Hiểu về lỗi stato trong động cơ điện

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

Bộ dụng cụ cân bằng và chẩn đoán rung động hoàn chỉnh từ Vibromera, bao gồm bốn cảm biến rung động có dây cáp, mô-đun giao diện tín hiệu, máy đo tốc độ laser có chân đế từ tính, cân kỹ thuật số, cáp USB và hộp đựng. Hệ thống được thiết kế để cân bằng rô-to tại hiện trường và theo dõi tình trạng trên thiết bị công nghiệp.

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

Định nghĩa: Lỗi Stato là gì?

Lỗi stato là các lỗi trong cuộn dây tĩnh và lõi của động cơ điện, bao gồm hỏng cách điện, đoản mạch vòng dây, lỗi pha-pha, lỗi tiếp đất, nhiễm bẩn cuộn dây và hư hỏng lớp phủ. Hỏng cuộn dây stato chiếm 30-40% trong tổng số tất cả các hỏng hóc động cơ, khiến chúng trở thành lỗi động cơ phổ biến thứ hai sau hỏng hóc ổ trục. Các vấn đề về stato tạo ra sự mất cân bằng điện từ đặc trưng gây ra rung động ở tần số đường dây gấp đôi (120 Hz cho động cơ 60 Hz, 100 Hz cho động cơ 50 Hz) và có thể được phát hiện thông qua mất cân bằng dòng điện, hình ảnh nhiệt và thử nghiệm điện trở cách điện.

Việc hiểu rõ các lỗi của stato là rất quan trọng vì chúng thường phát triển chậm trong nhiều tháng hoặc nhiều năm, tạo cơ hội phát hiện sớm, nhưng có thể tiến triển thành hỏng hóc nghiêm trọng liên quan đến hỏa hoạn, hư hỏng động cơ nghiêm trọng hoặc nguy cơ mất an toàn nếu không được xử lý.

Các loại khuyết tật của stato

1. Lỗi cách điện

Quần short Turn-to-Turn

Description: Lớp cách điện giữa các vòng dây liền kề trong cùng một cuộn dây bị hỏng
Tác dụng: Các vòng ngắn mạch mang theo dòng điện quá mức, tạo ra nhiệt cục bộ
Tiến trình: Bắt đầu nhỏ, dần dần bao gồm nhiều lượt hơn
Phát hiện: Sự mất cân bằng dòng điện, điểm nóng trên hình ảnh nhiệt, độ rung tăng 2×f
Phổ biến nhất: Chiếm phần lớn các lỗi stato

Lỗi pha-pha

Description: Lỗi cách điện giữa các pha khác nhau
Tác dụng: Có thể gây ra tai nạn xe máy hoặc hư hỏng ngay lập tức
Mức độ nghiêm trọng: Nghiêm trọng hơn quần short quay vòng
Phát hiện: Mất cân bằng dòng điện lớn, có thể ngắt bảo vệ quá dòng

Lỗi tiếp đất (Pha-đến-khung)

Description: Lớp cách điện của cuộn dây với khung động cơ bị hỏng
Vấn đề an toàn: Có thể kích hoạt khung động cơ, tạo ra nguy cơ sốc điện
Phát hiện: Các chuyến đi bảo vệ chống chạm đất, kiểm tra điện trở cách điện
Nguyên nhân: Cách điện bị lão hóa, nhiễm bẩn, hư hỏng cơ học, độ ẩm

2. Hư hỏng vật lý do cuộn dây

Hư hỏng cơ học: Cuộn dây bị hỏng trong quá trình lắp đặt hoặc bảo trì
Hư hỏng do nhiệt: Quá nhiệt làm hỏng lớp cách điện và đồng
Sự ô nhiễm: Dầu, hóa chất hoặc bụi dẫn điện trên cuộn dây
Thiệt hại do độ ẩm: Nước xâm nhập gây ra hiện tượng rò rỉ và chập mạch
Thiệt hại do Corona: Điện áp cao gây ion hóa không khí và xói mòn lớp cách điện

