Повреждения двигателя в основном проявляются в повреждении (коротком замыкании) и обрыве изоляционного слоя обмотки статора. После повреждения обмотки статора ее сложно вовремя обнаружить, что со временем может привести к перегоранию обмотки. После сгорания обмотки некоторые явления или прямые причины, приводящие к перегоранию, скрываются, что затрудняет посмертный анализ и расследование причин.

Однако работа двигателя неотделима от нормальной потребляемой мощности, разумной нагрузки двигателя, хорошего отвода тепла и защиты изоляционного слоя эмалированного провода обмотки.

Исходя из этих аспектов, нетрудно обнаружить, что сгорание агрегата вызвано следующими шестью причинами: (1) ненормальная нагрузка и остановка; (2) короткое замыкание обмотки, вызванное металлической стружкой; (3) проблемы с контактором; (4) потеря фазы источника питания и аномальное напряжение; (5) Недостаточное охлаждение; (6) Для вакуумирования используйте компрессор. На самом деле, повреждение двигателя, вызванное множеством факторов, встречается чаще.

1. Ненормальная нагрузка и остановка

Нагрузка двигателя включает в себя нагрузку, необходимую для сжатия газа, и нагрузку, необходимую для преодоления механического трения. Если степень сжатия слишком велика или разница давлений слишком велика, процесс сжатия будет более трудным; повышенное сопротивление трения, вызванное отказом смазки, а также остановка двигателя в крайних случаях значительно увеличивают нагрузку на двигатель.

Нарушение смазки и повышенное сопротивление трения являются основными причинами ненормальной нагрузки. Разбавление смазочного масла до жидкого состояния, перегрев смазочного масла, закоксовывание и порча смазочного масла, а также недостаток масла повреждают нормальную смазку и приводят к сбою в смазке. Возвратная жидкость разбавляет смазочное масло, влияя на образование нормальной масляной пленки на поверхности трения и даже смывая исходную масляную пленку, увеличивая трение и износ. Перегрев компрессора приведет к тому, что смазочное масло станет более жидким или даже подгорит при высоких температурах, что повлияет на образование нормальных масляных пленок. Возврат масла в системе плохой, а в компрессоре не хватает масла, поэтому невозможно поддерживать нормальную смазку. Коленчатый вал вращается с высокой скоростью, а шатун и поршень движутся с высокой скоростью. Поверхность трения без защиты масляной пленкой быстро нагревается. Локальная высокая температура приведет к быстрому испарению или горению смазочного масла, что затрудняет смазку этой детали, что может вызвать локальный сильный износ в течение нескольких секунд.

Для вращения коленчатого вала требуется нарушение смазки, местный износ и больший крутящий момент. Компрессоры малой мощности (такие как холодильники, бытовые компрессоры для кондиционирования воздуха) из-за небольшого крутящего момента двигателя явление остановки (двигатель не может вращаться) часто возникает после отказа смазки и переходит в режим «заблокировано-термозащита-блокировано». цикла, мотор горит только вопрос времени. Мощный полугерметичный двигатель компрессора имеет большой крутящий момент, а местный износ не приводит к остановке двигателя. Мощность двигателя будет увеличиваться с нагрузкой в ​​определенном диапазоне, что приведет к более серьезному износу и даже к закусыванию цилиндра (поршень застревает внутри цилиндра), серьезным повреждениям, таким как поломка шатунов.

Ток останова (ток останова) примерно в 4-8 раз превышает нормальный рабочий ток. В момент запуска двигателя пиковое значение тока может приблизиться или достичь тока опрокидывания. Поскольку тепловыделение резистора пропорционально квадрату тока, ток во время запуска и останова приведет к быстрому нагреву обмотки. Тепловая защита может защитить электрод при блокировке ротора, но, как правило, не имеет быстрого реагирования и не может предотвратить изменения температуры обмотки, вызванные частыми пусками. Частый пуск и ненормальная нагрузка заставят обмотки выдержать испытание на высокую температуру, что снизит изоляционные характеристики эмалированного провода.

Кроме того, нагрузка, необходимая для сжатия газа, будет возрастать по мере увеличения степени сжатия и увеличения разницы давлений. Поэтому использование высокотемпературного компрессора для низких температур или использование низкотемпературного компрессора для высоких температур повлияет на нагрузку и рассеивание тепла двигателя, что нецелесообразно и сократит срок службы электродов. После ухудшения характеристик изоляции обмотки при наличии других факторов (например, металлической стружки, образующей проводящую цепь, кислотного смазочного масла и т. д.) легко вызвать короткое замыкание и повреждение.

2. Короткое замыкание, вызванное металлической стружкой.

Металлические опилки в обмотках являются виновниками коротких замыканий и низкой изоляции заземления. Обычная вибрация, когда компрессор работает, а обмотка скручивается под действием электромагнитной силы каждый раз при запуске, это будет способствовать относительному движению и трению между металлическими обрезками, расположенными между обмотками, и эмалированным проводом обмотки. Острая металлическая стружка может поцарапать эмалированную изоляцию проводов и вызвать короткое замыкание.

