Pochopení vad statoru v elektromotorech

Zařízení

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

Díly

Optický senzor (laserový otáčkoměr)

Kompletní sada pro vibrační diagnostiku a vyvažování od společnosti Vibromera, včetně čtyř vibračních senzorů s kabely, modulu signálního rozhraní, laserového otáčkoměru s magnetickým stojanem, digitální váhy, USB kabelu a přepravního kufříku. Systém je určen pro vyvažování rotorů a monitorování stavu průmyslových zařízení.

Zařízení

Magnetický stojan Insize-60-kgf

Díly

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

Definice: Co jsou to vady statoru?

Vady statoru jsou poruchy ve stacionárních vinutích a jádře elektromotorů, včetně poruch izolace, mezizávitových zkratů, fázových poruch, zemních zkratů, znečištění vinutí a poškození lamel. Poruchy statorových vinutí tvoří 30–40% všech poruch motorů, což z nich činí druhou nejčastější závadu motoru po... poruchy ložisek. Problémy se statorem vytvářejí charakteristickou elektromagnetickou nerovnováhu, která produkuje vibrace při dvojnásobné frekvenci sítě (120 Hz pro motory 60 Hz, 100 Hz pro motory 50 Hz) a lze jej detekovat pomocí proudové nerovnováhy, termovize a testování izolačního odporu.

Pochopení vad statoru je zásadní, protože se často vyvíjejí pomalu, v průběhu měsíců nebo let, což umožňuje jejich včasnou detekci, ale pokud se jimi neřeší, mohou vést ke katastrofickému selhání, které zahrnuje požár, rozsáhlé poškození motoru nebo bezpečnostní rizika.

Typy vad statoru

1. Poruchy izolace

Kraťasy Turn-to-Turn

Popis: Selhání izolace mezi sousedními závity ve stejné cívce
Účinek: Zkratované závity přenášejí nadměrný proud a vytvářejí lokální zahřívání
Postup: Začíná v malém, postupně zahrnuje více otáček
Detekce: Nerovnováha proudu, horká místa na termovizi, zvýšené vibrace 2×f
Nejčastější: Zodpovídá za většinu poruch statoru

Mezifázové poruchy

Popis: Porucha izolace mezi různými fázemi
Účinek: Může způsobit okamžité vypnutí nebo poškození motoru
Závažnost: Přísnější než zkraty mezi zatáčkami
Detekce: Velká proudová nerovnováha, může se aktivovat nadproudová ochrana

Zemní poruchy (fáze-rám)

Popis: Selhání izolace vinutí k rámu motoru
Bezpečnostní problém: Může podnítit kostru motoru a vytvořit tak nebezpečí úrazu elektrickým proudem.
Detekce: Ochranné spouště pro zemní spojení, testování izolačního odporu
Příčiny: Stárnutí izolace, znečištění, mechanické poškození, vlhkost

2. Fyzické poškození vinutím

Mechanické poškození: Cívky poškozené během instalace nebo údržby
Tepelné poškození: Přehřívání, degradace izolace a mědi
Kontaminace: Olej, chemikálie nebo vodivý prach na vinutích
Poškození vlhkostí: Vniknutí vody způsobuje brázdění a zkraty
Škody způsobené koronavirem: Vysoké napětí způsobující ionizaci vzduchu a erozi izolace

3. Problémy s laminací

Zkratované lamely jádra (snížená účinnost, zahřívání)
Poškozené nebo uvolněné laminace
Posunutí nebo posunutí jádra
Vytváří ztráty vířivými proudy a horká místa

Příčiny poruch statoru

Tepelná degradace

Přetížení: Nadměrný proud ohřívá vinutí nad hranici izolačního limitu
Blokované chlazení: Nedostatečné větrání urychluje tepelné stárnutí
Okolní teplota: Vysoké teploty okolí snižují účinnost chlazení
Časté spouštění: Náběhové proudy během rozběhů vytvářející tepelné namáhání
Životnost izolace: Každých 10 °C nad jmenovitou teplotou se zkrátí životnost izolace na polovinu.

Elektrické namáhání

Přepětí: Blesk, spínací přechodové jevy namáhání izolace
Nevyváženost napětí: Nestejná fázová napětí způsobující cirkulující proudy
Přepětí: Provoz nad jmenovitým napětím
Účinky frekvenčního měniče: Vysoké dV/dt v důsledku PWM přepínání, které narušuje izolaci

Kontaminace a životní prostředí

Vlhkost: Vlhkost nebo vnikání vody snižující izolační odpor
Vodivý prach: Izolace přemosťující kovové částice nebo uhlíkový prach
Chemikálie: Žíravé nebo rozpouštědlové výpary napadající izolaci
Olej a tuk: Ropné produkty degradují organickou izolaci

Mechanické příčiny

Vibrace: Nadměrné vibrace a oděr izolace
Tepelné cyklování: Izolace odolná roztažnosti/smršťování, ohýbání a praskání
Údery rotoru: Kontakt rotoru poškozuje vinutí statoru
Poškození při instalaci: Hrubé zacházení během převíjení nebo výměny

