Нагрев электродвигателей

Как проверяли

Все измерения проходили на Volkswagen Polo 1.6 MPI с механической коробкой передач. Каждый раз детали и узлы измеряли в одних и тех же точках (в некоторых случаях сдвиг буквально на несколько сантиметров давал совершенно другие цифры). Каждую точку измеряли несколько раз, добиваясь повторяемости результата. Его и заносили в таблицу.

Замеры проводили с помощью бесконтактного термометра HW600. В свое время мы уже объясняли, почему получаемые с помощью подобных приборов цифры нельзя считать на 100% достоверными. Все тела испускают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитных волн. Измеряя мощность этого излучения, можно получить температуру поверхности. Но у разных тел – разный коэффициент излучения. В бесконтактном термометре коэффициент установлен производителем и неизменен, так что погрешность в несколько градусов неизбежна. Но это если мы измеряем температуру разных объектов. Если берем одну и ту же поверхность, то по мере ее прогрева или остывания разницу в температуре мы можем зафиксировать, а это как раз то, что нам нужно!

Допустимая температура подшипника электродвигателя

Предельно-допустимая температура подшипников электродвигателя должна соответствовать следующим значениям:

• для подшипников качения (шариковых или роликовых), использующихся в бытовых моторах и применяющихся в большинстве случаев на производстве, температура должна быть не более 100°С;
• для подшипников скольжения, не должна превышать 80°С, в этом случае температура масла должна быть менее 65°С.

На производстве, при необходимости работы электродвигателя в жарких условиях нужно применять специальные модели подшипников, которые могут выдерживать достаточно высокие температуры.

Какие правила следует соблюдать

p, blockquote 33,0,0,0,0 —>

В первую очередь необходимо определить время, необходимое для прогрева двигателя. Оно зависит от климатических параметров и особенности ДВС. Считается нормальным, когда движение после длительной стоянки начинают при отклонении стрелки индикатора температуры двигателя на четвертую часть шкалы. В зимний период необходимо прогревать двигатель немного на больший уровень. Если в автомобиле установлена АКПП, следует увеличить температуру прогрева. Горячий двигатель передает тепло коробке передач, облегчая режим ее эксплуатации.

p, blockquote 34,0,0,0,0 —>

В любое время года следует раз в неделю контролировать уровень антифриза в расширительном бачке и отсутствие цветных пятен под автомобилем после стоянки. Также следует следить за стрелкой индикатора во время движения.

p, blockquote 35,0,0,0,0 —>

Остановка двигателя во время приближения температуры к критической величине при нахождении в пробках может привести к отрицательному результату — прекратится циркуляция охлаждающей жидкости.

p, blockquote 36,0,0,0,0 —>

Если в процессе эксплуатации двигателя откажет система управления вентилятора радиатора, возможна временная установка «принудительной кнопки» включения вентилятора.

p, blockquote 37,0,0,0,0 —>

Что такое EBD в автомобиле и как работает данная система.

Видео — если двигатель Рено Логан не прогревается до рабочей температуры, возможная причина:

p, blockquote 39,0,0,0,0 —> p, blockquote 40,0,0,0,1 —>

Что ведет к перегреву двигателя?

В большинстве случаев греется мотор в летнее время. Но также наблюдаются подобные случаи и зимой, и осенью. Причины могут быть самые разные. А перегрев может быть внешним или же внутренним.

Определить внешний перегрев можно по росту температуры охлаждающей смеси. Это водитель может заметить и сразу отреагировать. А когда греется двигатель изнутри, то трудно заметить тут же. Высокая температура остается внутри мотора, температура ОЖ не растет. А агрегат резко теряет мощность.

Первой причиной является недостаток охлаждающей смеси в системе. Жидкость может вытекать из системы из-за разгерметизации. Охлаждение двигателя в современных автомобилях – это множество всевозможных трубок, патрубков, хомутов, прокладок. Утечка может произойти где угодно. Протечку можно диагностировать просто. Это белые пятна или потеки на внешних частях мотора. Это и капли жидкости под машиной после стоянки. Но утечка — это ерунда. Хуже, когда охлаждающая жидкость уходит в систему смазки. Здесь есть риск получить гидроудар или — еще хуже – заклинивший коленчатый вал.

Вторая из причин – это неэффективный обдув радиатора. Здесь можно выделить несколько возможных проблем. Если вентилятор не электрический, а работает от коленвала, то стоит проверить натяжение ремня. Если обдув электрический, то проблемы нужно искать в термостате. Еще один виновник – это радиатор двигателя. В его ребра легко попадает грязь, и он забивается. Это можно диагностировать, если температура нормализуется слабо после стоянки.

