Повышенное нагревание частей электродвигателя

Повышенное общее нагревание статора и ротора
Местное нагревание обмотки статора
Местное нагревание обмотки ротора
Местное нагревание магнитопровода статора
Повышенное нагревание соединений катушек и выводных зажимов
Значительное нагревание контактных колец и щеток
Повышенное нагревание бандажей
Повышенное нагревание подшипников

1.Повышенное общее нагревание статора и ротора

Причинами недопустимого общего повышения температуры обмоток статора и ротора или магнитопровода статора могут быть:
а) большая нагрузка электродвигателя;
б) несоответствие действительного режима работы номинальному;
в) отклонение напряжения сети от номинального;
г) ухудшение охлаждения электродвигателя.
Полезная мощность Р2 электродвигателя пропорциональна напряжению U , подведенному к зажимам статора, току I в присоединенных к этим зажимам проводах, коэффициенту полезного действия ƞ, коэффициенту мощности cos φ и для трехфазного двигателя выражается формулой:

Из этой формулы следует, что большей нагрузке Р2 соответствует больший ток в обмотке статора. Одновременно возрастает ток и в обмотке ротора. Это вызывает значительное увеличение температуры обмоток, так как нагревание обмотки с током I, имеющей сопротивление г, пропорционально преобразуемой в ней электрической энергии I²r в тепловую. Проверка нагрузки электродвигателя может быть косвенно выполнена путем измерения тока в проводах, присоединенных к зажимам статора. Предварительно следует убедиться в том, что напряжение сети соответствует номинальному. Полученное значение тока необходимо сравнить с указанным на паспортном щитке электродвигателя. Обычно в трехфазном двигателе к зажимам статора выведены начала и концы фазных обмоток, в этом случае на паспортном щитке указываются два значения напряжения и два значения тока, причем меньшему значению напряжения (соединение фазных обмоток треугольником ) соответствует большее значение тока и большему напряжению (соединение фазных обмоток звездой) — меньший ток. Проверить нагрузку электродвигателя можно по скорости вращения ротора. Уменьшение этой скорости при увеличении нагрузки небольшое, поэтому необходимо применять косвенные методы определения скорости, например измерением частоты тока в цепи ротора. Определенную таким образом скорость вращения необходимо сравнить с указанной на паспортном щитке. При этом должна быть уверенность, что частота изменения и величина напряжения сети соответствуют номинальным значениям, указанным на паспортном щитке электродвигателя.
Если установлено, что нагрузка электродвигателя превышает номинальную, то необходимо уменьшить нагрузку или установить новый электродвигатель большей мощности. В некоторых случаях можно уменьшить нагревание электродвигателя при повышенной нагрузке за счет усиления его охлаждения, так, например, в электродвигателях большой мощности можно применить независимую вентиляцию.
Наиболее чувствительной к нагреванию частью электродвигателя является электрическая изоляция, которая в значительной мере определяет надежность работы и срок службы электродвигателя.
Изоляционные материалы по нагревостойкости согласно ГОСТ 8865-70 делятся на семь классов и для каждого класса установлена предельная рабочая температура. В асинхронных двигателях наиболее часто применяются изоляционные материалы трех классов: А, Е и В, предельные рабочие температуры установлены для них соответственно 105, 120 и 130° С.
К классу А относятся текстильные материалы из хлопка, натурального шелка, целлюлозные электроизоляционные бумаги, картоны, фибра, древесина и другие. Эти материалы должны быть пропитаны лаками на основе натуральных смол или масляно-битумных смесей. К классу А относятся также лакоткани и лакочулки, лакобумага, изоляция проводов марки ПЭЛ, гетинакс, текстолит,пластмассы с органическим наполнителем; при изготовлении их применяются термореактивные смолы фанольно-формальдегидного типа.
К классу Е относятся в основном новые синтетические материалы на основе полиэтилентерефталатных волокон и пленок, часто в сочетании с электрокартоном, целлюлозной бумагой и тканями, пропитанные лаками повышенной нагревостойкости - битумно-масляными и другими. К классу Е относятся также стеклолакоткани на масляных лаках, слоистые пластики на основе целлюлозных бумаг и тканей, пластмассы с органическим наполнителем на нагревостойких лаках и изоляция проводов марки ПЭВ.
К классу В относятся материалы на основе щипаной слюды, слюдинитов и слюдопластов, в том числе с бумажной или тканевой подложкой, асбестовые волокнистые материалы. Пропитка этих материалов должна производиться нагревостойкими битумно—масляными или масляно-смоляными лаками. К этому же классу изоляции относятся стеклолакоткани, пропитанные эпоксидными или маслянобитумными лаками, пластмассы с неорганическим наполнителем на синтетических смолах и другие материалы.
Под действием повышенной температуры электрические свойства изоляционных материалов изменяются незначительно, но резко уменьшается их механическая прочность и при вибрации электродвигателя изоляции обмоток легко разрушается. Так как измерение температуры изоляции связано с большими трудностями, то обычно определяют температуру проводников обмотки и магнитопровода, соприкасающихся с изоляцией. Поэтому ГОСТ 183—74 устанавливает предельные превышения температуры этих частей электрической машины над температурой газообразной охлаждающей среды при работе машины с постоянной номинальной нагрузкой.
При этом принимаются температура газообразной охлаждающей среды +40°С и высота над уровнем моря не более 1000 м. Указанные в табл. 1 предельные превышения температуры относятся к машинам, предназначенным для продолжительного номинального режима работы, для повторно-кратковременных номинальных режимов работы и для перемежающихся номинальных режимов работы. Предельные допускаемые превышения температуры частей электрических машин для кратковременного номинального режима работы могут быть выше указанных на 10 С.

