Осматривая состояние активной стали статора, нужно убедиться в плотности ее прессовки, а также проверить надежность крепления распорок, которые находятся в каналах. Если прессовка слабая, может возникнуть вибрация листов. А это приводит к нарушению межлистовой изоляции стали, а потом и к местному нагреву ее вместе с обмоткой. Из-за зубцов вибрирующих листов стали истирается изоляционный материал обмотки статора. И, в конце концов, листы зубцов при длительной вибрации вполне могут отломиться у основания, затем задеть за ротор и вклиниться в изоляцию обмотки статора до самой меди. Чтобы уплотнить листы стали, между ними закладывают листочки слюды с лаком, либо забивают гетинаксовые клинья.

Во время осмотра ротора проверяют состояние вентиляторов, а также их крепление. Осматривают также надежность посадки в пазах стержней обмотки, отсутствие обрыва стержней и трещин, следов перегрева или нарушения пайки.

Осматривая подшипники скольжения, смотрят на результат работы вкладыша, отсутствие торцевой выработки, отставания, трещин, натаскивания или подплавления баббита. В хорошо пришабренном вкладыше зона задевания валом поверхности вкладыша располагается по его нижней поверхности, занимая 1/6 часть круга. Масленый карман должен переходить в рабочую зону плавно, без излома. Благодаря этому создаются оптимальные условия для завлекания масла под шейку вала.

Когда проверяют подшипники качения, их промывают бензином и смотрят на плавность и легкость вращения, отсутствие шума, заеданий и притормаживания. Убеждаются, нет ли обрыва в заклепках, трещин в сепараторе, проверяют его люфт.

При обнаружении дефектов деталей подшипника, даже малейших раковин или точечных подплавок от электросварки, подшипник заменяют. Если подшипник электродвигателя работает в тяжелых условиях: к примеру, крупные двигатели при 3000 об/мин, их необходимо заменить в любом случае через 5000—8000 часов работы.

При осмотре новых двигателей следует обратить внимание на оформление упаковки, которая защитит при пересылке ваши задачи. Выбирайте качественную упаковку из плотного уплотнителя.

С точки зрения длительных превышений тока, которые влияют на изоляцию, нужно различать небольшие перегрузки и большие. Действие первых заметно со временем, вторые же показывают свое влияние практически сразу. Если превышение температуры небольшое по сравнению с допустимым значением, то изоляция стареет медленно. Как правило, небольшие изменения в структуре изоляции материала собираются постепенно. При возрастании температуры этот процесс значительно ускоряется.

Считается, что перегрев сверх нормы на каждые 8-10°С уменьшает срок эксплуатации изоляции обмоток электродвигателей вдвое. Получается, перегрев на целых 40°С сократит длительность работы изоляционного материала в 32 раза! Хотя это и слишком много, но изменения в изоляции замечают лишь после нескольких месяцев эксплуатации.

Если перегрузки большие (свыше 50%), то изоляция быстро изнашивается под влиянием высокой температуры.

Чтобы проанализировать процесс нагрева, рассмотрим упрощенную модель двигателя. Увеличение тока вызовет рост переменных потерь, и обмотка начнет нагреваться. Величина превышения температуры прямо зависит от силы тока.

Спустя некоторое время после начала перегрузок, температура в обмотках достигнет допустимого для этого класса изоляции предела. При больших перегрузках обмотка сплавится намного быстрее, чем на малых. Получается, для каждого значения перегрузки есть свое допустимое время, и его можно считать вполне безопасным для изоляции.

Параметр, который показывает зависимость допустимого времени перегрузки от величины перегрузки, называют перегрузочной характеристикой электромотора. Теплофизические свойства различных типов двигателей отличаются, поэтому отличаются и характеристики.

Анализ поврежденных асинхронных двигателей свидетельствует, что главной причиной их поломки является нарушение изоляции, которое происходит из-за перегрева. 

На нагрев обмоток электродвигателя влияют его теплотехнические характеристики и параметры окружающей среды. Некоторое количество тепла, выделяемого двигателем, нагревает обмотки, остальное отдается окружающей среде. Процесс нагрева зависит от таких физических параметров, как теплоотдача и теплоемкость.