Vibrační podpis

Primární indikátor: 2× frekvence linky

Charakteristickým znakem problémů se statorem:

Frekvence: 120 Hz (systémy 60 Hz) nebo 100 Hz (systémy 50 Hz)
Mechanismus: Nerovnováha elektromagnetických sil z asymetrického magnetického pole
Normální motory: 2×f přítomno, ale s nízkou amplitudou (< 10% z 1×)
Vady statoru: Zvýšená amplituda 2×f (> 20-50% 1× nebo vyšší)
Postup: Amplituda se zvyšuje se zhoršováním poruchy

Další komponenty

Frekvence sítě (1×f) se může zvýšit
Mohou se objevit vyšší harmonické (4×f, 6×f)
Celková hladina vibrací se může zvýšit
Elektromagnetický šum slyšitelný jako hučení 120/100 Hz

Detekční metody

Analýza vibrací

Monitor 2× amplituda a trend frekvence linky
Porovnejte se základním nebo podobným motorem
Upozornění, pokud 2×f > 30% z 1× vibrace rychlosti chodu
Rostoucí trend v čase potvrzuje progresivní poruchu

Měření proudu

Fázová proudová bilance: Změřte proud v každé fázi
Nevyváženost > 10%: Označuje problém s navíjením
Klešťový měřič: Jednoduché měření v terénu
Analyzátor kvality energie: Podrobná analýza proudového průběhu

Zkouška izolačního odporu

Megaohmmetr (Megger): Změřte odpor vinutí vůči zemi
Přijetí: Typicky > 1 MΩ na kV + minimum 1 MΩ
Trendy: Klesající hodnoty naznačují zhoršení
Polarizační index: Poměr čtení 10 minut / 1 minuta (> 2,0 dobrý, < 2,0 podezřelý)

Termovizní zobrazování

Infračervená kamera ukazuje horká místa na rámu motoru
Lokalizované zahřívání indikuje místo poruchy vinutí
Teplotní nerovnováha mezi fázemi
Dokáže odhalit vznikající závady dříve, než elektrické testy odhalí problémy

Přepěťové testování

Aplikuje napěťové impulsy, porovnává fázové odezvy
Detekuje zkraty mezi závity, které nejsou v jiných testech viditelné
Vyžaduje specializované vybavení
Často se používá v autoservisech k ověřování kvality

Průběh a důsledky

Raná fáze

Mírný pokles izolačního odporu
Malá proudová nerovnováha (< 5%)
Mírné zvýšení vibrací o 2×f
Může být detekovatelný pouze citlivými testy

Střední stupeň

Vymazání proudové nerovnováhy (5-15%)
Zvýšené vibrace 2×f (20-50% z 1×)
Horká místa viditelná na termovizi
Klesající izolační odpor

Pokročilé stádium

Velká proudová nerovnováha (> 15%)
Velmi vysoké vibrace 2×f
Zjevné přehřátí
Nízký izolační odpor
Riziko okamžitého selhání

Katastrofické selhání

Úplné vyhoření vinutí
Možný požár nebo kouř
Ochranné vypnutí nebo přepálení pojistky
Rozsáhlé poškození motoru vyžadující převinutí nebo výměnu

Nápravná opatření

Po detekci

Zvyšte frekvenci monitorování na základě závažnosti
Pokud je to možné, snižte náročnost provozu (nižší zatížení, pracovní cyklus).
Naplánujte výměnu nebo převinutí motoru
Zjistěte příčinu, abyste zabránili opakování

Možnosti opravy

Převíjení motoru: Výměna statorových vinutí (velké motory, > 100 HP, obvykle ekonomické)
Výměna motoru: Ekonomičtější pro malé motory (< 50 HP (obvykle)
Výměna cívky: U některých provedení je možná výměna jednotlivých cívek
Dočasný provoz: Poruchy v rané fázi mohou umožnit pokračování v provozu s pečlivým sledováním

Prevence

Provoz v rámci jmenovitého napětí, proudu a teploty
Zajistěte dostatečné větrání a chlazení
Chraňte před kontaminací (kryty, těsnění)
Použijte přepěťovou ochranu pro kritické motory
Pravidelné testování izolace (ročně u kritických motorů)
Tepelné průzkumy k detekci rozvíjejících se horkých míst

Vady statoru představují hlavní poruchu motoru, kterou lze často včas odhalit kombinovaným využitím monitorování vibrací (2× síťová frekvence), analýzy proudu, termovize a pravidelných elektrických testů. Pochopení vývoje od drobného zhoršení izolace ke katastrofickému selhání vinutí umožňuje prediktivní strategie údržby, které předcházejí poruchám motoru a optimalizují rozhodnutí o opravách vs. výměnách.

← Zpět na hlavní index

Co jsou vady statoru? Poruchy vinutí v motorech

Publikováno uživatelem admin dne Říjen 31, 2025 Říjen 31, 2025