Нагрев электродвигателей, его причины и влияние на срок службы

Нагрев электродвигателей, его причины и влияние на срок службы

Подписка на рассылку

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

Одной из причин выхода электродвигателей из строя раньше срока, на который он рассчитан, является перегрев. Высокая температура в первую очередь влияет на материал электроизоляции. В результате она становится ломкой, сыпется или даже выгорает, если нагрев электродвигателей превышает допустимые значения. В итоге — короткое замыкание, потеря мощности, поломка силового агрегата. Чтобы этого не допустить, необходимо разобраться в основных причинах, приводящих к перегреву оборудования.

Причины нагрева двигателей

В промышленности основная часть электродвигателей работает при постоянной нагрузке. К их перегреву могут привести:

• пуск под нагрузкой, к которой двигатель не готов;
• неправильный режим работы;
• высокая систематическая нагрузка;
• обрыв одной из фаз двигателя;
• заклинивание подшипников вала.

Каждый механизм, укомплектованный электродвигателем определенной мощности, которая требуется для выполнения определенных задач. Попытка выполнить объем работы в более сжатые сроки приводит к такому явлению, как аварийные перегрузки, с которыми оборудование не справляется и выходит из строя. Чтобы этого избежать — необходимо строго следовать технологии производственного процесса.

Постоянные высокие нагрузки на пределе нормы также вызывают нагрев двигателя, защитить его можно системой безопасности, оказывающей влияние не на режим работы силового агрегата, а на скорость подачи сырья. Также следует обращать внимание на то, что оборудование должно работать в определенных условиях. Если двигатели дымососов должны работать при закрытых шиберах, то необходима система, препятствующая их открытию при низкой температуры воздуха.

Изоляция электродвигателей

Слабым звеном при перегреве двигателя является изоляция обмоток, при высокой температуре ухудшаются ее эксплуатационные характеристики. Чем выше степень нагрева, тем быстрее меняются в отрицательную сторону диэлектрические и механические свойства материалов. Изоляционные материалы, применяемые в электрических машинах, подразделяют на семь классов: У, А, Е, В, F, Н, С, предельно допустимая температура которых соответственно равна 90°, 105°, 120°, 130°, 155°, 180°, больше 180 °С.

Если к классу У относятся волокнистые материалы из шелка, целлюлозы, то класс С — это дорогие керамические материалы, иногда применяемые с кремнийорганическим связующим. Тщательно подбирая допустимую температуру нагрева обмоток к технологическим параметрам двигателя, можно существенно продлить срок его эксплуатации. При выборе необходимо учитывать не только максимально допустимую рабочую температуру, но и условия эксплуатации. Если некоторые двигатели имеют естественное охлаждение воздухом, то в большинстве случаев они надежно спрятаны под кожухами, где нет вентиляции.

Влияние температуры на срок службы двигателя

Как влияет нагрев двигателей на срок их эксплуатации? Этот вопрос настолько серьезен, что были проведены серьезные исследования. Они выявили, что перегрев всего на 10 градусов сокращает срок службы изоляционных материалов в два раза. Следующие 10 градусов укорачивают этот показатель еще в два раза. В итоге при перегревании электродвигателя на 40 градусов срок эксплуатации изоляции сокращается в 32 раза, что делает ресурс оборудования настолько минимальным, что его применение становится нерентабельным. Если перегрузки превышают допустимые на 50 %, то можно говорить о почти моментальном разрушении изоляционных материалов. Это лишний раз подчеркивает важность правильного выбора режима работы электродвигателя.

ДАЗО, А4, А4F: Покупка качественного двигателя без переплаты

Сейчас все больше слышно об участившемся контрафакте высоковольтных электрических двигателей общепромышленного назначения ДАЗО4 и А4. Вместо качественных агрегатов потребители получают более дешевые китайские устройства, характеристики которых оставляют желать лучшего.

