Пресс-центр компании «Диполь»

В промышленности электродвигатели используются повсеместно, они становятся технически все сложнее, что часто может осложнять поддержание их работы на пике эффективности. Важно помнить, что причины неисправностей электродвигателей и приводов не ограничиваются одной областью специализации: они могут быть как механического, так и электрического характера. И только нужные знания разделяют дорогостоящий простой и продление срока службы.

Наиболее частые неисправности электродвигателей — повреждения изоляции обмоток и износ подшипников, возникающие по множеству разных причин. Эта статья посвящена заблаговременному обнаружению 13 наиболее распространенных причин повреждений изоляции и выхода из строя подшипников.

Качество электроэнергии

1. Переходное напряжение

2. Асимметрия напряжений

3. Гармонические искажения

Частотно-регулируемые приводы

4. Отражения на выходных ШИМ-сигналах привода

5. Среднеквадратичное отклонение тока

6. Рабочие перегрузки

Механические причины

7. Нарушение центрирования

8. Дисбаланс вала

9. Расшатанность вала

10. Износ подшипника

Факторы, связанные с неправильной установкой

11. Неплотно прилегающее основание

12. Напряжение трубной обвязки

13. Напряжение на валу

Качество электроэнергии

1. Переходное напряжение

Переходные напряжения могут происходить из множества источников как на самом предприятии, так и за его пределами. Включение и выключение нагрузки поблизости, батареи конденсаторов коррекции коэффициента мощности или даже погодные явления — все это может создавать переходные напряжения в распределительных сетях. Эти процессы с произвольной амплитудой и частотой могут разрушать или повреждать изоляцию обмоток электродвигателей.

Обнаружение источника переходных процессов может оказаться сложной задачей, поскольку они происходят нерегулярно, а их последствия могут проявляться по-разному. Например, переходные процессы могут проявиться в контрольных кабелях и необязательно нанесут вред непосредственно оборудованию, но они могут нарушить его работу.

Воздействие: повреждение изоляции обмотки электродвигателя приводит к раннему возникновению неисправностей и незапланированному простою.

Прибор для измерения и диагностики: трехфазный анализатор качества электроэнергии Fluke 435-II.

Критичность: высокая.

2. Асимметрия напряжений

Трехфазные распределительные сети часто питают однофазные нагрузки. Асимметрия сопротивления или нагрузки может быть причиной асимметрии напряжений на всех трех фазах. Возможные неисправности могут находиться в проводке электродвигателя, на клеммах электродвигателя, а также в самих обмотках. Эта асимметрия может вызывать перегрузки в каждой фазной цепи трехфазной сети. Одним словом, напряжение на всех трех фазах всегда должно быть одинаковым.

Воздействие: асимметрия является причиной сверхтоков в одной или нескольких фазах, которые вызывают перегрев и повреждение изоляции.

Инструмент для измерения и диагностики: трехфазный анализатор качества электроэнергии Fluke 435-II.

Критичность: средняя.

3. Гармонические искажения

Проще говоря, гармоники — это любые нежелательные дополнительные высокочастотные колебания напряжения или тока, поступающие на обмотки электродвигателя. Эта дополнительная энергия не используется для вращения вала электродвигателя, а циркулирует в обмотках и в конечном итоге приводит к потере внутренней энергии. Эти потери рассеиваются в виде тепла, которое со временем ухудшает изолирующие свойства обмоток. Некоторые гармонические искажения формы тока являются нормой для систем, питающих электронную нагрузку. Гармонические искажения можно измерить с помощью анализатора качества электроэнергии, проконтролировав величины токов и температуры на трансформаторах и убедившись, что они не перегружены. Для каждой гармоники утвержден приемлемый уровень искажений, который регламентируется стандартом IEEE 519-1992.

Воздействие: снижение эффективности электродвигателя приводит к дополнительным расходам и увеличению рабочей температуры.

Инструмент для измерения и диагностики: трехфазный анализатор качества электроэнергии Fluke 435-II.

Критичность: средняя.

Частотно-регулируемые приводы

4. Отражения на выходных ШИМ-сигналах привода

Частотно-регулируемые приводы используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для управления выходным напряжением и частотой питания электродвигателя. Отражения возникают из-за несогласованности полных сопротивлений источника и нагрузки. Несогласованность полных сопротивлений может произойти в результате неправильной установки, неправильного выбора компонентов или ухудшения состояния оборудования со временем. Пик отражения в цепи электропривода может достигать уровня напряжения шины постоянного тока.

Воздействие: повреждение изоляции обмотки электродвигателя приводит к незапланированному простою.

Прибор для измерения и диагностики: Fluke 190-204 ScopeMeter® , 4-канальный портативный осциллограф с высокой частотой выборки.

Критичность: высокая.

5. Среднеквадратичное отклонение тока

По своей сути среднеквадратичное отклонение тока — это паразитные токи, циркулирующие в системе. Среднеквадратичное отклонение тока образуется как результат частоты сигнала, уровня напряжения, емкости и индуктивности в проводниках. Эти циркулирующие токи могут выйти через системы защитного заземления, вызывая ложное размыкание или, в некоторых случаях, нагревание обмотки. Среднеквадратичное отклонение тока можно обнаружить в проводке электродвигателя, это сумма тока с трех фаз в любой момент времени. В идеальной ситуации сумма этих трех токов должна равняться нулю. Иными словами, обратный ток от привода будет равняться току, поступающему на привод. Среднеквадратичное отклонение тока можно также представить в виде асимметричных сигналов в нескольких проводниках, имеющих емкостную связь с заземляющим проводником.

Воздействие: произвольное размыкание цепи из-за прохождения тока по защитному заземлению.

Прибор для измерения и диагностики: изолированный 4-канальный портативный осциллограф Fluke 190-204 ScopeMeter с широкополосными (10 кГц) токовыми клещами (Fluke i400S или аналогичные).

Критичность: низкая.

6. Рабочие перегрузки

Перегрузка электродвигателя возникает, когда он работает под повышенной нагрузкой. Основными признаками перегрузки электродвигателя являются чрезмерное потребление тока, недостаточный крутящий момент и перегрев. Избыточное тепловыделение электродвигателя является главной причиной его неисправности. При перегрузке электродвигателя его отдельные компоненты — включая подшипники, обмотки и другие части — могут работать нормально, но электродвигатель будет перегреваться. Поэтому начинать поиски неисправности следует с проверки именно перегруженности электродвигателя. Поскольку 30% всех неисправностей электродвигателей происходят именно из-за их перегруженности, важно понимать, как измерять и определять перегрузку электродвигателя.

Воздействие: преждевременный износ электрических и механических компонентов электродвигателя, ведущий к необратимому выходу из строя.

Инструмент для измерения и диагностики: цифровой мультиметр Fluke 289.

Критичность: высокая.

7. Нарушение центрирования

Нарушение центрирования возникает при неправильном выравнивании вала привода относительно нагрузки или смещении передачи, которая их соединяет. Многие специалисты считают, что гибкое соединение устраняет и компенсирует смещение, тем не менее, гибкое соединение защищает от смещения только саму передачу. Даже с гибким соединением не отцентрированный вал будет передавать повреждающие циклические усилия по своей длине на электродвигатель, вызывая повышенный износ электродвигателя и увеличивая фактическую механическую нагрузку. Кроме того, нарушение центрирования может быть причиной вибрации валов как нагрузки, так и электропривода. Существует несколько типов нарушения центрирования:

• Угловое смещение: оси валов пересекаются, но не параллельны;
• Параллельное смещение: оси валов параллельны, но не соосны;
• Сложное смещение: сочетание углового и параллельного смещений. (Примечание: практически всегда нарушение центрирования является сложным, но практикующие специалисты рассматривают их как сумму составляющих смещений, поскольку устранять нарушение центрирования проще по отдельности — угловую и параллельную составляющие).