Нарушения в работе термостата тоже ведут к перегреву. В системе охлаждения скапливаются различные отложения, а это приводит к ухудшению работы упругого элемента термостата. Он просто больше не фиксирует температуру охлаждающей смеси. Если он установится в одном положении, то будет качать смесь в большом контуре или же в малом. Еще термостат очень не любит воздействие нашей жесткой воды.

Насколько эффективно будет работать охлаждение, зависит от уровня расхода ОЖ, которая качается по системе. Расход ее зависит от оборотов коленвала. Но лето, жара, трасса… Впереди длинный и серьезный подъем и «КамАЗ». Обогнать его невозможно из-за встречного потока. ДВС закипает. А все почему? Скорости нет, воздушный поток слабый, обороты малые, охлаждение практически не дает эффекта, а мотор работает в жестком режиме при том, что оптимальная рабочая температура двигателя ВАЗ – 90 градусов. Здесь все и сразу.

Есть еще и другие причины, но эти – самые популярные.

Подписка на рассылку

Рабочая температура электродвигателя (в дальнейшем ЭД) определяется в первую очередь классом нагревостойкости изоляции обмоток. И её контроль очень важен. При перегреве электродвигатель может быть повреждён.

Классы нагревостойкости изоляции обмоток

Обмотки – наименее устойчивая к нагреву часть конструкции электродвигателя. Поэтому предел рабочей температуры всего устройства определяется именно температурой, при которой они перегорают.

Выделяют следующие классы нагревостойкости изоляции обмоток:

• У (максимальная температура – 90 градусов Цельсия). Обмотки выполняются из бумаги или натуральных тканей без дополнительной изоляционной пропитки;
• А (максимальная температура – 105 градусов Цельсия). Обмотки бумажные или из натуральных тканей с дополнительной изоляционной пропиткой;
• Е (максимальная температура – 120 градусов Цельсия). Обмотки из органической плёнки синтетического происхождения;
• B (максимальная температура – 130 градусов Цельсия). Обмотки из стекловолокна или минеральных составов;
• F (максимальная температура – 155 градусов Цельсия). Обмотки из стекловолокна или минеральных составов с синтетической связующей пропиткой;
• H (максимальная температура – 180 градусов Цельсия). Обмотки из стекловолокна или минеральных составов с кремнийорганической связующей пропиткой;
• С (максимальная температура от 180 градусов Цельсия). Обмотки из термоустойчивых материалов с неорганической связующей пропиткой или без неё.

Если рабочая температура асинхронного двигателя слишком мала, то перевести его на более высокий класс нагревостойкости можно лишь при капитальном ремонте с заменой обмоток.

Рабочая температура подшипников электродвигателей

Кроме обмоток, к температурным условиям работы также очень чувствительны и подшипники электродвигателя. Установленные нормы нагрева следующие:

• Подшипники качения – 95-100 градусов Цельсия;
• Подшипники скольжения – 80-85 градусов Цельсия;
• Стальные детали коллектора и контактных колец – 105-110 градусов Цельсия.

При достижении критических значений температуры подшипника необходимо либо уменьшить нагрузку на используемый ЭД, либо организовать систему охлаждения.

Классы нагревостойкости изоляции обмоток

Уровень допустимого нагрева зависит от класса нагревостойкости изоляции обмоток, которая является наименее теплостойкой частью конструкции. Он условно обозначается следующими маркерами:

• У – предельная t 90 С. Материалы – бумага, пряжа, шелковые или хлопчатобумажные ткани без пропитки изолирующим составом.
• А — предельная t 105 С. Материалы те же, но с пропиткой.
• Е — предельная t 120 С. Материал – синтетическая органическая пленка.
• В — предельная t 130 С. Материалы – стекловолокно, слюда, асбест с органическим связующим веществом.
• F — предельная t 155 С. Материалы те же что и в В c синтетическим пропитывающим и связующим веществом.
• Н — предельная t 180 С. Материалы те же что в В с кремнийорганическим пропитывающим и связующим веществом.
• С — предельная t от 180 С и выше. Материалы – стекло, керамика, кварц, слюда с неорганическим связующим составом или без. Допустимая температура электродвигателя при работе в этом случае ограничивается только свойствами изоляционных материалов.

Для перехода электродвигателя на более высокий класс требуется его капитальный ремонт.

Универсальные блоки защиты

Они срабатывают в таких случаях:

• Проблемы с напряжением, характеризующиеся скачками в сети, обрывами фаз, нарушением чередования либо слипания фаз, перекосом фазного или линейного напряжения;
• Механической перегруженности;
• Отсутствие крутящего момента для вала ЭД;
• Опасных эксплуатационной характеристике изоляции корпуса;
• Если произошло замыкание на землю.