Лаборатория концерна «Русэлпром» провела техническое обследование этих двигателей. Результаты показали, что они не только малонадежны, но и небезопасны.

Невысокая цена не оправдывает ни расходы на производства, ни на расходники, ни на доставку. А потому говорить об экономии в данном случае нецелесообразно.

«Русэлпром» выполнила тестирование самых популярных двигателей-аналогов ДАЗО4 и А4. Результаты проведенного теста ниже в таблице.

На основании таблицы можно сделать следующие выводы

Из-за низкого КПД значительно вырастают эксплуатационные расходы. Так, к примеру, лишь за год потребленная энергия в 1,7-2,2 раза превысила исходную стоимость электромотора.

Обмотки статора имеют температуру, которая практически достигает максимально допустимой отметки. Это говорит о том, что если в питающей сети возникнут механические и технологические перегрузки и скачки в напряжении, то устройство придет в негодность. Из-за высокой температуры обмоток ресурс двигателя резко уменьшается. Кроме того, она приводит к дополнительным расходам в результате простоя установок в ремонтный период.

Двигатели-аналоги китайского производства не справились с тестированием на степень защиты IP55. В ходе него в устройства попала вода и пыль, которые при эксплуатации вызывают ржавчины и «сгорание» токоведущих частей.

Как купить качественные высоковольтные электродвигатели ДАЗО4 и А4 – рекомендации специалистов:

1. Отдавайте предпочтение двигателям известных компаний. Также перед покупкой лучше всего посетить производство.
2. Попросите у завода действующий сертификат ISO, разрешающий изготавливать электрические двигатели.
3. Попросите предоставить договоры о купле-продаже материалов, которые используются на производстве. Так вы сможете удостовериться в их качестве.

8 достоинств электродвигателей «Русэлпром»

Уже более 40 лет концерн создает двигатели ДАЗО4 и А4. На фоне своих конкурентов устройства отличаются рядом преимуществ:

1. высокие энергопоказатели;
2. прочная и надежная станина, которая стойко выдерживает удары и внешние вибрации;
3. в процессе работы активные части нагреваются слабо, что увеличивает срок службы устройств;
4. эффективная система пополнения и сброса смазки;
5. выводные концы обмотки изготовлены из провода «Н» класса (кремнийорганическая резина);
6. обмотка ротора изготовлена путем сварки из алюминия, она обладает большей прочностью перед литой;
7. большие сечения стержней обмотки снижают их нагрев;
8. надежная конструкция крепления выводных концов.

Недорогое предложение концерна «Русэлпром» — новые модели серии А4

Российский концерн усовершенствовал серию электродвигателей А4, создав новейшую модификацию. Она получила название А4F и на сегодняшний день серия не только не уступает по своим характеристикам базовым устройствам, но и обладает особыми преимуществами:

• Размеры новых устройств меньше, а это уменьшило массу двигателя примерно на 20%.
• За счет оптимизации размеров фундаментной площадки при транспортировке удается использовать устройства, имеющие меньшую грузоподъемность.
• Сохранение присоединительных размеров, что обеспечивает легкую замену агрегатов А4F на серию А4 производства «Русэлпром» и устройства прочих заводов.
• Серия включает двигатели высокой мощности с максимальным осевым габаритом активной части, но с прежней высотой оси вращения. Это исполнение «Н-компакт», заменяющее устройства иностранных производителей.
• Примерно на 12% уменьшены значения пусковых токов, благодаря чему можно включать и эксплуатировать устройства в нестабильной электросети.
• Температурный класс изоляции «F» (155 град), тогда как китайские машины имеют класс «В» (130 град). При понижении температуры на 10 градусов вдвое увеличивает ресурс изоляции. Соответственно, класс «F» говорит о четырехкратном увеличении ресурса.
• Уменьшение материалоемкости и отлаженная технология позволили оптимизировать стоимость агрегатов.