Влияние: преждевременный износ механических компонентов привода, вызывающий преждевременные неисправности.

Прибор для измерения и диагностики: лазерный инструмент для центрирования вала Fluke 830.

Критичность: высокая.

8. Дисбаланс вала

Дисбаланс — это состояние вращающейся детали, когда центр масс расположен не на оси вращения. Иными словами, когда центр тяжести находится где-то на роторе. Хотя устранить дисбаланс двигателя полностью невозможно, можно определить, не выходит ли он за рамки приемлемых значений, и предпринять меры для исправления ситуации.

Дисбаланс может быть вызван различными причинами:

• скопление грязи;
• отсутствие балансировочных грузов;
• отклонения при производстве;
• неравная масса обмоток двигателя и другие факторы, связанные с износом.

Тестер или анализатор вибрации поможет определить, сбалансирован вращающийся механизм или нет.

Влияние: преждевременный износ механических компонентов привода, вызывающий преждевременные неисправности.

Прибор для измерения и диагностики: измеритель вибрации Fluke 810.

Критичность: высокая.

9. Расшатанность вала

Расшатанность возникает из-за чрезмерного зазора между деталями. Расшатанность может возникать в нескольких местах:

• Расшатанность с вращением возникает из-за чрезмерного зазора между вращающимися и неподвижными частями машины, например, в подшипнике.
• Расшатанность без вращения возникает между двумя обычно неподвижными деталями, например, между опорой и основанием или корпусом подшипника и машиной.

Как и в случаях со всеми другими источниками вибрации, важно уметь определить расшатанность и устранить проблему, избежав убытков. Определить наличие расшатанности во вращающейся машине можно с помощью тестера или анализатора вибрации.

Влияние: ускоренный износ вращающихся компонентов, вызывающий механические неисправности.

Прибор для измерения и диагностики: измеритель вибрации Fluke 810.

Критичность: высокая.

10. Износ подшипника

Неисправный подшипник имеет повышенное трение, сильнее нагревается и имеет пониженную эффективность из-за механических проблем, проблем со смазкой или износа. Неисправность подшипника может быть следствием различных факторов:

• нагрузка, превышающая расчетную;
• недостаточная или неправильная смазка;
• неэффективная герметизация подшипника;
• нарушение центрирования вала;
• неправильная установка;
• нормальный износ;
• наведенное напряжение на валу.

Когда неисправности подшипников начинают проявляться, это также вызывает каскадный эффект, ускоряющий выход двигателя из строя. 13% неисправностей двигателя вызваны неисправностями подшипников, и более 60 % механических неисправностей на предприятии вызваны износом подшипников, поэтому важно знать, как устранять эти потенциальные проблемы.

Влияние: ускоренный износ вращающихся компонентов приводит к выходу подшипников из строя.

Прибор для измерения и диагностики: измеритель вибрации Fluke 810.

Критичность: высокая.

Факторы, связанные с неправильной установкой

11. Неплотно прилегающее основание

Неплотное прилегание вызывается неровным монтажным основанием двигателя или приводимого в движение компонента или неровной монтажной поверхностью, на которой располагается монтажное основание. Данное состояние может создать неприятную ситуацию, при которой затяжка монтажных болтов на самом деле привносит новые нагрузки и нарушение центрирования. Неплотное прилегание опоры часто возникает между двумя диагонально расположенными крепежными болтами, как, например, в случае с неровным стулом или столом, которые раскачиваются по диагонали. Существуют два типа неплотного прилегания основания:

• Параллельное неплотное прилегание основания —возникает, когда одна монтажная опора расположена выше, чем три другие;
• Угловое неплотное прилегание основания —возникает, когда одна из монтажных опор не параллельна или не перпендикулярна по отношению к монтажной поверхности.

В обоих случаях неплотное прилегание основания может быть вызвано неровностями в монтажной опоре механизма или в монтажном основании, на котором находится опора. В любом случае найти и устранить неплотное прилегание необходимо до центрирования вала. Качественный лазерный инструмент для центрирования может определить неплотное прилегание основания данной вращающейся машины.

Влияние: нарушение центрирования компонентов механического привода.

Прибор для измерения и диагностики: лазерный инструмент для центрирования вала Fluke 830.

Критичность: средняя.

12. Напряжение трубной обвязки

Натяжением трубной обвязки называется состояние, при котором новые нагрузки, натяжения и силы, действующие на остальное оборудование и инфраструктуру, передаются назад на двигатель и привод, приводя к нарушению центрирования. Наиболее часто встречающимся примером этого являются простые схемы с электродвигателем/насосом, когда что-то оказывает воздействие на трубопроводы, например:

• смещение в фундаменте;
• недавно установленный клапан или другой компонент;
• предмет, ударяющий, сгибающий или просто давящий на трубу;
• сломанные или отсутствующие крепления для труб или настенная арматура.

Эти силы могут оказывать угловое или смещающее воздействие, что в свою очередь приводит к смещению вала двигателя/насоса. По этой причине важно проверять центрирование машины не только во время установки — точное центрирование является временным состоянием и может изменяться с течением времени.

Влияние: нарушение центрирования вала и последующие нагрузки на вращающиеся компоненты, приводящие к преждевременным неисправностям.

Прибор для измерения и диагностики: лазерный инструмент для центрирования вала Fluke 830.

Критичность: низкая.

13. Напряжение на валу

Когда напряжение на валу электродвигателя превышает изолирующие характеристики смазки подшипника, происходит пробой на внешний подшипник, что вызывает точечную коррозию и образование канавок на дорожке качения подшипника. Первыми признаками проблемы являются шум и перегрев, возникающие по мере того, как подшипники теряют первоначальную форму, а также появление металлической крошки в смазке и увеличение трения подшипника. Это может привести к разрушению подшипника уже через несколько месяцев работы электродвигателя. Неисправность подшипника — это дорогостоящая проблема как с точки зрения восстановления электродвигателя, так и с точки зрения простоя оборудования, поэтому предотвращение этого посредством измерения напряжения на валу и тока в подшипниках является важной частью диагностики. Напряжение на валу присутствует только тогда, когда на двигатель подается питание, и он вращается. Угольная щетка, устанавливаемая на щуп, позволяет измерять напряжение на валу при вращении электродвигателя.

Влияние: дуговые разряды на поверхности подшипника вызывают точечную коррозию и образование канавок, что в свою очередь приводит к чрезмерной вибрации и последующей неисправности подшипника.

Прибор для измерения и диагностики: изолированный 4-канальный портативный осциллограф Fluke-190-204 ScopeMeter, щуп AEGIS с угольными щетками для измерения напряжения на валу.

Критичность: высокая.

Четыре стратегии для достижения успеха

Системы управления электродвигателями используются в важных процессах на заводах. Поломка оборудования может привести к большим финансовым потерям, связанным как с потенциальной заменой электродвигателя и его деталей, так и с простоем систем, зависящих от данного электродвигателя. Обеспечивая обслуживающих инженеров и техников необходимыми знаниями, определяя приоритеты работ и проводя профилактическое обслуживание для контроля оборудования и устранения трудно обнаруживаемых проблем, зачастую можно избежать неисправностей, вызванных рабочими нагрузками, и сократить потери от простоя.

Существуют четыре ключевые стратегии для устранения или предотвращения преждевременных поломок электродвигателя и вращающихся деталей:

1. Запись рабочих условий, технических характеристик оборудования и диапазонов допусков рабочих характеристик.
2. Регулярный сбор и запись критических измерений при установке, до и после технического обслуживания.
3. Создание архива эталонных измерений для анализа тенденций и обнаружения изменения состояния.
4. Построение графиков отдельных измерений для выявления основных тенденций.Любые изменения в линии тенденций более чем на +/- 10-20% (или любую другую определенную величину, в зависимости от эксплуатационных характеристик или критичности системы) необходимо исследовать для выявления причин возникновения проблем.

