Электродвигатели

Наиболее распространены асинхронные электродвигатели единых серий, которые изготавливаются на все необходимые номинальные мощности, как в основном исполнении, так и в различных модификациях.

Чаще всего встречаются двигатели трехфазные асинхронные серии 4 А на напряжение до 1000 В. В зависимости от рабочих свойств и условий работы они имеют основное исполнение или модификации.

Серия 4 А охватывает диапазон номинальных мощностей от 0,06 до 400 кВт (при 1500 об/мин). Включаются в сеть переменного тока с частотой 50 Гц и напряжением 220, 380, 660В [87].

Электродвигатели (в том числе серии 4А) обычно состоят из следующих основных узлов: станины с запрессованным статором, ротора, двух подшипниковых щитов, вентилятора и коробки выводов (см. рис. П. 1.83 приложения 1).

Более подробно конструкции асинхронных двигателей с фазным и с короткозамкнутым ротором показаны на рис. П. 1.84 приложения 1.

Перед исследованием электродвигателя полезно, по возможности, ознакомиться с его технической документацией, схемой монтажа и электропитания.

При осмотре электродвигателя на месте пожара необходимо найти на его корпусе шильдик (бирку), на котором указаны его тип, марка и технические характеристики, и зафиксировать эти данные в протоколе осмотра.

Структура обозначения типов двигателей [87]:

4 - порядковый номер серии;

А - наименование вида двигателя - асинхронный;

Н - обозначение двигателей защищенного исполнения; отсутствие знака означает закрытое обдуваемое исполнение;

А - станина и щиты из алюминия; X - станина алюминиевая, щиты чугунные; отсутствие знака означает, что станина и щиты чугунные или стальные;

50-355 - высота оси вращения;

S, L, М - установочные размеры по длине станины;

А, В - обозначение длины сердечника (первая длина - А, вторая - В);

2, 4, 6, 8, 10, 12 - число полюсов;

У - климатическое исполнение двигателя;

3 - категория размещения.

Примеры:

4АА56А2УЗ - электродвигатель серии 4, асинхронный, закрытого исполнения, станина и подшипниковые плиты из алюминия, с высотой оси вращения 56 мм, сердечник первой длины, двухполюсный, для районов умеренного климата, третьей категории размещения;

4АН200М4УЗ - электродвигатель серии 4, асинхронный, защищенного исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 200 мм, с установочным размером М по длине станины, четырехполюсный, для районов умеренного климата, третьей категории размещения.

Если бирка с данными двигателя отсутствует или текст на ней не читается, данное обстоятельство указывается в протоколе осмотра; а в качестве характеристики осматриваемого двигателя указываются его габариты и другие визуально определяемые (или измеряемые) параметры.

При осмотре электродвигателя- статическом и динамическом - должны быть подробно описаны его термические поражения - деформации корпуса и отдельных деталей, выгорание краски, закопчения и выгорание копоти, наличие цветов побежалости, проворачиваемость (или непроворачиваемость) подвижных деталей, следы дуговой эрозии и оплавления проводов и корпусных деталей и т.д.

Особое внимание нужно обращать на узлы и детали, где чаще всего возникают пожароопасные аварийные режимы. В двигателях с короткозамкнутым ротором к таковым относятся статор, два подшипника, коробка выводов и вентилятор; в двигателях с фазным ротором, кроме указанных, ротор и узел контактных колец [19].

Статор. Загорания, связанные со статором, происходят в основном по причине КЗ и перегрузки. КЗ может быть межвитковое у разных фаз или с витков на корпус. Причиной КЗ является механическое повреждение изоляции, воздействие агрессивных химических сред, а чаще всего тепловое старение изоляции вследствие перегрева обмоток двигателя, как при нормальной нагрузке, так и при различных перегрузках. Следы КЗ (дуговые оплавления) выявляются в ходе динамического осмотра. По природе и внешнему виду они аналогичны оплавлениям (проплавлениям), возникающим в других электротехнических устройствах.

При работе на двух фазах изоляция намоточного провода в обмотках двух фаз может разрушаться по всему сечению обмотки.

Подшипники. Предельно допустимая температура нагрева составляет для подшипников скольжения 80°С; для подшипников качения - 100°С. Перегрев подшипников в электродвигателе может происходить из-за утечки масла через уплотнительные кольца на валу машины, имеющие дефекты, или через неплотно завернутую спускную пробку; вследствие загрязнения масла; вследствие того, что в подшипниках с кольцевой смазкой смазочное кольцо не вращается и вал не обтекается маслом. Перегрев подшипников может быть следствием перетяжки ремня или перекоса оси приводимого в движение механизма, вибрации электрической машины.

При осмотре подшипников проводят сравнение их друг с другом - при внешнем тепловом воздействии их состояние должно быть примерно одинаково, а при возникновении аварийного режима в одном из них - явно различным. Обращают внимание на наличие (или отсутствие) свободного вращения, а также на признаки трения и локального нагрева - выработку, полировку металла, цвета побежалости и др.

Коробка выводов. На клеммной колодке в местах соединений обмоток двигателя с электропроводкой питающей сети возможно возникновение больших переходных сопротивлений ("плохого контакта"). Внешние признаки БПС описаны в гл. 4.