Хотя защита от понижения напряжения, может быть, организована и другими способами мы рассмотрели основные из них. Теперь у вас есть представление о том зачем необходимо защищать электродвигатель, и как это осуществляется с помощью различных способов.

Схема подключения электродвигателей

Номинальные данные приводятся в соответствии с ГОСТ28173-89.

Электродвигатели АИР, расчитанные на напряжение 220/380В, должны подключаться при соединении обмоток в «звезду»на линейное напряжение 380В, а при соединении обмоток в «треугольник» на линейное напряжение 220В.

Аналогично, электродвигатели АИР, рассчитанные на напряжение 380/660В, должны подключаться при соединении обмоток в «звезду» на линейное напряжение 660В, а при соединении обмоток в «треугольник» на линейное напряжение 380В.

У электродвигателей, рассчитанных на напряжение 380В, обмотки по умолчанию соединены в «звезду» на линейное напряжение 380В.

Иное подключение обмоток приведет к выходу электродвигателя из строя и отказу завода-изготовителя от гарантийных обязательств по причине наличия «вины потребителя».

Влияние токовых перегрузок

на работу и срок службы электродвигателей

Анализ повреждений асинхронных двигателей показывает, что основной причиной их выхода из строя является разрушение изоляции из-за перегрева.

Температура нагрева обмоток электродвигателя

зависит от теплотехнических характеристик двигателя и параметров окружающей среды. Часть выделяемого в двигателе тепла идет на нагрев обмоток, а остальное отдается в окружающую среду. На процесс нагрева влияют такие физические параметры, как теплоемкость

итеплоотдача .

В зависимости от теплового состояния электродвигателя и окружающего воздуха

степень их влияния может быть различной. Если разность температур двигателя и окружающей среды невелика, а выделяемая энергия значительна, то ее основная часть поглощается обмоткой, сталью статора и ротора, корпусом двигателя и другими его частями. Происходит интенсивный рост температуры изоляции

Оценка нагревостойкости систем изоляции

При оценке нагревостойкости систем изоляции предпочтительно основываться на соответствующем опыте эксплуатации. Если такой опыт отсутствует, следует провести соответствующие функциональные испытания. Для этого необходимо иметь опробованную на практике систему, используемую в качестве эталонной системы изоляции.

Эталонная система должна быть описана на основании опыта эксплуатации и сформулировано руководство для конкретного оборудования, содержащее информацию о том, как система изоляции может быть использована в качестве эталонной.

Использование подобного руководства позволит заменить существующие системы и классификации, основанные на описании материалов.

Для оценки новых систем изоляции путем сравнения с эталонной системой должны быть разработаны конкретные методики испытания.

Разработка и проведение соответствующих испытаний при отсутствии стандартизованных испытаний должна быть возложена на изготовителя продукции.

При планировании соответствующих испытаний следует руководствоваться ГОСТ 27905.1, ГОСТ 27905.2, ГОСТ 10518.

При выборе отдельных компонентов систем изоляции некоторую пользу могут принести данные испытаний нагревостойкости отдельных материалов (см. раздел ).

Материал считают подходящим для использования в системе изоляции, если он показал удовлетворительные результаты при испытании соответствующей системы или эксплуатации, независимо от нагревостойкости составных частей материала в отдельности.

Для очень простых систем изоляции или систем, подвергающихся некомплексным воздействиям, необходимо решить, следует ли проводить функциональные испытания в соответствии с ГОСТ 10518 или удовлетворительные результаты можно получить более простым способом, оценивая данные по нагревостойкости материала в соответствии с ГОСТ 27710.

Если необходимо оценить соответствие электроизоляционного материала целям использования в электротехнических изделиях, следует провести сравнительные испытания с использованием в качестве эталона проверенных на практике материалов.

Для очень простых систем изоляции при монофакторном воздействии рекомендуется предоставить информацию о материалах, проверенных в эксплуатации для конкретного применения. В качестве альтернативы следует привести правила оценки соответствующей информации по опыту эксплуатации, которую можно использовать для классификации материалов.

Ответственность за выбор необходимых испытательных методик лежит на изготовителе продукции.

Классы изоляции асинхронного двигателя

Проверку изоляции производят разными способами.

Испытание изоляции мегомметром

Измерение сопротивления производится механическим или электронным мегомметром.