9 типичных неисправностей электродвигателя и способы их устранения

В этом обзоре мы рассмотрим типичные неисправности трехфазных асинхронных электродвигателей и способы их предупреждения и устранения.

Электрические неисправности электродвигателя

Электрические неисправности двигателя всегда связаны с обмоткой.

1. Межвитковое замыкание может возникнуть при ухудшении изоляции в пределах одной обмотки. Возможные причины: перегрев обмотки, некачественная изоляция, износ изоляции вследствие вибрации. Определить межвитковое замыкание бывает сложно. Основной метод диагностики – сравнение сопротивления и рабочего тока всех трех обмоток. Первые симптомы межвиткового замыкания – повышенный нагрев двигателя и падение момента на валу. При этом по одной из фаз ток больше, чем по двум другим.
2. Замыкание между обмотками происходит из-за смещения обмоток, механической вибрации и ударов. При отсутствии должной электрической защиты может возникнуть короткое замыкание и пожар.
3. Замыкание обмотки на корпус. При данной неисправности электродвигатель может продолжать работать, если неправильно выполнены заземление и защита от короткого замыкания. Однако в работе он будет смертельно опасен, так как его потенциал будет находиться под фазным напряжением.
4. Обрыв обмотки. Эта неисправность равносильна пропаданию фазы. Если обрыв происходит в работе, то двигатель резко теряет мощность и начинает перегреваться. При правильно выполненной защите двигатель отключится, поскольку ток по другим фазам будет повышен.

Для устранения большинства из этих поломок требуется перемотка двигателя.

Механические неисправности электродвигателя

Механические неисправности электродвигателя связаны с его конструкцией.

1. Износ и трение в подшипниках. Проявляется в повышении механической вибрации и шума при работе. В этом случае требуется замена подшипников, иначе неисправность приведет к перегреву и падению производительности двигателя.
2. Проворачивание ротора на валу. Ротор может вращаться в магнитном поле статора, а вал будет неподвижен. Требуется механическая фиксация ротора на валу.
3. Зацепление ротора за статор. Эта проблема связана с механической поломкой подшипников, их посадочных мест или корпуса двигателя. Кроме того, подобная неисправность приводит к повреждению обмотки статора. Практически не подлежит ремонту.
4. Повреждение корпуса двигателя. Может происходить из-за ударов, повышенных нагрузок, неправильного крепления или низкого качества двигателя. Ремонт является трудоемким из-за трудностей соосной установки переднего и заднего подшипников.
5. Проворачивание или повреждение крыльчатки обдува. Несмотря на то, что двигатель продолжит работать, он будет перегреваться, что существенно сократит срок его службы. Крыльчатку необходимо закрепить (для этого используется шпонка или стопорное кольцо) или заменить.

Аварийные ситуации при работе электродвигателя

Существуют неисправности, не связанные непосредственно с двигателем, но влияющие на его работу, характеристики и срок службы. Большинство этих неисправностей вызваны механической перегрузкой, увеличением тока, и, как следствие, перегревом обмоток и корпуса.

1. Увеличение нагрузки на валу вследствие заклинивания привода либо приводимых механизмов.
2. Перекос напряжения питания, который может быть вызван проблемами питающей сети либо внутренними проблемами привода.
3. Пропадание фазы, которое может произойти на любом участке питания двигателя – от питающей трансформаторной подстанции до обмотки двигателя.
4. Проблема с обдувом (охлаждением). Может возникнуть из-за повреждения крыльчатки двигателя при собственном охлаждении, из-за останова вентилятора внешнего принудительного охлаждения или вследствие значительного повышения температуры окружающей среды.

Способы защиты электродвигателя

Для защиты электродвигателя от внутренних и внешних неисправностей, а также для минимизации дальнейших трудозатрат по его ремонту применяют различные устройства.

1. Мотор-автоматы и тепловые реле

Мотор-автоматы (автоматы защиты двигателя) и тепловые реле используют для обнаружения превышения тока по одной или всем фазам двигателя. В случае превышения через некоторое время происходит отключение привода.

В отличие от мотор-автомата, у теплового реле нет силовой коммутации. Оно имеет только управляющий контакт, который размыкает питание силовой цепи. Мотор-автомат является самостоятельным коммутационным устройством, способным выключать двигатель.

Минус теплового реле заключается в отсутствии защиты от короткого замыкания. Мотор-автомат имеет защиту от перегрузки и электромагнитную защиту от короткого замыкания, которая мгновенно срабатывает и выключает двигатель при превышении тока уставки в 10-20 раз.

Данные устройства используются наиболее широко и при правильной установке и настройке способны с большой долей вероятности защитить электродвигатель и оборудование от поломки и других негативных последствий.

2. Электронные реле защиты двигателей

Данный вид защиты обеспечивает большой выбор различных защит. Основным элементом таких реле является микропроцессор, который анализирует мгновенные значения напряжения и тока и принимает решения на основе заданных настроек. Это может быть выдача сигнала на индикацию либо на отключение двигателя.

3. Термисторы и термореле

Когда по какой-то причине не сработала тепловая защита по перегрузке, последний рубеж обороны — термозащита. Внутрь обмотки устанавливается термочувствительный элемент (как правило, термистор или позистор), который меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. При пересечении порога срабатывает соответствующая защита, и двигатель отключается.

Возможно применение более простых дискретных термореле (термоконтактов), которые размыкают контрольную или тепловую цепь, что приводит к аварийной остановке электродвигателя.

4. Преобразователи частоты

Обычно преобразователи частоты располагают несколькими видами защиты – по превышению момента и тока, по превышению напряжения, обрыву фазы и проч. Кроме того, возможно ограничение момента и тока. В этом случае на двигатель будет подаваться напряжение с меньшим уровнем и частотой, если будет обнаружена перегрузка. При этом будет выдано соответствующее сообщение оператору, а двигатель может продолжать работать.

Также производители частотных преобразователей рекомендуют устанавливать защитный автомат на входе ПЧ, тепловое реле на выходе и термисторную защиту.

Другие полезные материалы:
Выбор электродвигателя для компрессора
Как определить параметры двигателя без шильдика?
Выбор мотор-редуктора для буровой установки

Почему выходит из строя электродвигатель и как это предотвратить?

Как вам, конечно же, известно, электродвигатели в промышленности используются повсюду. С точки зрения технологии они представляют собой довольно сложные устройства, что иногда затрудняет их работу с максимальными техническими характеристиками.

Очень важно помнить, что причины поломок электродвигателя и системы его запуска не ограничиваются одной областью техники. К отказу двигателя могут привести как механические, так и электрические причины. Поэтому грамотное обслуживание электродвигателей требует разносторонних знаний и способно снизить вероятность возникновения дорогостоящего простоя, а также увеличить время автономной работы агрегата. 

Когда электродвигатель выходит из строя, выбор действий невелик. Но до его отказа вы много чего можете сделать для того, чтобы предотвратить возможную неисправность или снизить тяжесть ее последствий. Известно, что наиболее распространенными поломками электродвигателя являются пробой изоляции обмотки и износ подшипников. Однако это всего-лишь следствия большого количества причин.

Далее мы покажем, как заранее обнаружить наиболее распространенные причины отказов, какие для этого потребуются инструменты и дадим рекомендации по выбору стратегии для успешной эксплуатации ваши электродвигателей.

Причины выхода из строя электродвигателей

1. Качество электроэнергии

1.1. Переходное напряжение

1.2. Дисбаланс напряжения

1.3. Гармонические искажения

2. Частотно-регулируемые приводы

2.1. Отражения ШИМ-сигналов на выходе привода

2.2. Сигма-ток

2.3. Перегрузки при эксплуатации

3. Механические

3.1. Несоосность электродвигателя

3.2. Дисбаланс вала

3.3. Люфт вала

3.4. Износ подшипника

1. Качество электроэнергии

1.1 Переходные процессы

Переходные напряжения и токи могут возникать из различных источников, располагающихся как внутри, так и за пределами установки. Включение и выключение смежных нагрузок, работа блоков конденсаторов коррекции коэффициента мощности и даже погодные условия могут создавать переходные процессы в распределительных сетях. Подобные отличающиеся по амплитуде и частоте явления могут приводить к разрушению или пробою изоляции обмоток электродвигателя.