3. Vấn đề cán màng

Lõi cán mỏng bị đoản mạch (giảm hiệu suất, nóng lên)
Lớp phủ bị hỏng hoặc lỏng lẻo
Sự dịch chuyển hoặc chuyển dịch lõi
Tạo ra tổn thất dòng điện xoáy và điểm nóng

Nguyên nhân gây ra lỗi stato

Sự suy thoái nhiệt

Quá tải: Dòng điện quá mức làm nóng cuộn dây vượt quá định mức cách điện
Làm mát bị chặn: Thông gió không đầy đủ làm tăng tốc độ lão hóa nhiệt
Nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ môi trường cao làm giảm hiệu quả làm mát
Khởi động thường xuyên: Dòng điện đột biến trong quá trình khởi động tạo ra ứng suất nhiệt
Tuổi thọ cách điện: Mỗi 10°C trên nhiệt độ định mức sẽ làm giảm một nửa tuổi thọ cách nhiệt

Ứng suất điện

Tăng điện áp: Sét, chuyển mạch quá độ gây căng thẳng cách điện
Mất cân bằng điện áp: Điện áp pha không đều gây ra dòng điện tuần hoàn
Quá áp: Hoạt động trên điện áp định mức
Hiệu ứng VFD: Điện áp dV/dt cao từ chuyển mạch PWM tấn công lớp cách điện

Ô nhiễm và Môi trường

Độ ẩm: Độ ẩm hoặc nước xâm nhập làm giảm khả năng cách điện
Bụi dẫn điện: Các hạt kim loại hoặc bụi carbon tạo thành cầu cách nhiệt
Hóa chất: Hơi ăn mòn hoặc hơi dung môi tấn công lớp cách điện
Dầu và mỡ: Các sản phẩm dầu mỏ làm suy giảm chất cách điện hữu cơ

Nguyên nhân cơ học

Rung động: Rung động quá mức làm mài mòn lớp cách điện
Chu trình nhiệt: Cách nhiệt giãn nở/co lại, uốn cong và nứt
Va chạm với cánh quạt: Tiếp xúc rôto làm hỏng cuộn dây stato
Hư hỏng lắp đặt: Xử lý thô bạo trong quá trình tua lại hoặc thay thế

Chữ ký rung động

Chỉ số chính: Tần số đường truyền 2×

Dấu hiệu của vấn đề ở stato:

Tính thường xuyên: 120 Hz (hệ thống 60 Hz) hoặc 100 Hz (hệ thống 50 Hz)
Cơ chế: Sự mất cân bằng lực điện từ từ trường không đối xứng
Động cơ thông thường: 2×f hiện diện nhưng biên độ thấp (< 10% của 1×)
Lỗi của stato: Biên độ tăng 2×f (> 20-50% từ 1× trở lên)
Tiến trình: Biên độ tăng khi lỗi trở nên tồi tệ hơn

Các thành phần bổ sung

Tần số dòng (1×f) có thể tăng
Các sóng hài bậc cao hơn (4×f, 6×f) có thể xuất hiện
Mức độ rung động tổng thể có thể tăng
Tiếng ồn điện từ có thể nghe được như tiếng vo ve 120/100 Hz

Phương pháp phát hiện

Phân tích rung động

Giám sát biên độ và xu hướng tần số dòng 2×
So sánh với động cơ cơ bản hoặc động cơ tương tự
Cảnh báo nếu rung động ở tốc độ chạy 2×f > 30% hoặc 1×
Xu hướng tăng dần theo thời gian xác nhận lỗi tiến triển

Đo lường hiện tại

Cân bằng pha dòng điện: Đo dòng điện trong mỗi pha
Mất cân bằng > 10%: Chỉ ra vấn đề quanh co
Đồng hồ kẹp: Đo lường thực địa đơn giản
Máy phân tích chất lượng điện năng: Phân tích dạng sóng dòng điện chi tiết

Kiểm tra điện trở cách điện

Megôm kế (Megger): Đo điện trở từ cuộn dây đến đất
Chấp nhận: Thông thường > 1 MΩ trên kV + tối thiểu 1 MΩ
Xu hướng: Giá trị giảm cho thấy sự suy giảm
Chỉ số phân cực: Tỷ lệ đọc 10 phút / 1 phút (> 2.0 tốt, (<2.0 nghi ngờ)