При небольшой разности температур окружающей среды и двигателя, а также большому количеству выделяемой энергии, ее основную часть поглощает обмотка, сталь статора и ротора, корпус двигателя и другие его части. Интенсивно нагревается изоляция. На нагрев в процессе работы все больше влияет теплоотдача. Баланс устанавливается тогда, когда выделяемое тепло равно теплу, отдаваемому в окружающую среду.

Когда величина тока превысила допустимое значение, не сразу же наступает аварийное состояние. Понадобится время, чтобы статор и ротор нагрелись до предельной температуры. А значит, не нужно, чтобы защита срабатывала при каждом превышении тока. Ее обязанность – отключать машину лишь в том случае, когда может быстро износиться изоляция.

Иногда случаются такие перегрузки электродвигателя, которые вызываются периодическим увеличением крутящего момента на валу. Как правило, в таких установках мощность электромотора постоянно изменяется. Очень редко можно наблюдать промежуток времени, когда ток не менял бы свою величину. На валу двигателя время от времени возникают, пусть и кратковременные, но большие моменты сопротивления – они создают броски тока. Хотя такие перегрузки редко вызывают перегрев обмоток электродвигателя, но при достаточной длительности и частым повторам может возникнуть опасный нагрев. Поэтому защита должна «разделять» эти режимы, и не реагировать на временные толчки нагрузки.

Статор – недвижимая часть асинхронного двигателя – имеет трехфазную обмотку. Когда ее включают в сеть, создается вращающееся магнитное поле. В расточке статора находится вращающаяся часть электродвигателя – ротор. В его конструкцию входит вал, сердечник и обмотка. Обмотка ротора складывается из стержней, которые уложены в пазах сердечника и замкнутых с обеих сторон кольцами.

Стержни обмотки ротора пересекает вращающееся поле статора и создает в них э. д. с. А если обмотка ротора замкнута, в стержнях возбуждаются токи. Их взаимодействие с полем статора образует на проводниках роторной обмотки электромагнитные силы Fпр. Их направление определяется по известному правилу «левой руки». Эти силы хотят повернуть ротор в сторону вращения магнитного поля статора. А все вместе силы Fпр, которые приложены к отдельным проводникам, создают на роторе момент М, заставляющий его вращаться со скоростью n2 и передавать это вращение исполнительному механизму. 

То, в какую сторону вращается ротор, зависит от порядка размещения фаз напряжения, которое подводится к обмотке статора. Если нужно заставить вращаться ротор асинхронного двигателя в другую сторону, будет достаточно поменять местами любые два провода, идущие от обмотки статора до сети. К примеру, порядок чередования фаз АВС сменить на порядок СВА. Скорость, при которой вращается ротор n2 асинхронного двигателя в любом случае меньше скорости поля n1, поскольку лишь в этом случае можно создать в обмотке ротора э.д.с.. Разница скоростей вращающегося поля статора и ротора описывается величиной, которая называется скольжением s=(n1 – n2)/n1. Иногда скольжение выражают в процентах, тогда результат формулы умножается на 100%.

На щитке двигателя указывают номинальную скорость вращения nн. Благодаря этой величине можно определить следующие номинальные параметры: синхронную скорость n1, скольжение sн, и число полюсов обмотки статора.

Конденсаторным называют асинхронный электродвигатель, который питается от однофазной сети, имеет на статоре 2 обмотки: первая питается от сети непосредственно, а вторая — последовательно с электроконденсатором, чтобы создавать вращающееся магнитное поле. Конденсаторы образуют сдвиг по фазе токов обмоток, оси у которых повернуты в пространстве. Максимальная величина вращающегося момента достигается при сдвиге фаз токов на 90°, причем именно в тот момент, когда их амплитуды подбираются так, чтобы вращающееся поле было круговым. Во время пуска конденсаторных асинхронных двигателей оба конденсатора подключены, но сразу же после разгона один из них обязательно отключают. Это объясняется тем, что для номинальной частоты вращения необходима значительно меньшая емкость, нежели при самом пуске. Конденсаторный асинхронный электродвигатель по своим пусковым и рабочим параметрам очень похож на трехфазный асинхронный двигатель. Его используют в электроприводах небольшой мощности; если необходима мощность свыше 1 кВт, такой электродвигатель использовать нецелесообразно, ввиду высокой стоимости и размеров конденсаторов.