Обнаружение источника подобных помех может быть затруднено из-за их редкого появления и разнообразного проявления. Например, переходные процессы могут возникать в цепях управления. Это не обязательно может привести к повреждению оборудования напрямую, но может нарушать его работу.

Переходные процессы могут возникать из различных источников, располагающихся как внутри, так и за пределами установки

1.2 Дисбаланс напряжения

Трехфазные распределительные сети используют и для подачи питания на однофазные нагрузки. Несбалансированность импеданса или распределения нагрузки может способствовать дисбалансу всех трех фаз. Потенциальные неисправности могут возникать в подводящих кабелях электродвигателя, в концевой заделке кабеля на двигателе и, возможно, в самих обмотках. Подобный дисбаланс способен приводить к возникновению перенапряжений в фазных цепях трехфазной энергосистемы. На простейшем уровне напряжения всех трех фаз всегда должны иметь одинаковую величину.

Дисбаланс напряжения в импедансе или распределении нагрузки может способствовать дисбалансу всех трех фаз

1.3 Гармонические искажения

Если говорить просто, гармоники представляют собой любой нежелательный дополнительный источник высокочастотных переменных напряжений или токов, энергия которого подается в обмотки электродвигателя.

Эта дополнительная энергия не используется для вращения вала электродвигателя, но циркулирует в обмотках и, в конечном итоге, выделяется в виде тепла внутри двигателя. Дополнительный нагрев со временем ухудшает изоляционные качества обмоток.

Однако, некоторое количество гармоник является нормальным. Для исследования гармонических искажений используйте анализатор качества электроэнергии, который позволит проконтролировать уровни электрического тока и температуры на трансформаторах и убедиться, что они не перегружены. Каждая гармоника имеет приемлемый уровень, который определяется такими стандартами, как IEEE 519-2014.

Гармонические искажения – электродвигатель

2. Импульсное регуляторы приводов

2.1. Помехи в цепях ШИМ-регуляторов

В приводах для регулировки частоты вращения используется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Помехи в цепях питания ШИМ-регуляторов возникают в случае несогласованности источника питающего напряжения и цепей регулятора. Все это приводит к превышению уровня помех выше уровня напряжения питания.

1. Захваченная форма сигнала
2. Допустимая огибающая
3. Форма сигнала напряжения

2.2 Блуждающие токи

Блуждающие токи циркулируют через системы защитного заземления, вызывая спонтанные отключения или, в некоторых случаях, перегрев обмоток. 

2.3 Перегрузки при эксплуатации

Когда электродвигатель находится под чрезмерной нагрузкой, возникает его перегрузка. Перегрузку электродвигателя сопровождают такие основные симптомы, как чрезмерный ток потребления, недостаточный крутящий момент и перегрев. Основной причиной отказа электродвигателя является его перегрев.

В случае перегрузки отдельные компоненты электродвигателя, включая подшипники, обмотки и другие компоненты, могут работать нормально, но сам электродвигатель будет продолжать нагреваться. По этой причине имеет смысл начать поиск неисправностей с проверки перегрузки электродвигателя. Поскольку 30% отказов электродвигателей вызваны их перегрузкой, важно понять, как измерять и идентифицировать перегрузку двигателя.

Когда электродвигатель находится под чрезмерной нагрузкой, возникает его перегрузка

3. Механические причины выхода из строя электродвигателя

3.1. Несоосность электродвигателя

Несоосность возникает когда приводной вал электродвигателя неправильно совмещен с нагрузкой или смещен компонент, который обеспечивает соединение электродвигателя с нагрузкой. Многие специалисты считают, что несоосность можно устранить и компенсировать гибким соединением, но такое соединение защищает только от смещения.

Даже с гибким соединением смещенный вал будет передавать на электродвигатель вредные циклические усилия, что приведет к избыточному износу самого электродвигателя и увеличению кажущейся механической нагрузки.

Кроме того, несоосность может передавать вибрацию как на нагрузку, так и на приводной вал электродвигателя. Существует несколько типов несоосности:

1. Угловая несоосность – осевые линии валов пересекаются
2. Параллельная несоосность – осевые линии валов параллельны, но не концентричны.
3. Комбинированная несоосность – комбинация параллельной и угловой несоосности.

Примечание. Почти все случаи несоосности относятся к комбинированным, однако специалисты, говоря о несоосности, рассматривают два отдельных типа, потому что несоосность легче корректировать, работая с угловыми и параллельными компонентами по отдельности.

Угловая несоосность

Параллельная несоосность

Несоосность возникает, когда приводной вал электродвигателя неправильно совмещен с нагрузкой, или смещен компонент, который обеспечивает соединение электродвигателя с нагрузкой.

3.2 Дисбаланс вала

Дисбаланс – это состояние вращающейся детали, когда центр массы не совпадает с осью вращения. Другими словами, где-то на роторе имеется точка дисбаланса. Хотя полностью устранить дисбаланс электродвигателя практически невозможно, можно определить, не выходит ли он за пределы нормального диапазона, и принять меры для устранения проблемы.

Дисбаланс может быть вызван многочисленными факторами, включая:

• накопление грязи;
• отсутствие\разрушение балансировочных элементов;
• брак при производстве;
• неравномерное распределение массы в обмотках электродвигателя и другие факторы, связанные с износом.

Определить, сбалансирована ли вращающаяся машина, поможет тестер или анализатор вибрации.

1. Большой пик 124 ВдБ при скорости вращения 1Х вызван дисбалансом.

2. Причинами других пиков являются различные явления в машине.

Дисбаланс – это состояние вращающейся детали, когда центр массы не совпадает с осью вращения.

3.3 Люфт вала

Люфт возникает, когда между деталями имеется чрезмерный зазор. Он может появляться в нескольких местах:

Причиной возникновения люфта при вращении является чрезмерный зазор между вращающимися и неподвижными элементами машины, например, в подшипнике.

Не связанный с вращением люфт возникает между двумя обычно неподвижными деталями, например, между ножкой и основанием, или корпусом подшипника и машиной.

Как и в случае других источников вибрации, чтобы не терять деньги, важно знать, как обнаружить люфт и устранить проблему. Тестер или анализатор вибрации поможет определить, страдает ли вращающаяся машина от люфта.

Люфт возникает, когда между деталями имеется чрезмерный зазор

3.4 Износ подшипника

Неисправный подшипник имеет увеличенное сопротивление, выделяет больше тепла и имеет более низкую эффективность из-за механических проблем, недостаточной смазки или большого износа.

Неисправность подшипника может возникать, когда:

1. Нагрузка превышает ту, на которую рассчитан подшипник.
2. Смазка подшипника недостаточная или неправильная.
3. Уплотнение подшипника неэффективное.
4. Вал имеет несоосность.
5. Подшипник неправильно посажен.
6. Подшипник имеет нормальный износ.
7. Индуцируется напряжение на концах вала.

Когда подшипник начинает выходить из строя, то создает каскадный эффект, который ускоряет поломку электродвигателя!

Порядка 13% отказов электродвигателей вызваны неисправностью подшипника, и более 60% механических неисправностей в установках вызваны износом подшипников, поэтому важно знать, как устранить эту проблему.

Неисправный подшипник имеет увеличенное сопротивление, выделяет больше тепла и имеет более низкую эффективность из-за механических проблем, недостаточной смазки или большого износа.

Как предотвратить поломку электродвигателя?

Четыре стратегии успеха

В критических процессах на всех производственных предприятиях используются системы управления электродвигателями. Выход оборудования из строя может привести к высоким финансовым потерям, выражающимся как в расходах на замену электродвигателя или его деталей, так и в потерях от простоя оборудования.