Превышения температуры стержневых обмоток роторов асинхронных машин допускаются по согласованию с заказчиком. Превышения температуры даны с учетом способа измерения температуры: по изменению сопротивления обмотки или термометром.
Определение температуры обмотки по изменению ее сопротивления дает значение температуры, более близкое к действительной, чем измеренное термометром, поэтому допускаемое превышение температуры при первом способе больше, чем при втором.

Измерение температуры обмотки или магнитопровода можно произвести ртутным или спиртовым термометром. Конец термометра, обернутый фольгой, прикладывают к месту измерения температуры. Поверх фольги накладывают кусок ваты для предохранения термометра от охлаждения потоком воздуха. Желательно устанавливать термометр вертикально. При измерении температуры стальных частей и обмоток с большим током рекомендуется применять спиртовой термометр, так как ртуть может дополнительно нагреться под влиянием вихревых токов и показание ртутного термометра не будет соответствовать действительной температуре. Недопустимое повышение температуры частей электродвигателя может быть также при отклонении режима его работы от номинального. Если электродвигатель предназначен для повторно-кратковременного режима работы (например, в крановых установках), то увеличение продолжительности включения против номинальной или же увеличение частоты включений ведет к его повышенному нагреванию.
ГОСТ 183-74 устанавливает восемь номинальных режимов работы электрических машин, из них четыре основных режима и четыре рекомендуемых при необходимости уточнения условий работы электрических машин.
К основным номинальным режимам работы относятся:
а) продолжительный (условное обозначение S1 );
б) кратковременный ( S2 ) с длительностью периода неизменной номинальной нагрузки 10, 30, 60 и 90 мин;
в) повторно—кратковременный ( S3 ) с относительной продолжительностью включения (ПВ) 15, 25, 40 и-60%, с продолжительностью одного цикла 10 мин (если нет других указаний);
г) перемежающийся ( S6 ) с относительной продолжительностью нагрузки (ПН) 15, 25, 40 и 60%, с продолжительностью одного цикла 10 мин (если нет других указаний).
К рекомендуемым номинальным режимам работы относятся: а) повторно-кратковременный с частыми пусками ( S4 ) с ПВ 15, 25, 40 и 60%, число включений в час 30, 60, 120, 240 при коэффициенте инерции ( HI) 1,2; 1,6; 2,5 и 4;
б) повторно—кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением ( S5 ) с ПВ 15, 25, 40 и 60%, с числом включений в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции ( FJ ) 1,2; 1,6; 2,5; 4;
в) перемежающийся с частыми реверсами при электрическом торможении ( S7 ) с числом реверсов в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции ( F1 ) 1,2; 1,6; 1,5; и 4;
г) перемежающийся с двумя или более скоростями вращения ( S8 ) с числом циклов в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции ( F1) 1,2; 1,6; 2,5 и 4; продолжительность нагрузки (ПН) на каждой из скоростей вращения устанавливается по согласованию между потребителем и поставщиком.
При продолжительном номинальном режиме работы электрической машины неизменная номинальная нагрузка машины сохраняется столько времени, что превышения температуры всех частей электрической машины над неизменной температурой охлаждающей среды достигают практически установившихся значений.
При кратковременном номинальном режиме работы периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения машины. За период нагрузки превышения температуры всех частей машины при практически неизменной температуре охлаждающей среды не достигают установившихся значений, а за периоды остановки все части ее приходят в практически холодное состояние, т. е. температура любой части электрической машины отличается от температуры охлаждающей среды не более чем на +3° С.
При повторно-кратковременном номинальном режиме работы кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки (рабочие периоды) чередуются с периодами отключения машины (паузы). Как за рабочий период, так и за время паузы превышения температуры отдельных частей электрической машины при практически неизменной температуре охлаждающей среды не достигают установившихся значений.
Повторно-кратковременный номинальный режим работы характеризуется относительной (в процентах) продолжительностью включения (ПВ), которая равна отношению длительности рабочего периода к длительности одного цикла (время работы и паузы).
Пусковые потери практически не оказывают влияния на превышения температуры отдельных частей машины.
При перемежающемся номинальном режиме работы кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки (рабочие периоды) чередуются с периодами холостого хода (паузы). Как за рабочий период, так и за время паузы превышения температуры отдельных частей машины при практически неизменной температуре охлаждающей среды не достигают практически установившихся значений. Перемежающийся номинальный режим работы характеризуется относительной (в процентах) продолжительностью нагрузки (ПН), которая равна отношению времени работы с номинальной нагрузкой к длительности одного цикла (время работы и время холостого хода).
При повторно-кратковременном номинальном режиме работы с частыми пусками пусковые потери оказывают значительное влияние на превышение температуры отдельных частей машины. Этот режим работы характеризуется относительной (в процентах) продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции ( F1 ), который равен отношению суммы приведенного к валу электродвигателя моменту инерции механизма и момента инерции ротора электродвигателя к моменту инерции ротора электродвигателя.
При повторно-кратковременном номинальном режиме работы с частыми пусками и электрическим торможением пусковые потери и потери электрического торможения оказывают существенное влияние на превышение температуры отдельных частей машины. Этот режим работы характеризуется относительной (в процентах) продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции.
При перемежающемся номинальном режиме работы с частыми реверсами потери при реверсировании оказывают существенное влияние на превышение температуры отдельных частей электрической машины. Это режим работы характеризуется числом реверсов в час и коэффициентом инерции.
