2.9 Неисправности асинхронных машин,
ненормальный шум в машине

2-9-1. Двигатель сильно гудит. Сила тока во всех фазах различна. Нагрев обмотки статора неравномерен.

2-9-2. Двигатель работает нормально, но слышится гудение низкого тона, отмечена повышенная вибрация.

2-9-3. Двигатель во время работы издает сильное гудение высокого тона (свист), исчезающее сейчас же после выключения тока. Иногда гудение сопровождается сильной вибрацией.

2-9-1. Двигатель сильно гудит. Сила тока во всех фазах различна. Нагрев обмотки статора неравномерен.

A. Короткое замыкание в обмотке статора.

См. п. 1-1-6, Б.

Б. Обмотки статора соединены неправильно.

См. п. 2-7-12,

B. Число витков в отдельных катушках обмотки статора неодинаково. Гудение наблюдается только в случае наличия параллельных ветвей в обмотке и при соединении фаз треугольником. При последовательном соединении всех катушек и соединении фаз звездой неодинаковое число витков в отдельных катушках не вызывает гудения, только сила тока в отдельных фазах различна.

Отсоединить все три фазы и параллельные ветви друг от друга. Поочередно дать в каждую фазу (при последо­вательном соединении всех катушек) или в каждую ветвь (при параллельном соединении катушек) переменный ток и измерить вольтметром напряжение на отдельных кату­шечных группах. На катушечных группах, имеющих меньше витков, напряжение будет меньше, чем на исправных катушечных группах. Наибольшая допустимая разность напряжений на отдельных катушечных группах не должна превышать 5 %.

Испытание допустимо как при вставленном, так и при вынутом роторе. При вставленном и разомкнутом фазном роторе испытание можно производить при номинальном напряжении. При вынутом роторе или же при вставленном короткозамкнутом роторе напряжение, подведенное к статору, не должно превышать 15—20 % номинального напряжения двигателя.

Можно также произвести проверку числа витков катушек статора, литая двигатель со стороны ротора (при фазном роторе).

 

2-9-2. Двигатель работает нормально, но слышится гудение низкого тона, отмечена повышенная вибрация. Сила тока во всех трех фазах одинакова.

При наличии параллельных ветвей в обмотке статора катушечные группы в каждой из параллельных ветвей соединены по сосредоточенной схеме (рис. 2-4, а); воздушный зазор между ротором и статором неравномерный.

Тщательно выровнять зазор между ротором и статором .

Увеличить зазор на 10—20 %, для чего обточить ротор. Однако нужно иметь в виду, что увеличение зазора ведет к ухудшению коэффициента мощности.

Пересоединить обмотку статора по схеме на рис. 2-4, б, распределив катушечные группы каждой параллельной ветви равномерно по всей окружности статора.

В электромагнитном взаимодействии ротора и стато­ра при этих двух вариантах соединения фазы имеется определенное различие. При соединении по схеме 2-4, а токи в параллельных ветвях фазы (при неравномерном по окружности воздушном зазоре) разные: больший ток в параллельной ветви, расположенной («сосредоточенной») в области увеличенного зазора (обычно это вверху статора), меньший — в области уменьшенного зазора. В результате имеет место явление периодического магнитного подтягивания ротора с тенденцией выравнивания воздушного зазора и некоторого ослабления давления на подшипники. Это периодическое магнитное взаимодействие и может явиться причиной характерного гудения и повышенной вибрации.

С другой стороны, в практике эксплуатации крупных многополюсных двигателей с подшипниками скольжения для устранения дефекта, описанного в § 2-8, наоборот, пересоединяют схему с варианта 2-4, б на вариант 2-4, а, если при этом приведенные выше отрицательные явления, связанные со схемой 2-4, а, не будут столь существенным.

 

2-9-3. Двигатель во время работы издает сильное гудение высокого тона (свист), исчезающее сейчас же после выключения тока. Иногда гудение сопровождается сильной вибрацией.

Вибрация зубцов статора и ротора из-за неудачного выбора соотношения чисел пазов статора и ротора . В момент совпадения осей некоторых зубцов статора и ротора появляется одностороннее притяжение между зубцами статора и ротора. Для иллюстрации этого
на рис. 2-5 представлено мгновенное расположение зубцов статора и ротора при 24 зубцах в статоре и 25 зубцах в роторе (зубцы с совпадающими осями заштрихованы). Силы притяжения при вращении ротора перемещаются с большей скоростью и вызывают вибрацию вала ротора. Эти силы при недостаточной жесткости статора могут вызвать также и его вибрацию.

Механические вибрации, происходящие в упругой среде, какой является воздух, и создают звук. Интенсивность последнего зависит от величины деформации частей, частоты действую­щей магнитной силы, упругих свойств материала и акустических свойств машины .

Как показал опыт, наибольшие вибрации и соответственно шум (гудение) могут достичь опасной величины при резонансе, когда частота вынужденных колебаний частей (например, ротора) совпадает с частотой собственных колебаний. В подобных случаях работа двигателя может оказаться невозможной из-за задевания ротором стали статора.

Опыт показывает, что издавать гудение могут также двигатели со статорными обмотками, выполненными с дробным числом пазов на полюс фазы, например при q = 2 '/₂, 3¹/₂ ,  4 ¹/₂ и т.д.

Кроме рассмотренных причин гудения, укажем еще на обыч­ное гудение («пение») асинхронных двигателей, присущее всем электромагнитным устройствам переменного тока и объясняю­щееся магнитострикционными явлениями. Они заключаются в том, что процесс намагничивания ферромагнитных тел сопровождается изменением их объема. При вращении ротора его зубцы перемещаются относительно зубцов статора, что вызывает пульсацию магнитного потока, а это, в свою очередь, вызывает резкие периодические изменения магнитной индукции в зубцах статора и ротора. Получающиеся при этом периодические изменения объемных размеров зубцов и являются причиной гудения. Чрезмерное гудение по указанной причине появляется при большом магнитном насыщении зубцов двигателей.

Чтобы устранить эту неисправность, необходимо установить новый ротор с иным числом пазов. Но если ограничиться лишь ослаблением шума-, то в некоторых случаях может помочь обточка ротора, увеличивающая зазор между ротором и статором. Последнее рекомендуется согласовать с заводом-изготовителем. Шум может быть также ослаблен при эластичной установке машины. См. также примечание в п. 2-7-7.