Вооружение инженеров-технологов и техников необходимыми знаниями, распределение приоритетов рабочей нагрузки и управление профилактическим обслуживанием для мониторинга оборудования и устранения случайно возникающих, практически неуловимых проблем поможет в некоторых случаях избежать поломок из-за нормальных рабочих нагрузок системы и сократить общие потери из-за простоев.

Существуют четыре основные стратегии, которые можно использовать для восстановления или предотвращения преждевременных повреждений электродвигателя:

1. Документирование рабочего состояния, технических характеристик машины и допустимых диапазонов  рабочих характеристик.
2. Измерение и документирование критически важных параметров при установке двигателя, до и после его обслуживания и на регулярной основе.
3. Создание архива измерений, облегчающего анализ тенденций и определение ступенчатых изменений состояния.
4. Планирование индивидуальных измерений для определения базовых тенденций. Любые изменения более чем на 10-20% (или любое другое значение в процентах, определяемое на основе характеристик или критичности вашей системы) должны исследоваться для выяснения причины возникновения проблемы.

Если вам нужна профессиональная консультация по анализу качества электроэнергии, просто отправьте нам сообщение!

Примеры оборудования:

Поделитесь этой страницей с друзьями и коллегами

Неисправности электродвигателей — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Электродвигатель – достаточно сложный механизм, состоящий из множества узлов. Все они подвержены износу и могут прийти в неисправность как из-за неправильной эксплуатации, так и под влиянием внешних воздействий. Наиболее очевидный «симптом» поломки – перегрев двигателя. Он диагностируется достаточно просто – приложите руку к корпусу, и если не выдержите больше двух секунд – надо принимать меры. Ниже мы рассмотрим причины неисправности электродвигателей и возможные способы их диагностики и устранения.

Причины перегрева двигателя

Температура электродвигателя может превышать допустимую норму в следующих случаях:

• При перегрузке обмотки статора. Нагрев механизма спровоцирован потерями энергии в железных частях и медных обмотках статора. Долгая работа с нагрузкой, превышающей допустимую, приводит к потерям в обмотках и, как следствие, нагреву агрегата. Потери в обмотках в 2 раза превышают увеличение тока, который возрастает вместе с увеличением нагрузки. Чтобы вернуть температуру в норму, необходимо устранить перегрузки. Для определения уровня перегрузки используются токовые клещи или амперметр.
• Если вентилятор охлаждения не справляется со своей задачей. Воздух, прогоняемый через корпус движка, охлаждает его. Вентилятор может плохо работать из-за повреждения крыльчатки и нарушения целостности покрышек. Чтобы определить это, снимите защитный кожух над вентилятором. Вторая причина – засор в вентиляционных каналах и отверстиях. Иногда достаточно прочистить их вручную, в некоторых моделях необходимо разобрать корпус. Третья причина – неравномерный воздушный зазор между ротором и статором. Зазор может уменьшиться или увеличиться вследствие износа подшипников и вкладышей. Нужно замерить ширину зазора в нескольких местах, используя специальные щупы. Для устранения этой неисправности замените подшипники и вкладыши.
• При повышенной температуре окружающей среды. Критическая температура для нормальной работы большинства моделей электродвигателей – 35 градусов по Цельсию. Для обеспечения комфортной температуры следует установить искусственную вентиляцию или открыть двери и окна для притока свежего воздуха. Если температура на улице слишком высокая и снизить ее в помещении, где работает движок, невозможно, уровень его загрузки должен быть менее или равен 70% от номинальной мощности.
• При наличии локализованных очагов нагрева внутри механизма. Целая обмотка нагревается равномерно. В случае КЗ внутри обмоток статора или разрушения изоляции происходит точечный выброс тепла, источником которого будут большие токи короткого замыкания. При длительной работе повышенная температура «распространяется» на другие узлы механизма и вызывает общий перегрев двигателя. В итоге происходит сгорание обмоток. Межвитковое замыкание устраняется путем полной перемотки обмоток.

Во избежание вышеперечисленных проблем следует проводить регулярный профилактический осмотр электродвигателя.

Ремонт электродвигателей промышленных компрессоров в Нижнем Новгороде

Компрессоры нашли широкое применение в промышленности, а также в быту. Их главное назначение — сжатие воздуха, а также других газов для обеспечения функционирования оборудования. В движение компрессорную установку приводит электродвигатель. Учитывая высокие нагрузки и интенсивность эксплуатации, двигатель может выходить из строя и требовать ремонта. Наша компания специализируется на ремонте электродвигателей компрессоров, а также компрессорного оборудования любой сложности и любых торговых марок.

Ремонт электродвигателя компрессора

Причины поломки винтового компрессора бывают разные, часто оборудование выходит из строя по причине разных перегрузок. Также специалисты отмечают, что в большинстве случаев причиной выхода оборудования из строя является сгорание пусковой обмотки двигателя. Происходит это из-за длительной работы устройства или потребления слишком высокого тока. Еще одна причина поломки — сгорание основной обмотки двигателя из-за плохого отвода тепла от оборудования или загрязнения поверхности компрессора. Пятая часть поломок двигателя приходится на искрение между клеммами или корпусом и клеммами. В процессе эксплуатации важно контролировать уровень давления в компрессоре — оно должно быть выше атмосферного. Запускается устройство только после заполнения хладагентом.

В случае неисправности специалист демонтирует двигатель. После необходима диагностика двигателя, на основании результатов принимается решение:

• перемотка двигателя;
• замена двигателя.

Стоимость перемотки обойдется приблизительно в 50%-60% от цены нового двигателя. Установка нового двигателя обойдется дороже, но в этом случае удается не останавливать рабочий процесс, поскольку ремонт электродвигателей промышленных компрессоров проводится одним днем.

Купить качественные компрессоры, а также расходные материалы для них можно в компании «АльянсПромСервис». Мы предлагаем продукт надежных, проверенных производителей. При необходимости наши специалисты приедут на объект, проведут пневмоаудит и подберут оборудование с необходимыми техническими параметрами.

Защита и Ремонт Электродвигателей Переменного Тока: Инструкция

Классический вид электродвигателя переменного тока – его строение мы разберем позже

Не так давно мы на сайте выпустили две статьи, в которых рассказывали о принципах работы генераторов переменного и постоянного токов. Если вы читали этот материал, то наверняка помните, что данные устройства способны превращать кинетическую (механическую) энергию в электрическую. Сегодня же мы поговорим про электрический двигатель, который делает все то же самое, но в обратной последовательности, то есть энергию электричества переводит в крутящий момент.

Как и любое другое устройство, электромоторы имеют определенный ресурс и свойство ломаться по тем или иным причинам. Давайте разберемся с основными неисправностями этих агрегатов и выясним, как осуществляется ремонт электродвигателей переменного тока.

Типовые неисправности

Перед вами механические и электрические части двигателя

Не нужно иметь технического образования, чтобы понимать, что все неисправности электродвигателя переменного тока можно разделить на два типа. Первые связаны с повреждениями подвижных частей устройства – назовем их механическими, а вторые – с повреждениями силовых элементов – электрическими.

Электрическую часть всех неисправностей можно, в свою очередь, тоже разбить на два вида: внутренние – когда выходят из строя обмотки двигателя; внешние – проблема будет иметься в пусковых устройствах и проводах, подающих энергию.

Изношенная щетка относится ко второму типу неисправностей

При этом стоит понимать, что поломками считаются не только те случаи, когда двигатель перестает функционировать, но и те моменты, когда его основные параметры начинают отличаться от номинальных, вызывая, например, неэффективное использование, перегрев и прочее.

В связи с тем, что причин неисправностей достаточно много, существует и большое количество алгоритмов, по которым электродвигатель можно диагностировать. Тип проверки может также отличаться и в зависимости от строения мотора, его габаритов, массы и даже места расположения.