При перемежающемся номинальном режиме работы с двумя и более скоростями вращения потери при переходе с одной скорости вращения на другую оказывают существенное влияние на превышение температуры отдельных частей машины. Этот режим работы характеризуется числом циклов в час, коэффициентом инерции и относительной (в процентах) продолжительностью нагрузки на отдельных ступенях скорости вращения. Проверка кратковременного режима работы производится измерением продолжительности рабочего периода и определением превышения температуры частей электродвигателя в конце паузы. Продолжительность рабочего периода не должна превышать указанную на щитке электродвигателя и температура всех частей электродвигателя в начале рабочего периода должна быть практически равна температуре окружающей среды. Проверка повторно—кратковременного режима работы производится измерением продолжительности рабочих периодов за определенный отрезок времени. Относительная продолжительность включения равна частному от деления продолжительности всех рабочих периодов на продолжительность времени наблюдения. Так же производится проверка перемежающегося режима работы. Проверка рекомендуемых режимов работы связана со значительными трудностями, возникающими при определении коэффициента инерции (FI).
Если повышенное нагревание электродвигателя происходит в результате несоответствия действительного режима режиму, указанному на паспортном щитке, то необходимо заменить электродвигатель или усилить его охлаждение за счет устройства независимой вентиляции, особенно эффективной в электродвигателях, предназначенных для кратковременного, повторно-кратковременного и перемежающегося режимов работы.
Недопустимое превышение температуры обмоток и сердечника может иметь место и при значительном отклонении напряжения от номинального. Ранее было показано, что при уменьшении напряжения на зажимах электродвигателя уменьшается также вращающийся магнитный поток и для сохранения постоянным вращающего момента происходит увеличение тока в обмотке ротора и в обмотке статора. Это подтверждается формулой (1), если в этой формуле считать Р₂ = const.
Повышенное напряжение на зажимах электродвигателя приводит к увеличению магнитного потока и соответственно к увеличению намагничивающей составляющей тока в обмотке статора. Увеличение магнитной индукции в магнитопроводе статора неизбежно приводит к возрастанию магнитных потерь и повышению температуры этих частей машины, а увеличение тока вызывает повышение температуры обмотки статора. Ошибочное соединение фазных обмоток треугольником вместо соединения звездой вызывает увеличение фазного напряжения в 1,73 раза; при этом происходит настолько значительное возрастание намагничивающей составляющей тока, что даже при отсутствии нагрузки ток в обмотке статора обычно превышает номинальное значение.
Если наблюдается значительное общее повышенное нагревание обмоток или магнитопровода и нагрузка не превышает номинальную, то сначала следует проверить напряжение на зажимах электродвигателя и правильность соединения фазных обмоток статора. Если возможно, то следует установить необходимое напряжение переключателем на первичной стороне трансформатора. Допускаемые отклонения напряжения согласно ГОСТ 183-74 составляют -5% и +10% номинального. Увеличение и уменьшение частоты напряжения сети также вызывают повышенное нагревание электродвигателя при номинальной нагрузке, но это явление может иметь место только в автономных установках. Допускаемое отклонение частоты напряжения согласно ГОСТ 183-74 составляет 15% номинальной. Если одновременно напряжение и частота не соответствуют номинальным значениям, то сумма их отклонений (без учета знака) не должна превышать 10% и каждое из отклонений не превышает допускаемого для соответствующей величины.
Если нагрузка электродвигателя не превышает номинальную, режим работы соответствует указанному на паспортном щитке, значения напряжения и его частоты находятся в допусковых пределах и все же наблюдается значительное общее нагревание обмоток и магнитопровода, то вероятная причина этого — недостаточное охлаждение электродвигателя. Малая эффективность вентиляции может быть вызвана: а) высокой температурой охлаждающего воздуха; б) плохой теплоотдачей охлаждаемых поверхностей; в) недостаточным количеством охлаждающего воздуха. Высокая температура охлаждающего воздуха (больше 40° С) Может быть следствием общей высокой температуры воздуха по технологическим или климатическим условиям или же малого объема и недостаточной вентиляции помещения, в котором установлен электродвигатель. При неудачном размещении входных отверстий в электродвигатель может поступать воздух, нагретый охлаждаемым двигателем или приводимой им во вращение машиной (например, компрессором). Такое же явление может быть и при отсутствии полного разделения каналов для холодного и нагретого воздуха. При замкнутой системе вентиляции охлаждающий воздух может иметь высокую температуру при малом расходе воды через охладитель (менее 1 л/мин на 1 кВт потерь электродвигателя) или при температуре воды выше +30° С. Проверка температуры охлаждающего воздуха может быть выполнена термометром, установленным у входа воздуха в электродвигатель. При замкнутой системе вентиляции необходимо периодически проверять работу индикаторов температуры охлаждающего воздуха и положение задвижек.
Плохая теплоотдача охлаждаемых поверхностей может быть вызвана наличием слоя пыли, мелких волокон или стружек на обмотках и сердечниках и особенно в вентиляционных каналах. Увеличению толщины теплоизоляционного слоя способствует попадание в электродвигатель масла из подшипников или другой жидкости. Для предотвращения этой причины повышения температуры обмоток и сердечника необходимо периодически очищать каналы от пыли и продувать их сухим воздухом. Направление струи воздуха должно быть таким, чтобы пыль удалялась из электродвигателя, а не перемещалась и уплотнялась внутри него.
Уменьшенный расход охлаждающего воздуха может быть вызван увеличенным сопротивлением воздухопровода или же уменьшенным давлением, создаваемым вентилятором. Первая причина обычно появляется в эксплуатации вследствие уменьшения сечения каналов, вызванного отложением пыли и мелких волокон в них или засорения фильтров. Во вновь установленных электродвигателях входные отверстия могут быть частично закрыты фундаментом или воздухопроводы могут быть выполнены с большим количеством изменений сечения и поворотов. Уменьшенное давление воздуха, создаваемое вентилятором с наклонными лопастями, обычно вызывается неправильным направлением вращения; в этом случае необходимо заменить вентилятор, если не представляется возможности изменить направление вращения электродвигателя.