Если в сеть (как правило, однофазную) включают через конденсатор трехфазный асинхронный электродвигатель, то рабочую емкость конденсатора, который понадобится для запуска такого двигателя, определяют с помощью формулы Ср = 2800   ( мкф )в тех случаях, если его обмотки соединяются схемой «звезда». Если же схема соединения – треугольник, то формула другая – Ср = 4800   ( мкф ). Емкость такого пускового конденсатора рассчитать несложно – Сп =(2,5 — 3) Ч Ср . Его рабочее напряжение должно в полтора раза превышать напряжения сети. Такие конденсаторы обязательно должны быть бумажными.

 

При запуске асинхронных электродвигателей, у которых короткозамкнутый ротор, возникает пусковой ток с силой, превышающей номинальную в 4-7 раз. Из-за этого напрямую включать в сеть можно только моторы мощностью меньше 200 кВт. Асинхронные электромоторы с короткозамкнутым ротором большей мощности включают сначала на пониженное напряжение, для снижения силы пускового тока в 3-4 раза. Для этого же используют пуск асинхронного электродвигателя через автотрансформатор, включаемый на это время пуска в последовательной цепи с обмоткой статора. Сила пускового тока электродвигателей с фазным ротором ограничивается с помощью пускового сопротивления в цепи ротора, снижаемого в процессе увеличения оборотов ротора. Как только асинхронный двигатель запустится, обмотка ротора замыкается накоротко. Чтобы уменьшить потери на трение и износ щеток, их поднимают специальным приспособлением, которое сначала замыкает накоротко с помощью колец обмотку ротора.

Частота вращения асинхронных электромоторов регулируется в основном через сопротивление ротора, изменение числа пар полюсов, изменение частоты питающего тока или каскадное включение нескольких машин. Направленность вращения асинхронных электромоторов меняют, переключая любые две фазы обмотки статора.

Асинхронные электродвигатели, благодаря простоте изготовления и надежности во время эксплуатации, широко используют в электрических приводах. Главные их недостатки — ограниченный диапазон регулировки скорости вращения и большой расход реактивной мощности на режимах малых нагрузок. Для работы асинхронных электромоторов в электроприводах, которые регулируются автоматически, используют регулируемые статические полупроводниковые преобразователи частоты.

Работа электрического двигателя базируется на эффекте, обнаруженном Майклом Фарадеем еще в 1821 году: взаимодействие электрического тока с магнитом может вызвать непрерывное вращение. Первый электродвигатель, который нашел практическое применение, изобрел Борис Семенович Якоби: он приводил в движение небольшой пассажирский катер.

Вращение электродвигателя вызывают силы магнитного отталкивания и притяжения, возникающие между полюсами ротора (подвижного магнита) и полюсами внешнего магнитного поля, создаваемого статором (постоянным магнитом). Главная задача – обеспечить непрерывное вращение двигателя. Это нужно для того, чтобы полюс подвижного электромагнита, добравшись противоположного полюса статора, автоматически сменялся на противоположный — только тогда ротор не остановится на месте, а провернется дальше — под воздействием сил инерции и возникающего в это время отталкивающего момента.

Автоматическое переключение полюсов ротора обеспечивает коллектор. Это пара пластин, закрепленных на валу ротора неподвижно, к которым подведены обмотки ротора. Подачу тока на эти пластины обеспечивают токоснимающие контакты (или щетки). Когда ротор поворачивается на 180°, эти пластины меняют свое положение — а значит, автоматически меняется направление тока и полюсы подвижного электромагнита. Поскольку одноименные полюсы отталкиваются, то катушка продолжает свое вращение, а ее полюсы, само собой, притягиваются к полюсам другой стороны магнита.

Подвижную часть электрической машины называют ротором (якорем), а неподвижную – статором. В обычном электродвигателе, работающем от постоянного тока,  ротором служит блок катушки, а статором – постоянный магнит. Иногда магнитное поле вместо постоянного магнита создается электромагнитом. В таком случае, его витки проволоки называют обмоткой возбуждения.