Основные повреждения электродвигателей

Повреждения обмоток статоров.

Большинство повреждений статора приходится на электрический пробой изоляции обмотки, возникающий при работе двигателя или при проведении профилактических испытаний повышенным напряжением во время ремонта.
Проводимые в процессе эксплуатации профилактические испытания корпусной изоляции обмотки статора позволяют судить о ее состоянии и степени надежности и при необходимости принимать меры. Испытания витковой изоляции не проводятся, и ремонтный персонал не  имеет данных о ее состоянии. Этим объясняется значительное количество витковых замыканий. Образовавшееся витковое замыкание приводит к сильному местному нагреву и как следствие к тепловому пробою корпусной изоляции. Другие причины, приводящие к снижению уровня изоляции: коммутационные перенапряжения, нагрев и температурные деформации, воздействие влаги и масла, динамические воздействия и вибрационное старение изоляции.
Коммутационные перенапряжения возникают при включениях и отключениях электродвигателей и при неодновременности замыкания всех трех фаз масляного выключателя. При питании двигателя кабелем возрастает электрическая емкость цепи электродвигатель — кабель, что способствует большим амплитудам напряжений при переходных процессах. Это приводит к тому, что на витковую изоляцию воздействует напряжение, во много раз большее, чем при нормальном режиме. Особенно опасны коммутационные напряжения для первых секций обмотки статора.

Нагрев и температурные деформации.

С повышением температуры обмотки статора происходит тепловое старение витковой и корпусной изоляции. Она теряет эластичность, становится хрупкой, и вследствие этого срок службы ее сокращается. Объективно степень старения изоляции определяется ее внешним состоянием. Признаками старения изоляции являются вспухание ее в вентиляционных каналах и в местах выхода из лаза. При нажиме пальцами на изоляцию чувствуется немонолитность и ослабленность изоляции.
Местные перегревы чаще всего являются следствием дефектов активной стали или витковых замыканий. Признаком наличия местных перегревов является разница в степени расслоения изоляции в отдельных местах секции, а также следы и подтеки компаунда. Местные нагревы можно выявить при профилактических испытаниях, но перегревы, связанные с замыканием листов активной стали и витковыми замыканиями, быстро прогрессируют и чаще приводят к пробою обмотки статора во время работы двигателя. Местные нагревы могут возникать при некачественных пайках в соединениях обмотки статора.
Большое влияние на состояние изоляции оказывают температурные деформации пазовой части секции, обусловленные неодинаковыми коэффициентами линейного расширения меди и стали. Несмотря на кажущуюся малую величину этих деформаций, их систематическое повторение в течение длительного времени приводит к преждевременному износу изоляции.

Воздействие влаги и масла.

На снижение изоляции может действовать как влажность окружающей среды, так и наличие в ней агрессивных примесей. Одним из наиболее опасных воздействий является забрызгивание маслом обмотки статора.
Отмечены случаи увлажнения обмоток статоров у электродвигателей типа АТД-8000, связанные с нарушением герметичности системы водяного охлаждения вследствие образования трещин в стержнях ротора, в охлаждающих элементах статора, появления течей в соединительных трубках. Течь воды приводит к местному увлажнению обмотки. Имел место случай механического (повреждения изоляции верхних стержней обмотки статора из-за нарушения герметичности места пайки трапецеидальной части стержня ротора с наконечником. Такое механическое повреждение изоляции верхних стержней обмотки статора струей воды может иметь место только на выходе из паза на участке длиной 45 мм.
iB пазовой части стержень защищен клином, а в лобовой — бандажом ротора. Вероятность повреждения на этом участке увеличивается также из-за наличия в этом месте пайки стержня ротора с наконечником.
В электродвигателях типа СДСЗ-2000-100 вода может появиться при течи воздухоохладителя или за счет образования ее на наружных поверхностях трубок воздухоохладителя, вызванного конденсацией при подаче охлаждающей воды в воздухоохладитель с температурой ниже точки росы. При этом вода стекает вниз и, попадая на сердечник статора, вызывает коррозию, а в обмотках статора и ротора увлажнение изоляции.

Динамические воздействия на изоляцию.

При пуске электродвигателей с короткозамкнутым ротором возникают толчки тока, в 5—7 раз превышающие номинальные значения. Пусковые токи создают в обмотке большие динамические усилия, достигающие 25—49-кратной величины. Эти усилия больше всего сказываются на лобовых частях обмотки статора, вызывая их деформацию, смещение витков, образование местных дефектов изоляции
и трещин. Трещины чаще образуются в местах выхода секции из паза, так как в этом месте возникают наибольшие механические напряжения в изоляции при нагрузках на лобовые части.

Вибрационное старение изоляции.

Новая микалентная изоляция обладает достаточной гибкостью и хорошо противостоит вибрациям. Однако в результате теплового и других видов старения гибкость ее со временем уменьшается. Изоляция, выдерживающая большие усилия от пусковых токов, может повреждаться в результате меньших по величине, но многочисленных воздействий, связанных с вибрацией электродвигателя. Многократный изгиб изоляции во время работы двигателя возникает больше всего в лобовых частях и наиболее опасен в месте выхода секции из паза.
Вибрация, измеренная на подшипниках электродвигателя, не должна превышать:

Для уменьшения вибрации большое значение имеет плотность заклиновки пазов обмотки статора и надежная бандажировка лобовых частей.

Повреждения активной стали статора.

Часто встречающимся дефектом активной стали статора является ослабление запрессовки стали. Характерным признаком мест со слабой прессовкой является красная пыль с кирпичным оттенком. Эта пыль — следствие коррозии листов стали — обладает магнитным свойством. Из-за повышенной вибрации ослабленных листов пакета происходит истирание изоляции пазовой части секции. По этой же причине происходит излом лепестков стали статора у основания зубца, истирание лаковой пленки и местный нагрев, вызывающий оплавление участка стали и быстрое тепловое старение изоляции.
В практике эксплуатации имели место случаи перегрева и оплавления активной стали статора, вызванные наличием посторонних металлических предметов в пазовой части, заусенцами, а также механическими повреждениями расточки статора от задевания ротора или попадания посторонних  предметов. Оплавление стали статора может произойти и при коротких замыканиях в обмотке.