2.Местное нагревание обмотки статора

Значительное местное нагревание обмотки статора вызывается нарушением симметрии обмотки или напряжения сети. Симметрию напряжения проверяют вольтметром на зажимах электродвигателя, отклонение величины напряжения не должно превышать -5% и +10% номинального. В большинстве случаев несимметрия обмотки связана с наличием в ней замкнутых контуров для э. д. с., наводимой вращающимся магнитным потоком. Эти контуры получаются при неправильном включении отдельных катушек, если фазная обмотка имеет параллельные ветви (рис. 18, а) или (чаще) в результате коротких замыканий (рис. 18,б-г). Сопротивление контура при хорошем контакте в месте замыкания мало и по нему циркулирует большой ток даже при малой э. д. с., который сильно нагревает часть обмотки, образующую короткозамкнутый контур. Под влиянием нагревания изоляция темнеет, становится хрупкой и легко разрушается. При отсутствии тепловой зашиты электродвигателя или при завышенном токе ее уставки область повреждения увеличивается, замыкание между витками одной катушки (рис. 18, б) переходит в замыкание между катушками одной или двух фазных обмоток непосредственно (рис. 18, в) или через магнитопровод статора (рис. 18, г), происходит оплавление провода и полное разрушение катушек.
Наличие короткозамкнутого контура в обмотке статора вызывает также повышенный уровень шума низкого тона и вибрацию электродвигателя. Ток в линейных проводах различный и скорость вращения ротора ниже номинальной даже при отсутствии нагрузки электродвигателя. Нарушение симметрии обмотки статора может быть также следствием неправильного включения катушки или группы катушек фазной обмотки (при отсутствии параллельных ветвей) или же неправильного соединения фазных обмоток (рис. 9, в и 10, в).
Последняя неисправность достаточно определенно проявляется при пуске электродвигателя (см. 8 6), и в этом случае нет необходимости исследовать нагревание фазных обмоток. Основным признаком наличия короткозамкнутого контура является повышенное местное нагревание обмотки, которое легко можно обнаружить, прикасаясь рукой к ее лобовым частям (после остановки электродвигателя).