БПС может привести как к загоранию внутри самой колодки выводов, так и к отгоранию одной из фаз (особенно в проводах с алюминиевыми жилами), и, как следствие, к работе двигателя в пожароопасном неполнофазном режиме.

Из вышеизложенного понятна необходимость подробного описания при осмотре двигателя состояния контактов в коробке выводов.

Вентиляционный узел. В вентиляционном узле лопасти вентилятора могут задевать о металлические части двигателя, что может приводить к искрообразованию. При сильном биении, а также попадании в вентиляционный узел крупных посторонних предметов, вал может вообще заклинить, следствием чего станет перегрев статорной обмотки и загорание двигателя.

В связи с этим необходим осмотр вентиляционного узла на предмет выявления следов биения, целостности лопастей вентилятора, проверки его свободного вращения.

Ротор. У двигателей с фазным ротором ротор является пожароопасным узлом, где также может возникнуть КЗ. Причины его возникновения в роторной обмотке двигателя с фазным ротором практически те же, что и в статорной обмотке любого асинхронного двигателя. Изоляция между железными листами в сердечнике ротора постепенно теряет свои электроизолирующие свойства, что ведет к увеличению вихревых токов и токов утечки, возникновению локальных зон нагрева, и в конечном счете к пробою изоляции и возникновению дуги.

При коротком замыкании может происходить разрушение (оплавление, выплавление) коллекторных пластин.

Узел контактных колец. У двигателей с фазным ротором он является источником искрообразования. Причиной искрения могут стать, в частности, неотшлифованные и плохо пригнанные к кольцам щетки, загрязненная поверхность колец, наличие вибрации, появление переходных сопротивлений в местах соединения обмотки с контактными кольцами. Искрообразование приводит к разрушению и износу щеток, на поверхности контактных колец образуется нагар и почернение. На деталях указанного узла формируются признаки дуговой эрозии и перегрева.

Если двигатель находится в среде, способной загораться от искры (горючие пыле-, паро- и газовоздушные смеси и вещества, склонные к тлению), пожар может произойти и по этой причине. Учитывая данное обстоятельство, при расследовании пожара следует выяснить как возможность искрообразования (тип и исполнение двигателя, оценка состояния узла контактных колец и других потенциальных источников искр), так и наличие в очаговой зоне соответствующей среды.

У машин постоянного тока источником сильного искрообразования может быть якорь двигателя.

Внешний осмотр электродвигателя обычно производится в несколько этапов:

1. Осмотр корпуса электродвигателя, кожуха вентилятора и питающей двигатель электропроводки вплоть до ввода в контактную коробку (коробку выводов).

2. Изучение состояния электропроводки, проходящей внутри коробки выводов, клеммной колодки, контактных колец и лопастей вентилятора.

3. Исследование ротора, статора, их обмоток.

4. Осмотр подшипников электродвигателя.

При наличии следов оплавлений проводки электроснабжения двигателя, обмотки статора и ротора, а также прожогов и оплавлений стальных деталей двигателя необходимы фиксация этого факта в протоколе осмотра, фото- и видеосъемка (ориентирующий и детальный снимки) и изъятие объекта на исследование. Участок оплавления на внешней электропроводке изымается в соответствии с рекомендациями, приведенными в гл. 5; при наличии оплавлений в самом электродвигателе предпочтительнее изъятие электродвигателя целиком.

Существенным является место расположения оплавлений. Наличие локальных оплавлений в статорной и роторной обмотках обычно является следствием аварийного режима, возникшего до пожара. При нагреве двигателя теплом пожара извне в первую очередь замыкаются провода питающей электропроводки. Поэтому при осмотре важно зафиксировать наличие (и отсутствие) как тех, так и других.

Следует не забывать, кроме осмотра самого двигателя и подходящих к нему проводов, изучить и зафиксировать состояние автоматов защиты или плавких предохранителей, защищающих данный двигатель.

Дознавателю при опросе технического персонала, эксплуатирующего двигатель, и других свидетелей важно выяснить, как вел себя двигатель до пожара.

Известно, что трехфазные электродвигатели при обрыве одной фазы не запускаются и сильно гудят. Если обрыв происходит у работающего двигателя, то ток статора сильно увеличивается и может сгореть обмотка, если защита не отключит двигатель. Обороты двигателя при этом снижаются, он гудит и может вообще остановиться.

При наличии межвитковых замыканий в статорах электродвигателей переменного тока также слышно сильное гудение и наблюдается вибрация.

Электродвигатели переменного тока со значительными межвитковыми замыканиями в роторе часто не поддаются запуску. Под нагрузкой двигатель останавливается.

У коллекторных электродвигателей при межвитковых замыканиях наблюдается сильное искрение щеток.

Пожароопасный аварийный режим в двигателе обычно возникает и развивается постепенно. Поэтому эти и другие, описанные выше, факты искрения двигателя, плохого запуска, остановки, гудения, периодического срабатывания аппаратов защиты и т. д. могут быть замечены персоналом и сообщены при допросах (опросах).