Розуміння дефектів статора в електродвигунах

Пристрої

Портативний балансир та віброаналізатор Balanset-1A.

$2,352.20 Оригінальна ціна: $2,352.20.$1,905.58Поточна ціна: $1,905.58.

Деталі

Датчик вібрації</trp-post-container

$107.19 Оригінальна ціна: $107.19.$71.46Поточна ціна: $71.46.

Деталі

Оптичний датчик (лазерний тахометр)</trp-post-container

$147.68 Оригінальна ціна: $147.68.$83.37Поточна ціна: $83.37.

Пристрої

Balanset-4</trp-post-container

$8,102.30

Деталі

Магнітна підставка Insize-60-kgf</trp-post-container

$54.79

Деталі

Світловідбиваюча стрічка</trp-post-container

$11.91

Пристрої

Динамічні ваги "Балансет-1А" OEM</trp-post-container

$2,066.37 Оригінальна ціна: $2,066.37.$1,667.38Поточна ціна: $1,667.38.

Визначення: Що таке дефекти статора?

Дефекти статора є несправності в стаціонарних обмотках та осерді електродвигунів, включаючи пробій ізоляції, міжвиткові короткі замикання, міжфазні замикання, замикання на землю, забруднення обмотки та пошкодження ламінації. Поломки обмотки статора становлять 30-40% усіх несправностей двигунів, що робить їх другим за поширеністю дефектом двигуна після відмов підшипників. Проблеми зі статором створюють характерні електромагнітні дисбаланси, які вібрація на вдвічі більшій частоті мережі (120 Гц для двигунів 60 Гц, 100 Гц для двигунів 50 Гц) і може бути виявлений за допомогою дисбалансу струмів, тепловізійного дослідження та випробування опору ізоляції.

Розуміння дефектів статора є критично важливим, оскільки вони часто розвиваються повільно протягом місяців або років, що забезпечує можливість раннього виявлення, але якщо їх не усунути, вони можуть призвести до катастрофічної поломки, включаючи пожежу, значне пошкодження двигуна або загрозу безпеці.

Типи дефектів статора

1. Порушення ізоляції

Шорти Turn-to-Turn

• Опис: Руйнування ізоляції між сусідніми витками в одній котушці
• Ефект: Закорочені витки несуть надмірний струм, що створює локальне нагрівання
• Прогресія: Починається з малого, поступово збільшується кількість поворотів
• Виявлення: Дисбаланс струму, гарячі точки на тепловізійних зображеннях, підвищена вібрація 2×f
• Найпоширеніші: Пояснює більшість поломок статора

Міжфазні замикання

• Опис: Порушення ізоляції між різними фазами
• Ефект: Може спричинити негайне вимкнення або пошкодження двигуна
• Ступінь тяжкості: Суворіші, ніж короткі заїзди з повороту до повороту
• Виявлення: Великий дисбаланс струмів, може спрацювати захист від перевантаження по струму

Замикання на землю (фаза-рама)

• Опис: Пошкодження ізоляції обмотки до корпусу двигуна
• Проблема безпеки: Може підживлювати корпус двигуна, створюючи небезпеку ураження електричним струмом
• Виявлення: Запобіжники за замиканням на землю, випробування опору ізоляції
• Причини: Старіння ізоляції, забруднення, механічні пошкодження, волога

2. Фізичні пошкодження обмотки

• Механічні пошкодження: Котушки пошкоджені під час встановлення або обслуговування
• Термічні пошкодження: Перегрів, що погіршує ізоляцію та мідь
• Забруднення: Олія, хімікати або струмопровідний пил на обмотках
• Пошкодження від вологи: Попадання води спричиняє відстеження та короткі замикання
• Пошкодження від коронавірусу: Висока напруга, що спричиняє іонізацію повітря та ерозію ізоляції

3. Проблеми з ламінуванням

• Короткозамкнені шари осердя (зниження ефективності, нагрівання)
• Пошкоджені або нещільно прилягаючі ламінації
• Зміщення або переміщення ядра
• Створює втрати від вихрових струмів та гарячі точки

Причини поломок статора

Термічна деградація

• Перевантаження: Надмірний струм нагрівання обмоток, що перевищує допустиму ізоляцію
• Заблоковане охолодження: Недостатня вентиляція прискорює термічне старіння
• Температура навколишнього середовища: Висока температура навколишнього середовища знижує ефективність охолодження
• Частий запуск: Пускові струми під час пусків створюють теплове напруження
• Термін служби ізоляції: Кожні 10°C вище номінальної температури збільшують термін служби ізоляції вдвічі

Електричні напруження

• Скачки напруги: Блискавка, перехідні процеси комутації, що напружують ізоляцію
• Дисбаланс напруги: Нерівномірні фазні напруги, що викликають циркулюючі струми
• Перенапруга: Робота на напрузі вище номінальної
• Вплив частотно-регульованого перетворювача (ЧРП): Високий рівень dV/dt від ШІМ-перемикання, що впливає на ізоляцію

Забруднення та навколишнє середовище

• Вологість: Вологість або потрапляння води знижують опір ізоляції
• Провідний пил: Ізоляція, що перекриває металеві частинки або вуглецевий пил
• Хімічні речовини: Корозійні або розчинні пари, що атакують ізоляцію
• Олія та мастило: Нафтопродукти, що руйнують органічну ізоляцію