Для нагревания обмотки необходимо включить электродвигатель в сеть на непродолжительное время. Если короткозамкнутый контур охватывает значительную часть обмотки статора, то большой ток в линейных проводах не позволяет осуществить включение электродвигателя в сеть; в этом случае необходимо понизить напряжение. Электродвигатель с фазной обмоткой ротора следует испытывать при разомкнутой цепи ротора и пониженном вдвое напряжении на зажимах электродвигателя. Описанный способ определения короткозамкнутых контуров применим только для открытых и каплезащищенных электродвигателей.
Электродвигатели закрытого исполнения могут исследоваться только в разобранном виде, и в этом случае прежде всего следует обратить внимание на цвет изоляции катушек: потемневшая изоляция указывает на повышенное нагревание этих катушек. Для уверенности можно включить обмотку статора на пониженное напряжение и сравнить температуру катушек, прикасаясь рукой к доступным лобовым частям обмотки (после отключения обмотки от сети).
Очень часто характерный запах нагретой до высокой температуры изоляции и появление дыма позволяют безошибочно определить место короткого замыкания. При исследовании электродвигателя ротор должен занимать нормальное положение в статоре. Фазную обмотку ротора следует разомкнуть.
Фазная обмотка статора с короткозамкнутыми витками может быть обнаружена по увеличенному току в линейных проводах. При соединении обмоток звездой (рис. 19, а) показание амперметра А2 будет больше, чем двух других амперметров, если короткозамкнутый контур находится в фазной обмотке С2-0. При соединении треугольником (рис. 19,6) показания амперметров А1 и А2 в линейных проводах, присоединенных к зажимам, между которыми находится фазная обмотка С1-С4 с короткозамкнутыми витками, будет больше, чем амперметра АЗ. Измерение тока следует производить при пониженном напряжении, фазная обмотка ротора должна быть разомкнута.
Выявление фазной обмотки, содержащей короткозамкнутые витки, может быть произведено измерением сопротивления фазных обмоток омметром, мостом или методом амперметра и вольтметра. Фазная обмотка с короткозамкнутыми витками имеет меньшее сопротивление. Если соединение фазных обмоток выполнено внутри электродвигателя, то можно измерить значения сопротивления между зажимами электродвигателя. В случае соединения звездой наибольшим будет сопротивление между зажимами С1 и СЗ (рис. 19, а), к которым присоединены неповрежденные фазные обмотки. Два других сопротивления будут одинаковы и меньше первого. При соединении обмоток треугольником наименьшее сопротивление будет между зажимами C1 (С6) и С4 (С2) (рис. 19, б), между которыми находится фазная обмотка с короткозамкнутыми витками.

При использовании омметра или моста ток в измерительной цепи составляет несколько миллиампер, для него сопротивление контакта в месте замыкания может оказаться большим и тогда сопротивление поврежденной и целой фазных обмоток будет почти одинаковым. Более надежные результаты дает метод амперметра и вольтметра. В случае необходимости дальнейшее определение места повреждения обмотки производится измерением сопротивления или напряжения на катушечных группах и отдельных катушках.
Короткозамкнутый контур, включающий в себя катушки разных фаз, образуется из-за поврежаения изоляции непосредственно между катушками (см. рис. 18, в) или между катушками и магнитопроводом статора (см. рис. 18,г). В этом случае при соединении фазных обмоток звездой (рис. 20, а) показания амперметров А1 и А2,включенных в рассечку проводов, присоединенных к зажимам поврежденных обмоток, будут больше, чем амперметра АЗ. В случае соединения треугольником (рис. 20,6) показания амперметров А1 и АЗ будут больше, чем амперметра А2.

3.Местное нагревание обмотки ротора

Местное нагревание вызывается несимметрией ротора вследствие наличия короткозамкнутых контуров в фазной обмотке или обрывов в цепи ротора.
Короткозамкнутый контур возникает при соприкосновении соседних хомутиков лобовых частей обмотки, при соединении слоев обмотки, при витковом замыкании. Если короткозамкнутый контур имеется только в одной фазной обмотке, то при разомкнутом реостате пусковой момент не возникает и при включении в сеть электродвигателя наблюдается повышенный уровень шума и вибраций, происходит нагревание короткозамкнутого контура. При наличии короткозамкнутых контуров в двух или трех фазных обмотках образуется вращающий момент, но уже при небольшой нагрузке электродвигателя скорость вращения ротора становится ниже номинальной.
Обрыв в одной фазной обмотке или в стержнях беличьей клетки также приводит к повышенному нагреванию исправной части обмотки.
Контакты между проводниками или между проводником и магнитопроводом ротора в местах короткого замыкания, вызванного повреждением изоляции, имеют повышенное сопротивление и поэтому нагреваются значительно сильнее остальных участков короткозамкнутого контура. Появление дыма может помочь обнаружить место повреждения изоляции.
Повышенное сопротивление имеют также контакты схемы цепи ротора, выполненные недоброкачественно или поврежденные в процессе эксплуатации, и температура их значительно выше хороших контактов этой цепи.