Но давайте не будем лезть в дебри и разберемся с ремонтом, который мы сможет выполнить своими руками, ну, или хотя бы диагностировать причину неисправности.

Диагностика механических неисправностей

Простейшая проверка

Первое, что сделает любой мастер, подходя к поломанному электродвигателю, это попробует провернуть вал мотора рукой.

• Сделать это нужно максимально резко, чтобы заставить вращаться его по инерции.
• Нормально работающий узел должен крутиться достаточно продолжительное время, секунд 10, наверное. При этом не должны быть слышны ни скрипы, ни тем более скрежет. Вообще вращение должно проходить практически без звука.
• Если вы наблюдаете именно такую картину, то, скорее всего, с механической частью аппарата все в порядке, но окончательный вывод делать пока рановато, так как иногда проблема с механикой может возникать только на номинальных оборотах двигателя, то есть, когда он запущен.
• Если же вы чувствуете, что вал приводить в движение нужно, прилагая большие усилия, при этом он тут же стопорится, и слышны разные звуковые эффекты, в том числе и постукивания, то можно смело диагностировать износ подшипников и готовиться к их замене.
• Такие же проблемы могут вызывать заклинившие щетки и токопроводящие контактные кольца в моторах с фазным ротором и в двигателях постоянного тока.

Строение асинхронного двигателя с фазным ротором

• Второй, не менее просто способ, проверить целостность подшипников – раскачать вал параллельно и перпендикулярно его оси, иными словами из стороны в сторону и наружу-внутрь.

Проверка люфта на валу

• Если наблюдается некоторое шатание и стуки, то подшипники точно изношены, хотя нет — пострадать могло и посадочное место подшипника, но тут уж без разборки двигателя уже никак не обойтись.

Разбиться может и посадочное место для подшипника

• Также могло произойти истирание вала, что достаточно редко, но наблюдается в двигателях, работавших под значительными механическими нагрузками на шкив, или подключенная к нему соединительная муфта плохо отцентрована, то есть оси фланцев (ведущего и ведомого) были плохо совмещены.

Сильно пострадавший от износа вал

Как изнашиваются подшипники на валу

Новые подшипники

Итак, мы с вами провели простейшую диагностику, которая с высокой долей вероятности указывает нам на то, что ненормально работают подшипники на валу. Что же могло послужить причиной их выхода из строя?

• Самыми легкими проблемами будут либо отсутствие смазки на трущихся деталях, от чего, собственно, скрипы механического характера и возникают, и банальное загрязнение подшипника. Посмотрите на фото ниже, где представлен именно такой случай.

Старый подшипник замусорен

• Если при вращении вала наблюдается сильная вибрация, то возможно подшипник изношен, хотя нередко причиной служит дисбаланс вентилятора, охлаждающего мотор – у него может отколоться одна или несколько лопастей, что вызывает расцентровку.

1. Работа двигателя на изношенных подшипниках грозит куда более серьезными проблемами, Не проведенный вовремя ремонт приводит к усиленному износу деталей прилегающих к подшипнику (то же посадочное гнездо).
2. Подобная разбалансировка грозит еще большими проблемами — из-за люфта ротор начинает тереться об статор. В результате этого вырабатывается металлическая стружка, которая еще больше усиливает эффект трения.

Вывод один – запускать электродвигатель с изношенными подшипниками категорически нельзя. Своевременная диагностика и текущий ремонт увеличат ресурс агрегата в несколько раз.

Сильно пострадавший ротор двигателя постоянного тока

Разрушение деталей двигателя влияет в первую очередь на его эффективность. Попутно будет наблюдаться повышенное тепловыделение и потребление электроэнергии.

Если говорить конкретно про асинхронные двигатели переменного тока, то в них контакт ротора со статором осуществляется только через подшипники, поэтому за их техническим состоянием нужно следить особенно внимательно, ведь они – основная причина всех механических неисправностей. Прочие поломки, названные выше, в том числе и трещины в корпусе двигателей случаются намного реже, хотя и такую возможность нужно всегда держать в голове.

Извлеченный ротор асинхронного двигателя

Совет! Ремонт вала электродвигателей переменного тока без наличия должного опыта, умений и инструмента выполнить не представляется возможным, поэтому при обнаружении таких неисправностей следует задуматься о замене детали или обращении в мастерскую.

Процесс разборки электрического двигателя

Схема строения трехфазного асинхронного двигателя

После предварительной диагностики, которую мы описали, наступает момент разбора двигателя, чтобы окончательно убедиться в выявленных неисправностях, или продолжить проверку. Процесс не очень сложен, но стоит понимать, что прежде чем приступать к нему, нужно отыскать чертежи конкретной модели, ведь все они могут быть построены по-разному.

Однако у всех двигателей есть схожие черты, так что предлагаем вам ознакомиться с видео, в котором подробно описывается строение типового агрегата и выполняется его разборка.

Мы тоже распишем строение в общих чертах. Итак, вот краткая инструкция:

• Вал ротора оснащается подшипниками качения, которые запрессовываются на свои посадочные места, коими являются внутренние поверхности торцевых щитов.
• Сами щиты должны быть точно отцентрованы, для чего используется проточенная цилиндрическая кромка, которая совпадает по размерам с проточкой кожуха статора. Фиксируются торцевые щиты при помощи болтовых соединений.
• Перед началом разбора привод двигателя отсоединяется от ведомых устройств. Затем его снимают со станины и размещают на удобной для работы площадке.
• Снимается защитный кожух, скрывающий вентилятор, который также нужно отсоединить. Если он имеет стопор, то его нужно удалить, после чего поддеть деталь плоской отверткой и аккуратно поддеть.
• Следующий шаг – это снятие элемента, служащего для передачи механической энергии (шкив, фланец, шестерня и прочее).
• Перед дальнейшим разбором обязательно нужно керном сделать метки совпадения корпуса и боковых крышек, чтобы при сборке все встало на свои места.
• Далее откручиваются болты и снимаются с подшипников торцевые щиты при помощи специального съемника. Вообще методов снятия этих деталей существует достаточно много, ровно, как и приспособлений, предназначенных для этого, поэтому не поленитесь посмотреть больше информации об этом в интернете.

Съемник для подшипников

Теперь вы можете аккуратно извлечь ротор и приступить к ремонту. Если обнаружилось, что подшипник рассыпался, то его требуется заменить на новый. Если же отсутствует смазка или наблюдается чрезмерная загрязненность, то ограничиваемся «косметическими» мерами – убираем налипшую грязь и смазываем его.

Если установлены подшипники закрытого типа, то смазать их не получится и потребуется сразу осуществить замену. После технического обслуживания  двигатель собирается в обратной последовательности.

Электрические неисправности

Что делать, если двигатель не выдает заявленных оборотов, и проблема остается даже после замены подшипника?

Недостаточные обороты электродвигателя

Да, причина данного явления может заключаться в ведомой нагрузке, но с другой стороны, если подшипники двигателя свободного от нагрузки настолько загрязнены и изношены, что ротор попросту перестает нормально вращаться, такой эффект будет наблюдаться недолго. Трение и высокая температура буквально размажет сталь шарикоподшипников по сепараторному кольцу, что неизбежно приведет к заклиниванию вала.

Несовместимая с «жизнью» поломка детали

Если же двигатель продолжает работать, не выдавая при этом нужной мощности, то неисправность следует искать уже не в механической, а электрической части двигателя.

• Первое, в чем нужно убедиться до разбора двигателя, соответствует ли качество напряжения необходимому. Если номинальное значение напряжения не выдается или оно сильно скачет, то двигателю банально не хватает питания.

Измерение напряжения в однофазной сети

• Далее проверяются контакты на контакторах пускателя. Если они работают при повышенном токе, то могут подгорать, из-за чего будет возникать падение напряжения.