Общие сведения об электрическом приводе

Управление гибридным автомобилем не отличается от вождения обычного автомобиля, однако некоторые функции отличаются от автомобиля, в котором используется только бензиновое или дизельное топливо. Электродвигатель используется в основном для движения на низкой скорости, а бензиновый двигатель – на высокой скорости и при активном вождении.

На дисплее водителя отображается особая информация для гибридных автомобилей – информация о подзарядке, выбранный режим вождения, пробег до разряженного аккумулятора и уровень заряда гибридного аккумулятора.

Во время движения вы можете пользоваться различными режимами вождения, например , двигаться только на электрической тяге или для повышения мощности использовать одновременно электрический и бензиновый двигатель. Автомобиль рассчитывает комбинацию динамических показателей, стиля вождения, нагрузки на окружающую среду и топливной экономичности в соответствии с выбранным режимом вождения.

Для оптимального функционирования автомобиля необходимо поддерживать нормальную рабочую температуру гибридного аккумулятора с системой электропривода, а также бензинового двигателя со своей системой привода. Холодный или нагретый аккумулятор может обладать значительно меньшей емкостью.

С помощью функции подготовки климата системы привода автомобиля и салон подготавливаются к поездке, и в результате во время поездки снижается износ и энергопотребление. Запас хода гибридного аккумулятора может увеличиваться, если в процессе подготовки климата автомобиль подзаряжается.

Для зарядки гибридного аккумулятора приводящего в действие электрический двигатель используется зарядный кабель но зарядка также происходит во время плавного торможения и при использовании моторного тормоза когда выбрана передача B . Гибридный аккумулятор может также заряжаться от двигателя внутреннего сгорания автомобиля.

Что важно знать

Обесточенный автомобиль

Помните, что в обесточенном автомобиле ограничено действие таких важных функций, как сервотормоз, сервоуправление, и т.д.

Предупреждение

Сервоусилитель тормозов действует только, когда автомобиль работает.

Буксировка запрещена

Буксировка автомобиля запрещена, так как это приведет к повреждению электродвигателя.

Внешний звук двигателя

Предупреждение

Не забывайте, что автомобиль с электроприводом работает бесшумно, и поэтому дети, пешеходы, велосипедисты и животные могут его не заметить. Это особенно важно помнить при движении на низкой скорости, например, в местах парковки автомобилей.

Высокое напряжение

Предупреждение

На ряд компонентов автомобиля подается высокое напряжение, и при неправильном обращении они могут представлять опасность. С такими компонентами и всеми проводами оранжевого цвета может работать только уполномоченный персонал.

Не дотрагивайтесь до компонентов, четкое описание которых отсутствует в руководстве для владельца.

Клапан EGR. Серьезный подход к выбросам NOx.

Являясь неотъемлемым элементом системы управления двигателем автомобиля, так называемый клапан системы рециркуляции выхлопных газов (сокращенно EGR) служит для возврата точно рассчитанного объема выхлопных газов в систему впуска двигателя для повышения его эффективности, снижения потребления топлива и содержания окислов азота в выхлопных газах. С ростом требований к сокращению выбросов клапан EGR будет играть все более важную роль, поэтому вам следует знать, для чего он предназначен, почему он выходит из строя и как его заменить в случае поломки.

Как работает клапан EGR?

Воздух, которым мы дышим, почти на 80 процентов состоит из азота. Однако под воздействием чрезвычайно высоких температур в камере сгорания, до 1370 °C, этот инертный в нормальных условиях газ становится химически активным и образует вредные оксиды азота, или NOx, которые затем попадают через выхлопную систему в атмосферу. Чтобы свести эти выбросы к минимуму, клапан рециркуляции отработавших газов обеспечивает подачу точно рассчитанного количества выхлопных газов во впускную систему, тем самым изменяя химический состав воздуха, поступающего в двигатель. При меньшем количестве кислорода разбавленная смесь сгорает медленнее, благодаря чему в камере сгорания температура снижается почти на 150 °C, а также уменьшается образование NOx, что обеспечивает более чистый и эффективный выхлоп.