4.Местное нагревание магнитопровода статора

Местное нагревание, как правило, является следствием увеличенных магнитных потерь на отдельных участках сердечника, вызванных недоброкачественной сборкой его или повреждением в процессе эксплуатации. В некоторых случаях местное нагревание может быть вызвано трением ротора о статор или наличием короткозамкнутого контура в обмотке статора. Первая из указанных причин часто приводит к замыканию между листами по внутренней поверхности статора, и в результате этого образуются пути для вихревых токов, дополнительно нагревающих магнитопровод. Для выявления участков магнитопровода с замкнутыми листами необходимо разобрать электродвигатель и тщательно осмотреть внутреннюю поверхность статор»: в местах короткого замыкания листы покрыты тонким слоем окисла, по цвету которого (от желтого до синего) можно судить о температуре магнитопровода.
У электродвигателей большой мощности замыкание листов магнитопровода, как правило, приводит к значительному его повреждению - расплавлению стальных листов, чаще всего в зубцовой зоне. В небольших электродвигателях вихревые токи недостаточны для оплавления листов, однако в этом случае изоляция между листами повреждается.
Если первоначальной причиной нагревания является задевание ротора о статор, то трущиеся поверхности имеют характерный блеск, зубцы искривлены и имеют следы износа. При коротком замыкании в обмотке статора и особенно при повреждении изоляции между двумя фазными обмотками и сердечником (см. рис. 18, г) часто происходит оплавление провода и магнитопровода .

5.Повышенное нагревание соединений катушек и выводных зажимов

В настоящее время соединение катушек из круглого обмоточного провода осуществляют скруткой и оплавлением концов проводов с помощью графитового электрода. Этот способ дает прочное неразъемное- соединение, но требует тщательного выполнения технологической операции. В процессе оплавления провод нагревается до высокой температуры и место скрутки окисляется, поэтому электрическим контактом служит только оплавленная часть проводов, малое сечение которой может быть причиной значительного нагревания соединения катушек. Для создания хорошего электрического контакта соединяемых проводников применяют также пайку оловянносвинцовым припоем одной из следующих марок: ПОСЗО, ПОС40 и ПОС60. Цифра в обозначении марки припоя соответствует содержанию олова в процентах; чем больше содержание олова, тем выше текучесть расплавленного припоя, поэтому при больших зазорах в контакте следует применять припой ПОСЗО и при малых зазорах — припой ПОС60. Температура начала плавления припоев перечисленных марок одинакова и составляет 183° С. Концы проводников должны быть предварительно покрыты слоем припоя (облужены) для создания надежного контакта по всей поверхности и для облегчения процесса пайки. Соединение может быть выполнено скруткой (для проводников круглого сечения) или с помощью хомутиков (для проводников прямоугольного сечения). Если допускается кратковременное значительное нагревание или возможно ухудшение охлаждения мест соединения катушек, то ддя повышения надежности рекомендуется применять припои медно-фосфористые марки ПМФ-7 или ПМФ-8.
В асинхронных электродвигателях кабельные наконечники ставятся только на выводных концах обмоток. Закрепление наконечника и создание контакта с проводом производят пайкой или опрессовкой (иногда сваркой).
Повышенное нагревание наконечника в большинстве случаев происходит вследствие плохого контакта в резьбовом соединении, а иногда может быть вызвано недоброкачественной пайкой или опрессовкой. Повышенное нагревание зажима электродвигателя является следствием загрязнения поверхности контакта или (в редких случаях) вызвано малыми размерами этой поверхности, определяемой сечением зажимного болта. Рекомендуемые зажимные болты и допускаемый ток:
Болт М4 М5 Мб М8 МЮ М12 М14 М16 М18 М20
Наибольший ток, А . . . 14 2 5 48 100 200 300 500 650 800 1000
Следствием большого нагревания контакта зажима электродвигателя может быть выплавление припоя из кабельного наконечника и обгорание пластины, на которой укреплены зажимы статора или ротора, если эта пластина изготовлена из сгораемого изоляционного материала. Не устраненное своевременно повреждение пластины зажимов приводит к замыканию между зажимами. Для повышения надежности контактов необходимо применять кабельные наконечники, болты, гайки и шайбы с металлическим антикоррозионным покрытием. С обеих сторон кабельного наконечника следует установить шайбы.
Гайки должны быть плотно поджаты и для предотвращения их самоотвинчивания необходимо применять пружинные шайбы.