Источниками металлической стружки являются стружка медных труб, оставшаяся при строительстве, сварочный шлак, металлическая стружка, изношенная внутри компрессора и поврежденная (например, сломанные тарелки клапанов). В герметичных компрессорах (в том числе герметичных спиральных) металлическая стружка или мусор могут попасть на обмотки. В полугерметичных компрессорах некоторые частицы будут поступать в систему вместе с газом и смазкой и в конечном итоге собираться в обмотках из-за магнетизма; в то время как некоторый металлический мусор (например, износ подшипников, износ ротора двигателя и статора (вытеснение)) будет падать непосредственно на обмотку. Это лишь вопрос времени, когда возникнут короткие замыкания после скопления металлического мусора в обмотках.

Особого внимания заслуживает двухступенчатый компрессор. В двухступенчатом компрессоре возвратный воздух и обычное масло возвращаются непосредственно в цилиндр первой ступени (ступени низкого давления). После сжатия он поступает в охлаждающую обмотку полости двигателя через трубку среднего давления, а затем поступает на вторую ступень, как обычный одноступенчатый компрессор. (цилиндр высокого давления). Возвратный воздух содержит смазочное масло, из-за которого процесс сжатия похож на тонкий лед. При наличии возврата жидкости тарелка клапана цилиндра первой ступени легко ломается. Сломанный диск клапана может попасть в обмотку после прохождения через трубку среднего давления. Таким образом, двухступенчатые компрессоры более подвержены коротким замыканиям из-за металлической стружки, чем одноступенчатые компрессоры.

Неприятная ситуация часто складывается, когда рассматриваемый компрессор во время анализа запуска ощущает запах горелого смазочного масла. Когда металлическая поверхность сильно изношена, температура очень высока, и смазочное масло начинает коксоваться при температуре выше 175°С. Если в системе больше воды (вакуум не идеален, содержание воды в смазочном масле и хладагенте велико, воздух попадает после разрыва обратной трубы отрицательного давления и т. д.), смазочное масло может оказаться кислым. Кислота смазочного масла разъедает медную трубку и изоляционный слой обмотки. С одной стороны, это приведет к омеднению; с другой стороны, кислое смазочное масло, содержащее атомы меди, имеет плохие изоляционные характеристики и создает условия для короткого замыкания обмотки.

3. Проблемы с контактором

Контактор является одной из важных частей в цепи управления двигателем. Неправильный выбор может разрушить лучший компрессор. Крайне важно правильно подобрать контактор в зависимости от нагрузки.

Контактор должен быть способен выдерживать сложные условия, такие как быстрая циклическая работа, постоянная перегрузка и низкое напряжение. Они должны иметь достаточно большую площадь, чтобы рассеивать тепло, выделяемое током нагрузки, а выбор материала контактов должен предотвращать сварку в условиях высокого тока, таких как запуск или остановка. В целях безопасности и надежности контактор компрессора должен одновременно отключать трехфазную цепь. Не рекомендуется отключать двухфазную цепь.

Контактор должен соответствовать следующим четырем пунктам:

Контактор должен соответствовать рекомендациям по работе и испытаниям, указанным в стандарте ARI 780-78 «Специализированный стандарт контактора».

Производитель должен гарантировать, что контактор замыкается при комнатной температуре при 80 % минимального напряжения, указанного на паспортной табличке.

При использовании одного контактора номинальный ток контактора должен быть больше номинального тока, указанного на паспортной табличке двигателя (RLA). В то же время контактор должен выдерживать ток опрокидывания двигателя. Если после контактора имеются другие нагрузки, например, вентиляторы двигателя и т. д., их также необходимо учитывать.

При использовании двух контакторов номинал срыва подобмотки каждого контактора должен быть равен или превышать номинал срыва половины обмотки компрессора.

Номинальный ток контактора не должен быть ниже номинального тока, указанного на паспортной табличке компрессора. Контакторы с небольшими характеристиками или низким качеством не могут выдержать запуск компрессора, воздействие сильного тока при остановке и низком напряжении, а также подвержены однофазной или многофазной вибрации контактов, сварке и даже падению, что приведет к повреждению двигателя. .

Контакторы с дрожащими контактами часто запускают и останавливают двигатель. Двигатель запускается часто, а большой пусковой ток и нагрев усугубляют старение изоляции обмоток. При каждом запуске магнитный момент вызывает небольшое движение и трение между обмотками двигателя. При наличии других факторов (например, металлической стружки, плохого изоляционного масла и т. д.) легко вызвать короткое замыкание между обмотками. Системы термозащиты не предназначены для предотвращения подобных повреждений. Кроме того, дрожащие катушки контактора склонны к выходу из строя. Если контактная катушка повреждена, она легко может оказаться однофазной.

Если размер контактора слишком мал, контакт не сможет выдержать дугу и высокую температуру, вызванную частыми циклами пуска-останова или нестабильным напряжением контура управления, и может быть приварен или отсоединен от контактной рамки. Сварные контакты создают постоянное однофазное состояние, что позволяет устройству защиты от перегрузки постоянно включаться и выключаться.