Клапан EGR имеет два основных положения: открытое и закрытое, хотя он может принимать любое промежуточное состояние. При запуске двигателя клапан EGR закрыт. Во время холостого хода и на низких скоростях достаточно небольшой мощности и, следовательно, незначительного количества кислорода, поэтому клапан постепенно открывается. На холостом ходу он может быть открыт на 90%. Однако, когда требуется больший крутящий момент и большая мощность, например при полном ускорении, клапан EGR закрывается, чтобы обеспечить поступление большого количества кислорода в цилиндр.

Кроме снижения выбросов NOx, клапаны EGR могут использоваться в двигателях малого объема с системой GDi для уменьшения насосных потерь, а также для повышения эффективности сгорания топлива и снижения вероятности детонации. В дизельных двигателях он также помогает уменьшить стук на холостом ходу.

Типы клапанов EGR

Хотя существует несколько типов клапанов рециркуляции отработавших газов — в более ранних системах используются вакуумные клапаны, в то время как в более современных автомобилях устанавливаются клапаны с электронным управлением, — можно выделить следующие их основные типы:

Дизельные клапаны EGR высокого давления отводят быстрый поток отработавшего газа с высоким содержанием сажи, прежде чем он попадет в сажевый фильтр — сажа может соединяться с парами масла и образовывать шлам. Затем газ поступает обратно во впускной коллектор либо через патрубок, либо через внутренние отверстия в головке блока цилиндров. Вспомогательный клапан также используется для создания вакуума во впускном коллекторе, так как он не образуется естественным образом при работе дизельного двигателя.

Дизельные клапаны EGR низкого давления отводят выхлопной газ после его прохождения через сажевый фильтр. Этот газ движется с меньшей скоростью, но он почти полностью очищен от сажи. Затем газ поступает обратно во впускной коллектор через патрубок.

Бензиновые клапаны EGR отводят выхлопные газы так же, как и их дизельные аналоги высокого давления. Когда в цилиндре создается разрежение, выхлопные газы втягиваются в камеру сгорания, а объем их подачи регулируется открытием и закрытием самого клапана EGR.

Клапаны EGR с вакуумным управлением имеют электровакуумный клапан для изменения степени разрежения, воздействующей на диафрагму, и, в свою очередь, открывают и закрывают клапан EGR. В некоторых клапанах также имеются датчики обратной связи для подачи на ЭБУ сигнала об их положении.

Цифровые клапаны EGR оснащены соленоидом или шаговым двигателем и в большинстве случаев датчиком обратной связи. Эти клапаны получают широтно-импульсно модулированный сигнал от ЭБУ для регулирования потока выхлопных газов.

Каковы причины поломки клапанов EGR?

Клапаны рециркуляции отработавших газов работают в агрессивной среде, поэтому со временем они могут изнашиваться. Однако единственной основной причиной их отказа является нагар вдоль каналов рециркуляции выхлопных газов и системы впуска. С течением времени это приводит к засорению трубок, каналов выхлопных газов и, в конечном итоге, плунжерного механизма клапана, в результате чего его заклинивает либо в открытом, либо в закрытом состоянии. Неисправности также могут быть вызваны разрывом диафрагмы клапана или утечкой через нее.

Каковы признаки неисправности клапана EGR?

Признаки неисправности клапана EGR схожи с признаками других неисправностей системы управления двигателем. По этой причине неисправности EGR остаются головной болью многих автомехаников. Однако существует несколько признаков, на которые стоит обратить внимание:

• Горит лампочка проверки двигателя. Как и в случае неисправности большинства компонентов системы управления двигателем, проблема с клапаном EGR может стать причиной включения лампочки проверки двигателя.
• Нарушения в работе двигателя. Если клапан заклинило в открытом положении, качество воздушно-топливной смеси будет нарушено, что приведет к нарушениям в работе двигателя, таким как снижение мощности, вялое ускорение и неровный холостой ход. Это также может привести к утечкам давления в системе турбонаддува, в результате чего турбонагнетатель будет работать активнее.
• Повышение объема выбросов NOx. Когда клапан EGR остается закрытым, в камере сгорания возникают высокие температуры, в результате чего в выхлопе остается большое количество несгоревшего топлива, что приводит к увеличению выбросов NOx и снижению эффективности использования топлива.
• Детонация двигателя. Повышенная температура и большой объем выбросов NOx могут также привести к усилению детонации, которую можно распознать по стуку в двигателе.