Механічні причини

• Вібрація: Надмірна вібрація, що стирає ізоляцію
• Термічний цикл: Розширення/стискання, згинання та розтріскування ізоляції
• Удари ротора: Контакт ротора пошкоджує обмотки статора
• Пошкодження від встановлення: Недбале поводження під час перемотування або заміни

Вібраційний підпис

Основний індикатор: 2× Частота лінії

Ознаки проблем зі статором:

• Частота: 120 Гц (системи 60 Гц) або 100 Гц (системи 50 Гц)
• Механізм: Дисбаланс електромагнітних сил, спричинений асиметричним магнітним полем
• Звичайні двигуни: 2×f присутній, але низька амплітуда (< 10% з 1×)
• Дефекти статора: Підвищена амплітуда 2×f (> 20-50% 1× або вище)
• Прогресія: Амплітуда збільшується зі збільшенням розлому

Додаткові компоненти

• Частота лінії (1×f) може збільшуватися
• Можуть з'являтися вищі гармоніки (4×f, 6×f)
• Загальний рівень вібрації може зрости
• Електромагнітний шум чути як гул 120/100 Гц

Методи виявлення

Аналіз вібрації

• Моніторинг амплітуди та тренду частоти лінії 2×
• Порівняйте з базовим або аналогічним двигуном
• Сповіщення, якщо 2×f > 30% від 1× вібрації швидкості руху
• Зростаюча тенденція з часом підтверджує прогресуючий розлом

Поточні вимірювання

• Баланс фазного струму: Вимірювання струму в кожній фазі
• Дисбаланс > 10%: Вказує на проблему з обмоткою
• Стрілеподібний вимірювач: Просте вимірювання поля
• Аналізатор якості електроенергії: Детальний аналіз сигналу струму

Випробування опору ізоляції

• Мегаомметр (мегаомметр): Вимірювання опору обмотки відносно землі
• Прийняття: Зазвичай > 1 МОм на кВ + мінімум 1 МОм
• Тренди: Зниження значень вказує на погіршення
• Індекс поляризації: Співвідношення читання 10 хвилин / 1 хвилина (> 2,0 добре, < 2,0 підозрюваний)

Тепловізійне зображення

• Інфрачервона камера показує гарячі точки на рамі двигуна
• Локалізований нагрів вказує на місце пошкодження обмотки
• Температурний дисбаланс між фазами
• Може виявляти несправності, що розвиваються, до того, як електричні випробування виявлять проблеми

Випробування на перенапругу

• Подає імпульс напруги, порівнює фазові характеристики
• Виявляє міжповоротні короткі замикання, які не видно в інших тестах
• Потрібне спеціалізоване обладнання
• Часто використовується в автомайстернях для перевірки якості

Прогресія та наслідки

Рання стадія

• Незначне зниження опору ізоляції
• Невеликий дисбаланс струму (< 5%)
• Незначне збільшення вібрації 2×f
• Може бути виявлений лише за допомогою чутливих тестів

Помірна стадія

• Очищення дисбалансу струму (5-15%)
• Підвищена вібрація 2×f (20-50% від 1×)
• Гарячі точки, видимі на тепловізійних зображеннях
• Зниження опору ізоляції

Просунута стадія

• Великий дисбаланс струмів (> 15%)
• Дуже висока вібрація 2×f
• Очевидний перегрів
• Низький опір ізоляції
• Ризик негайного збою

Катастрофічний провал

• Повне вигорання обмотки
• Можлива пожежа або дим
• Спрацювання захисту або перегорання запобіжника
• Значне пошкодження двигуна, що вимагає перемотування або заміни

Коригувальні дії

При виявленні

• Збільште частоту моніторингу залежно від тяжкості
• Зменште експлуатаційні навантаження (зменште навантаження, робочий цикл), якщо можливо
• Планування заміни або перемотування двигуна
• З'ясуйте першопричину, щоб запобігти рецидиву

Варіанти ремонту

• Перемотування двигуна: Заміна обмоток статора (для великих двигунів, > 100 к.с., як правило, економічно вигідні)
• Заміна двигуна: Більш економічний для малих двигунів (<50 к.с. (зазвичай)
• Заміна котушки: У деяких конструкціях можлива заміна окремих котушок
• Тимчасова операція: Несправності на ранній стадії можуть дозволити продовження роботи за умови ретельного моніторингу

Профілактика

• Працюйте в межах номінальної напруги, струму та температури
• Забезпечте належну вентиляцію та охолодження
• Захист від забруднення (корпуси, герметизація)
• Використовуйте захист від перенапруги для критично важливих двигунів
• Періодичні випробування ізоляції (щорічно для критично важливих двигунів)
• Теплові дослідження для виявлення гарячих точок, що розвиваються

Дефекти статора є основною причиною відмови двигуна, яку часто можна виявити на ранній стадії за допомогою комбінованого використання моніторингу вібрації (2× частота лінії), аналізу струму, тепловізійного зображення та періодичних електричних випробувань. Розуміння прогресу від незначного погіршення ізоляції до катастрофічного виходу з ладу обмотки дозволяє використовувати стратегії прогнозного обслуговування, які запобігають виходам з ладу двигуна та оптимізують рішення щодо ремонту та заміни.

---

← Назад до головного індексу