Совет! Понимая вышеозвученное, становится ясным, что защита двигателя от перегрузки тока просто необходима, особенно там, где некачественное электропитание не редкость.

• Если происходит дребезг контактов, то ток может и вовсе прерываться.
• Проверить пускатель проще всего путем подключения к нему другого, заведомо исправного двигателя.

Это, что касается неполадок во внешних электрических цепях, но проблема может быть и в другом.

Падение оборотов двигателя из-за неполадок  во внутренней электросистеме

Прозвонка обмотки статора

Исключая проблемы во внешне части силовой цепи, плавно переходим к диагностированию внутренних элементов, а именно, обмоток. Наша задача — узнать, нет ли нигде пробоев или обрывов. Для этого мы будем использовать обыкновенный мультиметр, который нужно перевести в режим измерения сопротивления.

• Берем щупы в руки, прикасаемся одним из них к корпусу статора, а вторым поочередно дотрагивается до выводов обмотки. При этом прибор должен показывать сопротивление согласно паспортным данным прибора. Если же высвечивается что-то около 0 Ом, то однозначно имеет место быть пробой – перетерлась изоляция и провод касается корпуса.
• Если сопротивление показывается, то смотрим по паспорту, насколько оно отлично от номинального. Вот вам небольшая таблица значений для лучшей ориентации в показаниях.

Уровень изоляции обмоток электродвигателя

• Как же получается так, что изоляция вроде бы на месте, но ее значения снижаются? На это может влиять несколько факторов, например, повышенная влажность внутри двигателя или присутствие мелкой металлической стружки. Все это оказывает влияние на свойство диэлектриков проводить ток.
• Поврежденная изоляция может и не касаться корпуса, но за счет указанных факторов, часть тока утекает на него, снижая общую эффективность двигателя. Более того, использование прибора в таком режиме достаточно опасно, из-за высокого риска получить повреждение электрическим током.

Прозвонка самих обмоток

Далее нужно прозвонить сами обмотки двигателей переменного тока, чтобы выявить, нет ли у них обрыва.

Тестирование обмотки на обрыв

• Если на одной из обмоток статора электродвигателя имеется обрыв, то он может не стартовать вовсе, при этом будет наблюдаться сильное гудение, которое прекратится лишь после срабатывания защиты, либо до тех пор, пока не перегорят оставшиеся катушки.
• Мы знаем, что обмотка в трехфазном двигателе может подключаться либо треугольником, либо звездой, формируя замкнутый в определенной последовательности контур. Прежде чем приступать к проверке асинхронного двигателя, вам потребуется отсоединить перемычки, формирующие такое соединение, что позволит прозвонить каждую из трех обмоток отдельно.
• Все измерения также выполняются мультиметром в режиме измерения сопротивления. Получаемые значения, если обмотка исправна, будут приближаться к нулю, что свидетельствует о беспрепятственном протекании тока.
• Если полученные измерения показывают высокое сопротивление, то где-то в обмотке имеется обрыв, и ток по ней не протекает.
• Далее измерения, полученные со всех катушек, сравниваются между собой – они должны быть одинаковыми, что справедливо и для двигателей постоянного тока. Если же вы видите различия, выходящие за пределы погрешности, то перед вами, так называемое межвитковое замыкание, о котором бы хотелось поговорить поподробнее.

Основная причина падения мощности электрического двигателя

Определить замыкание в конкретном случае несложно и визуально, но так бывает далеко не всегда

Эффект межвиткового замыкания, наверное, самая частая причина падения мощности электродвигателя, и вычислить его не всегда просто, так как точности стандартных мультиметров  может не хватать для измерения сопротивления до десятых долей.

В таких случаях применяется дополнительное сопротивление реостата, которым формируют делитель напряжения вместе с обмоткой, совместно со стабилизированным источником питания, вольтметром и амперметром. Схема показана ниже.

Вычисляем сопротивление обмотки через падение напряжения

По результатам измерений сравнивают полученные значения напряжений, которые, естественно, должны быть одинаковыми. Далее можно вычислить сопротивление при помощи указанной формулы на схеме, однако понять, что замыкание присутствует можно уже по показаниям вольтметра.

Данный способ не единственный. Если фазы равны, то межвитковое замыкание в работающем асинхронном двигателе можно вычислить, измеряя токи, протекающие в каждой фазе. Если двигатель подключен звездой, то на это будет указывать увеличенный ток в одной из фаз, тогда как при подключении треугольником ток вырастет в двух фазах.

Можно пойти и по народному методу:

Небольшой металлический шарик

• Из электрического двигателя вынимается ротор, после чего он устанавливается в горизонтальное положение.
• Внутрь помещается небольшой стальной шарик и на обмотки подают трехфазное пониженное напряжение в районе 40В, чтобы катушки выдержали нагрузку.
• Как только двигатель запустится, шарик начнет катиться по внутренней поверхности статора, следуя за вращением магнитного поля.
• Если вращение внезапно прекращается, и шарик примагничивается к одному месту, то данная точка будет указывать на точку замыкания между витками.

Как ремонтировать двигатель

Не кочегары мы, не плотники

Так, с диагностикой вроде бы все ясно, а вот как отремонтировать выявленные неисправности – непонятно.

Давайте обо всем по порядку:

• Начнем с механических повреждений. Главная опасность тут – это состояние подшипника качения. Как его менять, мы уже в принципе описали, но хотелось бы еще дать пару советов относительно его съемки и установки на место нового.
• Итак, применяется специальный съемник, который сможет создать достаточное усилие для снятия детали с вала ротора, однако имеется такое приспособление в наличии далеко не у всех. В качестве альтернативы можно применить обычные рожковые ключи.
• Ротор аккуратно зажимается в тисках, подшипником кверху так, чтобы под него можно было подсунуть с боков ключи (смотрите фото).

Снятие подшипника

• Далее аккуратно поддевайте подшипник и за счет полученного рычага толкайте его вверх.
• Обратная установка также проста. Для этого вам потребуется втулка, свободно проходящая через вал, но дающая надежный упор в корпус подшипника. Деталь слегка подбивается чем-то не сильно тяжелым, пока не сядет на свое место.
• Если вы обнаружили, что выработалась посадочная площадка подшипника, или в корпусе двигателя имеется трещина, то эти детали должны быть полностью заменены на аналогичные.
• Разбитый ротор и вал также нуждаются в замене. Ставить на них новый подшипник не имеет смысла, так как деталь может быть разбалансирована и вызовет повторные поломки. Однако вал можно восстановить проточкой, что, однако, выполнимо только в мастерской на специальном оборудовании.

Перемотка статора мощного двигателя

• Что касается поломок в электрической части, то тут все еще сложнее. Восстановление обмотки двигателя способен сделать только знающий человек. Однако надеяться на это сильно уж не стоит. Цена такого действа будет достаточно высокой, и намного проще и дешевле пойти и приобрести новую деталь заводского изготовления.
• Элементы внешней силовой цепи также меняются, но это сделать намного проще, так что справится любой человек, умеющий держать в руках отвертку.

Давайте подведем итог. По факту, электрический двигатель переменного тока не представляет собой сверхсложного устройства, и частично его можно ремонтировать даже без опыта подобных работ. Однако некоторые элементы, такие как обмотки электродвигателей переменного тока, подлежат только замене. Надеемся, материал был для вас полезен, всего хорошего!

Неисправности электродвигателя. Основные причины. Фото, видео

Автор Alexey На чтение 11 мин. Просмотров 2.3k. Опубликовано 26.06.2016
Обновлено 16.02.2021

Электродвигатели, как и все механизмы, подвержены износу, и при их эксплуатации часто встречаются неисправности, поломки или работа с параметрами, отличающимися от номинальных значений. Поскольку в электромоторе электроэнергия превращается в механическую энергию, то очевидно, что неисправности электродвигателей могут быть вызваны как неисправностями в электрических и электромагнитных системах, так и дефектами в механизмах.