Следует особо подчеркнуть, что после приваривания контактов контактора все элементы управления, которые полагаются на контактор для отключения силовой цепи компрессора (например, регулятор высокого и низкого давления, контроль давления масла, контроль оттаивания и т. д.), выйдут из строя, и компрессор находится в незащищенном состоянии.

4. Потеря фазы источника питания и ненормальное напряжение.

Аномальное напряжение и потеря фазы могут легко вывести из строя любой двигатель. Диапазон изменения напряжения питания не может превышать ±10% от номинального напряжения. Дисбаланс напряжений между тремя фазами не может превышать 5%. Мощные двигатели должны получать независимое питание, чтобы предотвратить падение напряжения при запуске и работе другого мощного оборудования на той же линии. Шнур питания двигателя должен выдерживать номинальный ток двигателя.

Если компрессор работает при обрыве фазы, он продолжит работу, но будет иметь большой ток нагрузки. Обмотки двигателя могут быстро перегреться, а компрессор обычно имеет термическую защиту. Когда обмотка двигателя остынет до заданной температуры, контактор замкнется, но компрессор не запустится, произойдет опрокидывание, и он войдет в мертвый цикл «опрокидывание-тепловая защита-опрокидывание».

Разница обмоток современных двигателей очень мала, а разница фазного тока при трехфазном балансе электропитания незначительна. В идеальном состоянии фазное напряжение всегда одинаково, и пока устройство защиты подключено к любой фазе, оно может предотвратить повреждение, вызванное перегрузкой по току. На самом деле трудно гарантировать баланс фазных напряжений.

Процент небаланса напряжения рассчитывается как отношение максимального отклонения фазного напряжения к среднему значению трехфазного напряжения к среднему значению трехфазного напряжения. Например, для номинального трехфазного источника питания 380 В напряжения, измеренные на клеммах компрессора, составляют 380 В и 366 В, 400 В можно рассчитать среднее трехфазное напряжение 382 В, максимальное отклонение составляет 20 В, поэтому процент дисбаланса напряжения составляет 5,2%.

В результате небаланса напряжения дисбаланс тока нагрузки при нормальной работе в 4-10 раз превышает процент небаланса напряжения. В предыдущем примере дисбаланс напряжения на 5,2% может вызвать дисбаланс тока на 50%.

Процент повышения температуры фазной обмотки, вызванный несимметрией напряжения, примерно в два раза превышает квадрат процента несбалансированного напряжения. В предыдущем примере количество точек несимметрии напряжений составило 5,2, а процентное увеличение температуры обмотки составило 54%. В результате однофазная обмотка перегрелась, а две другие обмотки имели нормальную температуру.

Проведенное исследование показало, что 43% энергокомпаний допускают 3%-ный небаланс напряжений, а еще 30% энергокомпаний допускают 5%-ный небаланс напряжений.

5. Недостаточное охлаждение.

Компрессоры большей мощности обычно охлаждаются возвратным воздухом. Чем ниже температура испарения, тем меньше массовый расход системы. Когда температура испарения очень низкая (превышает спецификации производителя), поток недостаточен для охлаждения двигателя, и двигатель будет работать при более высоких температурах. Компрессоры с воздушным охлаждением (обычно мощностью не более 10 л.с.) меньше зависят от возвратного воздуха, но имеют четкие требования к температуре окружающей среды компрессора и объему охлаждающего воздуха.

Большая утечка хладагента также приведет к уменьшению массового расхода системы и ухудшению охлаждения двигателя. Некоторые необслуживаемые холодильные склады и т. д. часто ждут, пока охлаждающий эффект ухудшится, чтобы обнаружить большую утечку хладагента.

Частая защита возникает при перегреве двигателя. Некоторые пользователи не выясняют причину в глубине или даже замыкают термозащиту, что очень плохо. Вскоре мотор сгорит.

Компрессоры имеют ряд безопасных условий эксплуатации. Основным фактором безопасных условий работы является нагрузка и охлаждение компрессора и двигателя. Из-за разной стоимости компрессоров в разных температурных зонах в прошлом отечественная холодильная промышленность использовала компрессоры, выходящие за рамки допустимого диапазона. Ситуация заметно улучшилась с ростом знаний и экономических условий.

6. Используйте компрессор для эвакуации

Холодильные компрессоры открытого типа были забыты, но в холодильной промышленности все еще есть строители, которые сохранили привычку использовать компрессор для эвакуации. Это очень опасно.

Воздух играет роль изолирующей среды. После вакуумирования вакуума в герметичном контейнере легко произойдет разряд между электродами внутри. Поэтому при углублении вакуума в корпусе компрессора изоляционная среда теряется между оголенными выводами в корпусе или между обмотками с незначительно поврежденной изоляцией. При включении питания двигатель может мгновенно закоротиться и сгореть. Если в корпусе протекает электричество, это также может привести к поражению электрическим током.

Поэтому запрещено использовать компрессор для вакуумирования, и строго запрещено подавать питание на компрессор, когда система и компрессор находятся в состоянии вакуума (после вакуумирования не добавляется хладагент).