6.Значительное нагревание контактных колец и щеток

Причинами повышенного нагревания контактных колец и шеток могут быть: а)искрение; б) увеличенное контактное давление шеток на кольца; в) увеличенная плотность тока на контактной поверхности щеток; г) плохой контакт между шеткой и щеткодержателем; д) недостаточное охлаждение контактных колец и щеток (особенно в электродвигателях с закрытыми контактными кольцами). Для выявления причины повышенного нагревания следует тщательно обследовать состояние контактных колец и щеточного узла.
Превышение температуры контактных колец согласно ГОСТ 183—74 должно быть не более 60°С при изоляции класса А, не более 70°С при изоляции класса Е и не более 80° С при изоляции класса В. Если изоляция контактных колец и присоединенных к ним обмоток относится к разным классам, то допускаемое превышение температуры соответствует классу изоляции меньшей нагревостойкости.

7.Повышенное нагревание бандажей

В асинхронных двигателях бандажи применяются для крепления лобовых частей фазной обмотки ротора и находятся в области магнитных потоков рассеяния обмоток статора и ротора. Вследствие вращения потоков рассеяния относительно ротора происходит перемагничивание бандажа и возникают потери от вихревых токов и гистерезиса. Частота перемагничивания соответствует частоте скольжения и получается наибольшей при неподвижном роторе. Величина потерь зависит от магнитной индукции в месте расположения бандажа, частоты перемагничивания , материала и конструкции бандажа. Для бандажей применяется стальная магнитная, стальная немагнитная или бронзовая проволока. При немагнитной проволоке достигается уменьшение потока рассеяния. Предохранение от полного разматывания бандажа при обрыве проволоки достигается пайкой витков бандажа припоем ПОСЗО по всей окружности, хотя это вызывает увеличение потерь от вихревых токов и нагревание бандажа.
Для уменьшения нагревания целесообразно заменить один широкий бандаж двумя узкими, а в электродвигателях с малой скоростью вращения ротора можно ограничиться пайкой проволоки только у скрепок. Держатели двух бандажей и скрепки у непропаянного полностью бандажа необходимо располагать на расстоянии двойного полюсного деления, при другом расстоянии между ними э. д. с. в держателях и скрепках от пересечения магнитным потоком замкнутого контура АВСD) (рис. 21) будут складываться и создадут ток, дополнительно нагревающий бандажи.

При повышенном нагревании бандажа возможны нарушение пайки, разбрызгивание припоя и повреждение изоляции лобовых частей обмотки ротора. Допускаемая температура бандажа определяется нагревостойкостью изоляционного материала, на который уложен бандаж. Измерение температуры бандажа может быть выполнено термометром после остановки ротора. Если повышенное нагревание бандажа обнаружено у нового электродвигателя, то оно является следствием увеличенных потерь или недостаточного охлаждения. Для более точного определения причины нагревания требуется специальное исследование. Если увеличенное нагревание возникло после продолжительной эксплуатации электродвигателя, то прежде всего следует проверить условия охлаждения бандажа.

8.Повышенное нагревание подшипников

Допускаемая температура подшипника в значительной мере определяется нагревостойкостью смазки. В асинхронных двигателях используются главным образом под шипники качения с густой смазкой и только в крупных машинах применяются подшипники скольжения с жидкой смазкрй. Потери от трения в подшипниках качения значительно меньше, чем в подшипниках скольжения. Повышенное нагревание подшипников вызывается недоброкачественным изготовлением электродвигателя и неудовлетворительными условиями эксплуатации.
Для электрических машин общего применения предельная допускаемая температура подшипников качения согласно ГОСТ 183-74 составляет 100°С. Повышенное нагревание может быть следствием неправильных размеров частей электродвигателя, определяющих положение подшипника. Для свободного удлинения вала при нагревании должна быть предусмотрена возможность осевого смещения обоих шарикоподшипников (рис. 22, а) или одного из шарикоподшипников (рис. 22,6), если наружное кольцо второго подшипника закреплено. Если один из подшипников роликовый, то наружные кольца обоих подшипников закрепляются бортиками крышек, так как подшипник с цилиндрическими роликами допускает осевое смещение вала. Отсутствие осевого зазора между наружными кольцами обоих шарикоподшипников и крышками приводит к значительному увеличению трения в подшипниках и повышенному нагреванию их. Такое же действие оказывает и слишком тугая посадка наружного кольца подшипника в подшипниковом щите. Признаком этих недостатков изготовления является затрудненное вращение ротора, особенно в нагретом состоянии электродвигателя.
Трение в подшипниках увеличивается с возрастанием радиальной и осевой нагрузок. Большая радиальная нагрузка может быть вызвана неправильной центровкой электродвигателя и приводимой им во вращение машины или увеличенным натяжением ремня. Большая осевая нагрузка, как правило, обусловлена свойствами передачи (червячной, с коническими зубчатыми колесами и др.) или большой массой вращающихся частей при вертикальной установке электродвигателя. В процессе эксплуатации увеличение трения может произойти вследствие большого количества смазки, загрязнения подшипника пылью, повреждения рабочих поверхностей, слишком тугим уплотнением. Предельная допускаемая температура подшипников скольжения согласно ГОСТ 183-74 составляет 80 С (при этом температура масла должна быть не более 65°С).
Повышенное нагревание подшипников скольжения обычно связано с нарушением жидкостного трения, которое может быть вызвано отклонением радиального зазора в подшипнике от оптимальной величины, неправильным выполнением маслораспределительных каналов, недостаточной подачей масла, низкой вязкостью его.

