Контроль состояния асинхронного двигателя

Поломка электродвигателя приводит не только к материальным и временным затратам на его ремонт или замену. В случае с промышленным производством это еще и нарушение технологического процесса, выпуск брака, потеря репутации перед клиентами.

Кроме того, в некоторых ситуациях возможна работа двигателя в неисправном состоянии, что может привести к повышенному потреблению электроэнергии, износу оборудования, возгоранию и даже к несчастным случаям. Поэтому так важно обеспечить не только регулярное техническое обслуживание электродвигателя, но и непрерывный контроль его состояния во время работы.

Контроль уровня вибрации

Повышенная вибрация двигателя может быть вызвана следующими причинами: неисправность подшипников или дефекты их посадочных мест, некоторые поломки корпуса, повреждения механического привода и элементов монтажа. Для определения уровня вибрации применяют два основных метода вибродиагностики: акустический (использование вибродатчиков) и токовый.

При акустическом методе используют один или несколько датчиков, которые реагируют на превышение порога допустимой вибрации. Датчики подключаются к пороговому устройству или контроллеру. В случае неисправности принимается решение (автоматически или через оператора) об остановке оборудования.

Более современный токовый метод основан на спектральном анализе тока обмоток двигателя. После пусконаладки оборудования спектр тока, который образуется в результате механических воздействий на ротор, имеет минимальную ширину и интенсивность. При увеличении механических вибраций в спектре появляются дополнительные составляющие, что позволяет точно определить частоту и уровень биений на ранних стадиях возникновения неисправностей.

Контроль частоты и направления вращения

В силу ряда причин может происходить отклонение скорости вращения двигателя и повышение скольжения ротора. Также возможен реверс электродвигателя из-за неисправности схемы питания или из-за ошибок персонала.

Контроль частоты вращения используется в приводах с векторным управлением для поддержания заданной скорости. Как правило в таких случаях применяют энкодеры, позволяющие отслеживать частоту с необходимой точностью.

Однако при работе частотного преобразователя в скалярном режиме и при непосредственном включении двигателя в сеть энкодер отсутствует, а контроль за скоростью бывает необходим. В этом случае можно использовать один или несколько датчиков положения, которые будут реагировать на положение крыльчатки охлаждения либо другого вращающегося элемента привода. Когда частота импульсов с датчика, пропорциональная частоте вращения двигателя, выйдет за установленные пределы, сработает пороговое устройство. Аналогичным способом можно контролировать направление вращения привода.

Целостность изоляции и подключения

При нарушении изоляции обмоток электродвигателя может произойти перегрев, падение момента на валу, повышение тока утечки на землю или опасного напряжения на корпусе привода.

Ток утечки может возникнуть в одной из обмоток, при этом его значение может быть мало по сравнению с номинальным током двигателя. В этом случае тепловая защита не сработает. Для диагностики данной неисправности рекомендуется установка устройства защитного отключения (УЗО), которое среагирует на превышение тока утечки сверх номинального дифференциального тока УЗО.

Диагностику заземления необходимо производить визуально. Также нужно периодически проводить измерение сопротивления заземления. Диагностику перегрева двигателя рассмотрим ниже.

Перегрев обмотки и корпуса

Перегрев может произойти вследствие изменения параметров питающей сети, неисправности двигателя, ухудшения условий охлаждения, увеличения момента на валу и проч. В любом случае это аварийный режим и он должен быть своевременно диагностирован.

На первом этапе должна быть правильно установлена тепловая защита. Для этого уставка расцепителя автомата защиты электродвигателя или теплового реле должна коррелировать с рабочим и номинальным токами двигателя. Тепловая защита поможет предотвратить обрыв фазы, заклинивание механизмов и замыкание в обмотке. Но это не панацея. Ведь перегрев также возможен из-за поломки крыльчатки воздушного охлаждения, загрязнения корпуса, неправильного подключения. Поэтому для двигателей, работоспособность которых является критически важной, необходима постоянная диагностика температуры обмоток и корпуса с помощью датчиков.

Датчики могут иметь разные характеристики, но принцип их работы один – при превышении допустимой температуры сигнал об аварии приходит на исполнительное устройство. Дальше возможны различные варианты развития событий в зависимости от технологического процесса: включается аварийная сигнализация или система дополнительного охлаждения, двигатель резервируется либо (в простейшем случае) отключается.

Многие производители электродвигателей выпускают специальные приборы для оперативной и непрерывной диагностики состояния приводов. Кроме того существуют специализированные многофункциональные реле защиты двигателей. Эти устройства позволят своевременно диагностировать возникающие проблемы и избежать поломки оборудования.

Другие полезные материалы:
Техобслуживание преобразователя частоты
Об электродвигателях с тормозом
Редуктор от «А» до «Я»
Как правильно подобрать электродвигатель
Как выбрать мотор-редуктор