Устранение неисправностей клапана EGR

Учитывая разнообразие типов клапанов EGR, всегда целесообразнее следовать процедурам устранения неисправностей, подробно изложенным в руководстве по обслуживанию, однако существует несколько стандартных действий, которые могут помочь точно определить неисправность:

• Считайте коды неисправностей клапанов EGR с электронным управлением с помощью диагностического прибора.
• Убедитесь, что все вакуумные магистрали и электрические соединения подключены и расположены правильно.
• С помощью вакуумметра проверьте степень разрежения в вакуумном шланге при 2000–2500 об/мин. Отсутствие вакуума при нормальной рабочей температуре может указывать на ослабление крепления шланга, засор или неисправность вакуумного выключателя с штуцерами или электровакуумного клапана или неисправность вакуумного усилителя/насоса.
• Проверьте электровакуумный клапан во время работы двигателя. На клапанах EGR с электронным управлением активируйте соленоид с помощью диагностического прибора и проверьте степень разрежения на конце патрубка. Если клапан не открывается при подаче питания, его заклинило в открытом или закрытом положении или имеются следы ржавчины на электрическом соединении, ослабло соединение провода или имеется плохое заземление, система EGR будет работать неправильно. Перед заменой клапана определите основную причину его неправильной работы.
• По возможности проверьте движение штока клапана при 1500–2000 об/мин. Если клапан функционирует правильно, шток клапана должен двигаться. Если он не движется, при наличии вакуума, значит, клапан неисправен.
• Создайте разрежение непосредственно на клапане EGR с помощью ручного вакуумного насоса или сканера, в зависимости от типа клапана. Если на холостом ходу изменений не выявлено, значит, либо неисправен клапан EGR, либо каналы EGR полностью перекрыты. Если двигатель работает на холостом ходу с перебоями или глохнет, проблема вызвана неисправной системой управления.
• Снимите клапан EGR и проверьте его на наличие нагара. По возможности удалите нагар, стараясь не допускать загрязнения мембраны.
• Убедитесь в отсутствии засора канала рециркуляции отработавших газов в коллекторе. При необходимости прочистите его.

Коды распространенных неисправностей

Для поздних моделей клапанов EGR характерны следующие коды неисправностей:

• P0400 — неисправность в системе рециркуляции выхлопных газов.
• P0401 — недостаточный поток рециркуляции выхлопных газов.
• P0402 — избыточный поток рециркуляции выхлопных газов.
• P0403 — неисправность электропроводки системы рециркуляции выхлопных газов.
• P0404 — неправильное значение в цепи клапана EGR.
• P0405 — низкий уровень сигнала в цепи «А» датчика системы рециркуляции выхлопных газов.
• P0406 — высокий уровень сигнала в цепи «А» датчика системы рециркуляции выхлопных газов.
• P0407 — низкий уровень сигнала в цепи «В» датчика системы рециркуляции выхлопных газов.
• P0408 — высокий уровень сигнала в цепи «В» датчика системы рециркуляции выхлопных газов.
• P1403 — низкое напряжение в цепи управления клапана системы рециркуляции выхлопных газов.
• P1404 — система рециркуляции отработавших газов — шток клапана остановился в закрытом положении.
• P1405 — высокое напряжение в цепи управления клапана системы рециркуляции выхлопных газов.
• P1406 — ошибка позиционирования штока клапана системы рециркуляции выхлопных газов.