Hình ảnh nhiệt

Camera hồng ngoại cho thấy các điểm nóng trên khung động cơ
Sưởi ấm cục bộ chỉ ra vị trí lỗi cuộn dây
Sự mất cân bằng nhiệt độ giữa các pha
Có thể phát hiện các lỗi đang phát triển trước khi các thử nghiệm điện cho thấy vấn đề

Kiểm tra đột biến

Áp dụng xung điện áp, so sánh các phản ứng pha
Phát hiện hiện tượng chập mạch khi rẽ không nhìn thấy được trong các thử nghiệm khác
Yêu cầu thiết bị chuyên dụng
Thường được sử dụng trong các cửa hàng ô tô để xác minh chất lượng

Tiến triển và Hậu quả

Giai đoạn đầu

Điện trở cách điện giảm nhẹ
Sự mất cân bằng dòng điện nhỏ (< 5%)
Tăng độ rung nhẹ 2×f
Chỉ có thể phát hiện được thông qua thử nghiệm nhạy cảm

Giai đoạn vừa phải

Xóa mất cân bằng dòng điện (5-15%)
Độ rung tăng 2×f (20-50% của 1×)
Các điểm nóng có thể nhìn thấy trên hình ảnh nhiệt
Điện trở cách điện giảm dần

Giai đoạn nâng cao

Mất cân bằng dòng điện lớn (> 15%)
Độ rung động rất cao 2×f
Quá nhiệt rõ ràng
Điện trở cách điện thấp
Nguy cơ thất bại ngay lập tức

Thất bại thảm khốc

Cháy hoàn toàn cuộn dây
Có thể có lửa hoặc khói
Chuyến đi bảo vệ hoặc cầu chì nổ
Động cơ bị hư hỏng nặng cần phải tua lại hoặc thay thế

Hành động khắc phục

Khi phát hiện

Tăng tần suất giám sát dựa trên mức độ nghiêm trọng
Giảm mức độ hoạt động nghiêm ngặt (tải trọng thấp hơn, chu kỳ hoạt động) nếu có thể
Kế hoạch thay thế hoặc tua lại động cơ
Điều tra nguyên nhân gốc rễ để ngăn ngừa tái phát

Tùy chọn sửa chữa

Tua lại động cơ: Thay thế cuộn dây stato (động cơ lớn, > 100 HP thường có giá thành kinh tế)
Thay thế động cơ: Tiết kiệm hơn cho động cơ nhỏ (< 50 HP thường)
Thay thế cuộn dây: Trong một số thiết kế, có thể thay thế từng cuộn dây riêng lẻ
Hoạt động tạm thời: Các lỗi ở giai đoạn đầu có thể cho phép tiếp tục hoạt động với sự giám sát chặt chẽ

Phòng ngừa

Hoạt động trong phạm vi điện áp, dòng điện và nhiệt độ định mức
Đảm bảo thông gió và làm mát đầy đủ
Bảo vệ khỏi ô nhiễm (vỏ bọc, niêm phong)
Sử dụng bảo vệ quá áp cho các động cơ quan trọng
Kiểm tra cách điện định kỳ (hàng năm đối với động cơ quan trọng)
Khảo sát nhiệt để phát hiện các điểm nóng đang phát triển

Lỗi stato là một dạng hỏng hóc động cơ nghiêm trọng, thường có thể được phát hiện sớm thông qua việc kết hợp giám sát rung động (gấp đôi tần số đường dây), phân tích dòng điện, chụp ảnh nhiệt và kiểm tra điện định kỳ. Việc hiểu rõ quá trình từ hư hỏng cách điện nhỏ đến hỏng cuộn dây nghiêm trọng cho phép áp dụng các chiến lược bảo trì dự đoán, ngăn ngừa hỏng hóc động cơ và tối ưu hóa quyết định sửa chữa hay thay thế.

← Quay lại Mục lục chính

Lỗi stato là gì? Hỏng hóc cuộn dây trong động cơ

Được xuất bản bởi admin trên Tháng 10 31, 2025 Tháng 10 31, 2025