Важно! Проверка изоляции двигателей до 380В выполняется прибором напряжением 500 вольт, а от 0,4 до 1 кВ аппаратом 1000В. Перед проверкой сопротивления изоляции производится осмотр электромашины на отсутствие повреждений корпуса. Мокрый электродвигатель перед испытанием необходимо просушить

Все обмотки желательно отключить друг от друга для проверки изоляции между ними

Мокрый электродвигатель перед испытанием необходимо просушить. Все обмотки желательно отключить друг от друга для проверки изоляции между ними

Перед проверкой сопротивления изоляции производится осмотр электромашины на отсутствие повреждений корпуса. Мокрый электродвигатель перед испытанием необходимо просушить. Все обмотки желательно отключить друг от друга для проверки изоляции между ними.

Порядок измерения сопротивления изоляции:

Обмотка и корпус или две обмотки с изоляцией между ними представляют собой конденсатор. При измерении этот конденсатор заряжается до напряжения мегомметра – 500 или 1000 вольт. Поэтому клеммы электромашины и вывода прибора после проверки необходимо закоротить между собой.

Проверка межвитковой изоляции обмоток

Этот вид испытаний проводится для проверки изоляции между витками катушек асинхронных электромашин.

Для этого после разгона двигатель с короткозамкнутым ротором, вращающийся на холостом ходу, подключается на повышенное напряжение. Это напряжение на 30% выше номинального, а время работы в таких условиях – 3 минуты. Включение машины производится через амперметры, установленные на каждой фазе. После испытаний напряжение уменьшается до номинального и аппарат выключается.

Важно! Повышение и понижение напряжения производится плавно, при помощи регулируемого автотрансформатора или электронного блока питания. При появлении шума, стуков, дыма или “плавающих” показаний амперметров, электродвигатель отключается и отправляется на ремонт

Последствия перегрева и переохлаждения ДВС

Теперь немного поговорим о перегреве и, как бы это странно ни звучало, о переохлаждении силового агрегата. При перегреве мотора повышается температура охлаждающей жидкости. Когда этот параметр выходит за точку кипения, антифриз, сильно расширяется из-за образовывающихся пузырьков воздуха.

Вследствие критического повышения магистраль может порваться. В лучшем случае слетит патрубок, и кипящий антифриз зальет все подкапотное пространство. Такая поломка сулит водителю многими проблемами, начиная с загрязнения приводных ремней, и заканчивая коротким замыканием проводки.

Помимо порыва закипание антифриза создает воздушные пробки, особенно в рубашке охлаждения. Из-за этого металл может деформироваться. При расширении деталей может произойти клин агрегата. Такая поломка требует самых дорогостоящих ремонтных работ.

Для большинства современных моторов критической является температура в +130 градусов. Но существуют и такие силовые агрегаты, которые можно спокойно эксплуатировать, даже когда тосол в них нагревается до +120. Конечно, если охлаждающая жидкость при такой температуре не закипает.

Теперь немного о переохлаждении. Этот эффект наблюдается в северных регионах, где критически низкие температуры – вполне нормальное явление для зимы. Под переохлаждением двигателя подразумевается слишком быстрое охлаждение антифриза, даже если двигатель работает в условиях высокой нагрузки. Двигатель переохлаждается в основном во время движения. В этот момент ледяной воздух в большом количестве поступает на теплообменник радиатора, и понижает температуру охлаждающей жидкости настолько, что мотор не выходит на рабочую температуру.

Если карбюраторный ДВС переохладится, то может пострадать топливная система. Например, в топливном жиклере может образоваться кристалл льда, который закупорит отверстие, и бензин перестанет поступать в камеру. Но чаще замерзает воздушный жиклер. Так как в мотор перестает поступать воздух, топливо не загорается. Это приводит к тому, что свечи заливает. В результате машина глохнет, и ее невозможно будет завести, пока не просохнут свечи зажигания. Подобная трудность решается установкой гофрированной трубы, которая обеспечивает забор свежего воздуха в районе выпускного коллектора.

При сильных морозах антифриз не замерзает, собственно, почему жидкость и называется антифризом, и у каждого типа охлаждающих жидкостей свой порог замерзания. Но если водитель думает, что мотор все равно нагреет охлаждающую систему, и использует вместо антифриза воду, то он рискует испортить радиатор, так как на сильном морозе машине достаточно немного постоять с заглушенным мотором, и система начнет замерзать.

Но образование кристаллов воды на большом морозе происходит даже во время движения машины. Если радиатор закупорится, то даже если термостат будет открыт, охлаждающая жидкость не будет циркулировать, и вода будет замерзать еще сильнее.

Еще одно последствие переохлаждения силового агрегата – невозможность должным образом использовать систему отопления салона автомобиля. Воздух из дефлекторов будет поступать либо холодным, как будто машину только что завели, либо еле теплым. Это отрицательно повлияет на комфорт в процессе поездки.