
Могат да се появят по-високи хармоници (4×f, 6×f)
Общото ниво на вибрации може да се увеличи
Електромагнитен шум, чуваем като бръмчене 120/100 Hz

Методи за откриване

Анализ на вибрациите

Мониторирайте 2× амплитуда и тенденция на честотата на линията
Сравнете с базовия модел или подобни двигатели
Предупреждение, ако 2×f > 30% от 1× вибрация на скоростта на движение
Нарастващата тенденция с течение на времето потвърждава прогресивния разлом

Текущи измервания

Баланс на фазовите токове: Измерете тока във всяка фаза
Дисбаланс > 10%: Показва проблем с намотката
Клещ за измерване на напрежение: Просто измерване на полето
Анализатор на качеството на електроенергията: Подробен анализ на вълновата форма на тока

Изпитване на изолационно съпротивление

Мегаомметър (Megger): Измерване на съпротивлението между намотката и земята
Приемане: Обикновено > 1 MΩ на kV + минимум 1 MΩ
Тенденции: Намаляването на стойностите показва влошаване
Индекс на поляризация: Съотношение на четене 10 минути / 1 минута (> 2.0 добро, < 2.0 съмнителен)

Термографско изображение

Инфрачервената камера показва горещи точки по рамката на двигателя
Локалното нагряване показва местоположението на повредата в намотката
Температурен дисбаланс между фазите
Може да открие развиващи се повреди, преди електрическите тестове да покажат проблеми

Тестване за пренапрежение

Прилага импулсно напрежение, сравнява фазовите характеристики
Открива къси съединения между завои, които не се виждат при други тестове
Изисква специализирано оборудване
Често се използва в автосервизи за проверка на качеството

Прогресия и последствия

Ранен етап

Леко намаляване на изолационното съпротивление
Малък токов дисбаланс (< 5%)
Леко увеличение на вибрациите от 2×f
Може да се открие само чрез чувствителни тестове

Умерен стадий

Изчистване на токовия дисбаланс (5-15%)
Повишена вибрация 2×f (20-50% от 1×)
Горещи точки, видими на термовизионно изображение
Намаляващо съпротивление на изолацията

Напреднал стадий

Голям токов дисбаланс (> 15%)
Много висока вибрация 2×f
Очевидно прегряване
Ниско изолационно съпротивление
Риск от незабавен провал

Катастрофален провал

Пълно изгаряне на намотката
Възможен пожар или дим
Защитно изключване или изгаряне на предпазител
Значителни повреди на двигателя, изискващи пренавиване или подмяна

Коригиращи действия

При откриване

Увеличете честотата на мониторинг въз основа на тежестта
Намалете интензивността на работата (по-ниско натоварване, работен цикъл), ако е възможно
Планирайте подмяна или пренавиване на двигателя
Проучете първопричината, за да предотвратите рецидив

Опции за ремонт

Пренавиване на двигателя: Смяна на статорните намотки (големи двигатели, > 100 к.с., обикновено икономични)
Подмяна на мотор: По-икономичен за малки двигатели (< 50 к.с. (обикновено)
Подмяна на бобина: При някои модели е възможна подмяна на отделни бобини
Временна операция: Ранните повреди могат да позволят продължаване на работата с внимателно наблюдение

Превенция

Работете в рамките на номиналното напрежение, ток и температура
Осигурете адекватна вентилация и охлаждане
Защитете от замърсяване (корпуси, уплътнения)
Използвайте защита от пренапрежение за критични двигатели
Периодично тестване на изолацията (годишно за критични двигатели)
Термични изследвания за откриване на развиващи се горещи точки

Дефектите на статора представляват основен режим на повреда на двигателя, който често може да бъде открит рано чрез комбинирано използване на мониторинг на вибрациите (2× мрежова честота), анализ на тока, термовизионно изображение и периодични електрически тестове. Разбирането на прогресията от незначително влошаване на изолацията до катастрофална повреда на намотката позволява стратегии за прогнозна поддръжка, които предотвратяват повреди на двигателя и оптимизират решенията за ремонт спрямо подмяна.

← Обратно към основния индекс

Какво представляват дефектите на статора? Повреди на намотките в двигателите

Публикувано от admin на октомври 31, 2025 октомври 31, 2025