Величина радиального зазора в подшипнике оказывает существенное влияние на размеры масляного клина и его подъемную силу.При малом зазоре затруднено образование масляного клина и малая толщина слоя масла вызывает повышенные потери от трения. При большом зазоре опорная поверхность масляного клина ограничивается небольшой дутой по окружности шейки вала и работа подшипника становится неустойчивой. Образование масляного клина облегчается при повышенной скорости, поэтому чем больше скорость вращения вала и диаметр его шейки, тем большей получается величина оптимального зазора.
В табл. 2 приведены рекомендуемые размеры зазора в неразъемном подшипнике в зависимости от диаметра шейки вала для различной скорости вращения. Этой таблицей можно пользоваться для машин мощностью до 1000 кВт при скорости вращения до 1500 об/мин и для машин мощностью до 200 кВт при скорости вращения 3000 об/мин.

В разъемном подшипнике с подачей масла кольцом величина оптимального зазора соответствует данным табл. 2 в случае, если внутренняя поверхность вкладышей имеет форму кругового цилиндра. В настоящее время наиболее распространены два способа подачи масла к трущимся поверхностям — кольцом и насосом. Недостаточная подача масла при первом способе вызывается малой массой или неправильной формой кольца, низким уровнем масла в подшипнике, большой вязкостью масла. При втором способе уменьшение подачи масла может быть следствием малого сечения маслопровода (малые отверстия в уплотнительных прокладках фланцевых соединений), засорения фильтра, низкого уровня масла в баке. При большой скорости шейки вала и значительной нагрузке расход масла,' необходимый для охлаждения подшипника, не может быть обеспечен кольцом, и в этом случае применяют насос. Масло обычно подается к рабочим поверхностям подшипника через отверстие в верхнем вкладыше. Облегчение растекания масла достигается расточкой средней части этого вкладыша по увеличенному радиусу; при этом зазор по вертикальному диаметру становится в 2—3 раза больше указанного в табл. 2, однако для уменьшения утечки масла необходимо сохранить у краев вкладыша пояски с нормальным зазором.

Для сохранения устойчивости масляного клина расточку нижнего вкладыша следует производить с учетом зазора по табл. 2. Для измерения зазора в подшипнике с неразъемной втулкой используется набор калиброванных проволок. Зазор между верхним вкладышем индейкой вала проверяют при помощи свинцовой проволоки диаметром 1 мм. Кусочки проволоки длиной 20-30 мм укладывают не плоскости разъема вкладышей и на шейку вала, как показано на рис. 23, а. Затем производят сборку подшипника и затягивают болты
После разборки подшипника сплющенные проволоки B1, C1, С2, В2, СЗ и C4 соответственно имеют толщину b1, c1, с2, b2, с3 и с4 . Вертикальные зазоры a1 и a2 в плоскостях A1-A1 и B1-B2 вычисляются по формулам:

Величина этого зазора не должна превышать 0,05 мм. Причиной повышенного нагревания подшипников может также быть вибрация ротора, которая увеличивает потери в подшипниках. Повышенное нагревание подшипника часто приводит к повреждению его рабочей поверхности, при котором дальнейшая работа электродвигателя становится невозможной. Характер повреждения зависит от материала рабочей поверхности подшипника. Баббитовая заливка начинает плавиться при температуре 240°С (баббиты марок Б-83, Б-16 и БН). Если расплавлена большая часть заливки, то происходит задевание ротора за статор. Бронзовые втулки и вкладыши могут выдерживать значительно большую температуру, однако в результате отсутствия смазки может произойти приварка вкладыша (или втулки) к шейке вала, ротор в этом случае затормаживается. При разборке такого электродвигателя приходится снимать подшипниковый шит, оставляя втулку на шейке вала.
Повреждение подшипника скольжения обычно происходит из-за невнимательности обслуживающего персонала, так как этой аварии предшествует значительное нагревание подшипника, которое может быть своевременно обнаружено.