В процессе эксплуатации происходит износ электротехнического оборудования. Условно по характеру физических процессов, лежащих в его основе, можно выделить три вида износа: механический, электрический и моральный.
Механический износ является следствием длительных и многократных знакопостоянных или знакопеременных механических воздействий на отдельные узлы и детали электрических машин. В результате этих воздействий их первоначальные форма и качество ухудшаются. В электрических машинах подвержены износу трущиеся детали — коллектор, контактные кольца, щетки, подшипники шейки валов, а также бандажи, пружины и др. Кроме того в ходе эксплуатации истирается изоляция в местах выхода проводников обмотки из пазов электрических машин и изоляция смежных витков обмоток трансформаторов.
К механическому износу приводит и абразивное истирание узлов и деталей электрических машин под влиянием твердых частиц (пыли), содержащихся в окружающей среде. Электрический износ приводит к восстанавливаемой потере электроизоляционными материалами своих изоляционных свойств. Износ изоляции происходит под действием четырех основных факторов: тепловых, электрических, механических и окружающей среды. С повышением температуры уменьшается механическая прочность твердой изоляции и коэффициент теплопередачи, при тепловом расширении изоляции ослабляется ее структура, возникают внутренние термомеханические напряжения, которые особенно велики в жестко связанных изоляционных системах со значительно отличающимися коэффициентами теплового расширения. В процессе износа в изоляции могут накапливаться продукты ее распада, приводящие к появлению газовых пузырей и проводящих примесей, которые снижают ее пробивное напряжение. Тепловое воздействие делает твердую изоляцию уязвимой для механических воздействий. Электрические воздействия на изоляцию определяются уровнем напряжения оборудования. Наибольшее влияние на износ оказывают коммутационные и атмосферные перенапряжения, которые приводят к неравномерному распределению напряжения вдоль катушки (обмотки) и могут вызвать ее пробой. Неравномерное распределение напряжения характерно и для обмоток электрических машин, питаемых от преобразователей частоты с поворотно-импульсной модуляцией. Условия работы изоляции ухудшаются вследствие атмосферных воздействий, в частности влаги и вредных химических примесей, содержащихся в атмосфере. Наличие влаги в изоляции может существенно уменьшить механическую прочность твердой изоляции, усилить процессы ионизации. ускорить ее химическое старение.
Механические воздействия появляются из-за вибрации оборудования, протекания переменных токов по его обмоткам, приводящим к возникновению знакопеременных электродинамических усилий, а также из-за центробежных сил в подвижных и вращающихся частях. Причем механические усилия, действующие на твердую изоляцию в аварийных режимах (как правило, в режимах короткого замыкания) могут в сотни раз превосходить усилия, действующие в нормальных режимах.
В результате этих воздействий может происходить пробой изоляции, а на частях оборудования, не находящихся в нормальных условиях под напряжением, могут появляться высокие электрические потенциалы. Устранение этого вида износа, как правило, требует капитального ремонта электрического и электромеханического оборудования.
Моральный износ обусловлен появлением в эксплуатации нового оборудования, характеризующегося более высокими технико-экономическими показателями (КПД, производительность, надежность работы и т.д.) и меньшей стоимостью. В этих условиях дальнейшее использование устаревшего оборудования является нецелесообразным из-за повышенных издержек, приводящих к росту стоимости готовой продукции по сравнению с произведенной на новом, технически более совершенном оборудовании. Только изменением конструкции и улучшением технических показателей действующего оборудования при капитальном ремонте в процессе модернизации можно продлить сроки его экономически оправданной эксплуатации.
Приведенная классификация износов является в известной мере условной, так как все три типа износа нельзя рассматривать в отрыве друг от друга. Например, на механический износ токоведущих частей сильное влияние оказывают плотность тока, температура и влажность окружающей среды; на электрический износ изоляции сильное влияние оказывают механические факторы (вибрация, термомеханические усилия, абразивный износ). На ухудшение технических характеристик электрических машин и, следовательно, на их моральный износ оказывают влияние степень их механического и электрического износа.
Тем не менее анализ каждого вида износа позволяет более полно выявить физические факторы, лежащие в основе этих процессов, для выработки мер по ослаблению их влияния на работу машин.
Рассмотрим наиболее характерные неисправности электрических машин, приводящие к отказу или выходу машины из строя, которые могут наблюдаться при проведении работ по их техническому обслуживанию.