Электрическую составляющую неисправностей подразделяют на внутреннюю – неисправности в обмотках и коллекторных контактах электродвигателя, и внешнюю – неисправности в компонентах пускателя и в питающих проводах.

Изношенная (справа) и новая (слева) коллекторные контактные щетки

Существует множество алгоритмов для проверки и поиска неисправностей электрических двигателей в зависимости от их конструкции, типа, габаритов, массы, расположения и текущего режима работы.

Не может существовать единственно правильной инструкции проверки электродвигателей, например – один электромотор свободно помещается на ладони, тогда как другой необходимо поднимать краном, хоть и принцип их действия может быть одинаковым.

Различие размеров электродвигателей

Первоначальная диагностика электродвигателя только своими руками

Допустим, электродвигатель средних размеров, мощностью до 10 кВт стоит на рабочем столе. Любой мастер первым делом попробует прокрутить рукой вал – если он вращается свободно, практически без шума, сохраняя достаточно долгое время (секунд десять) вращение по инерции, то можно сделать первый вывод, что с механической частью, возможно, неисправностей нет.

Прокрутка вала рукой

Хотя, неисправность в механизмах может обнаружиться только при работе на номинальных оборотах электрон двигателя, но, если при прокручивании вала рукой уже ощущается «тугой» ход и слышны скрежет, скрипение и постукивание, то можно заключить, что причиной этих явлений является износ подшипников. Если диагностируется электродвигатель с фазным ротором, или постоянного тока, то причиной нехарактерных звуков могут быть дефекты в токопередающих кольцах или коллекторных щетках.

Контактная система электро двигателя с фазным ротором

Еще один способ проверки подшипников – подергать со стороны в сторону вал двигателя, перпендикулярно и параллельно его оси. Если ощущается шатание вала, то скорее всего шарикоподшипники изношены. Но может иметь место выработка посадочного места подшипника,

Посадочное место шарикоподшипника в торцевой крышке электродвигателя

реже – истирание самого вала – такие неисправности характерны для электродвигателей, работавших с большой боковой нагрузкой на шкив, или подключенных к плохо центрированной соединительной муфте (оси ведущего и ведомого фланца не совпадали).

Сильно изношенный и деформированный вал электродвигателя

Причины и последствия износа подшипников в электродвигателе

Таким образом, даже не подключая и не разбирая двигатель, ни наблюдая его в процессе работы, можно провести начальную диагностику и поиск неисправностей без измерительных устройств и инструментов, пробуя вращать вал рукой и слушая издаваемые им звуки.

Чтобы определить происхождение звуков, издаваемых работающим электродвигателем, нужно отключить питание – электромагнитная природа шума исчезнет и останется только трение или биение вращающихся механизмов. Если слышен визг или скрипение, которое не наблюдалось при малых оборотах, то причиной может быть отсутствие смазки в шарикоподшипниках или их сильное загрязнение.

Очень сильно загрязненный подшипник

Сильная вибрация вала электрон двигателя, вращающегося по инерции, указывает на износ подшипника или дисбаланс колеса вентилятора, у которого может отколоться одна из лопастей. Биение вала на изношенных подшипниках будет все больше изнашивать прилегающие поверхности, что может спровоцировать ещё одну неисправность – ротор будет касаться статора в процессе вращения, и при этом будет выделяться металлическая стружка, усугубляя трение.

Последствия биения вала ротора из-за разбитых подшипников

Поэтому эксплуатировать электродвигатель с изношенными подшипниками нельзя, иначе серьезно повредятся коллекторные пластины и магнитопровод ротора и статора, что сильно ухудшит их электромагнитные характеристики.

Износ шарикоподшипников вызывает повышенное тепловыделение и энергопотребление электродвигателя при снижении его эффективности. В асинхронных электродвигателях короткозамкнутый ротор контактирует со статором только через подшипники – поэтому их износ или дефекты являются основной причиной механических неисправностей.

Полуразобранный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

Намного реже случаются деформации вала или трещины в корпусе.

Разборка типового асинхронного электро двигателя

Поскольку имеется большое разнообразие конструкций электрических двигателей, то для разборки конкретного электродвигателя нужно изучать его чертежи и инструкцию по ремонту, ознакомиться с наглядными видео.

Но в общих чертах конструкции популярных в быту электромоторов схожи – на валу ротора находятся шарикоподшипники качения, внешние обоймы которых запрессовываются в посадочные места на внутренних поверхностях торцевых щитов (крышек).
Устройство асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором

Сами щиты центрируются при помощи проточенной цилиндрической кромки, совпадающей по размерах с проточкой на кожухе статора. Фиксация торцевых щитов осуществляется болтовыми соединениями. При разборке электродвигателя его вал разъединяют с ведомыми механизмами и снимают электродвигатель со станины.

Демонтаж двигателя с рабочего места

После этого необходимо снять с вала элемент передачи механической энергии (шкив, шестерня, фланец и т.д.). Открутив болты крепления, при помощью съемника снимают торцевые щиты с подшипников, после чего можно осторожно вынуть ротор.

Съемник для подшипников

Подшипники чистят, заново смазывают или заменяют, очищают поверхности ротора и статора, после чего собирают электро двигатель вновь. Существует множество способов съема подшипников, методов и инструментов.

Недостаточные обороты электродвигателя

Как правило, выявление механических неисправностей в подшипниках не дает ответа на вопрос, почему электродвигатель не набирает обороты. Причиной может быть неисправность в ведомой нагрузке. Но, если у свободного от нагрузки двигателя подшипники настолько загрязнены и износились, что вал не может раскрутиться, то такое явление будет наблюдаться очень недолго – из-за трения и большого тепловыделения сталь шарикоподшипников раскалится, и они будут буквально перемолоты, что в итоге приведет к заклиниванию ротора.

Часть валиков качения шарикоподшипника буквально «размазаны» по сепараторному кольцу

Поэтому причину недостаточных оборотов следует искать во внутренних или внешних электрических неполадках. Первым делом нужно убедиться в качестве электроэнергии, поступающей на клеммы двигателя – напряжение должно соответствовать номинальному значению.

Межфазное напряжение в пределах нормы

Также следует проверить контактные площадки контакторов пускателя – при больших токах они могут подгорать, что будет вызывать падение напряжения на них. В неисправных изношенных контакторах может происходить дребезг контактов, что приводит к прерыванию тока.

На экране осциллографа отображен дребезг контактов, приведший к прерыванию тока

Народный способ проверить работоспособность пускателя – подключить к нему другой исправный электродвигатель такого же типа, той же или немного меньшей мощности.

Основные неисправности во внутренней электрической системе, влияющие на обороты двигателя.

Исключив внешние электрические неисправности, необходимо проверить обмотки двигателя на пробой и обрыв. Мультиметр переключают в режим мегомметра и измеряют сопротивление изоляции обмоток, приложив щупы поочередно к каждому выводу и корпусом. Если на дисплее высвечивается ноль, то имеет место явный пробой – где-то изоляция перетерлась, и провод напрямую контактирует с корпусом.

Иллюстрация процесса измерения сопротивления обмоток электродвигателя

При данных измерениях дисплей может показывать сопротивление в пределах нескольких мегаом – в этом случае нужно смотреть документацию к двигателю, и свериться с графой сопротивления изоляции.

Таблица оценки качества сопротивления изоляции электродвигателей

Вполне возможно, что повышенная влажность, наличие в двигателе мелкой металлической стружки будет ухудшать диэлектрические свойства изолирующих материалов. Данные утечки тока, протекающие сквозь дефективную изоляцию, негативно влияют как на эффективность электродвигателя, так и электробезопасность его эксплуатации.

Обнаружение неисправностей в обмотках электродвигателей

Обрыв в одной из обмоток может стать причиной того, что двигатель не запустится вовсе и будет сильно гудеть, пока не сработает защита или не перегорят оставшиеся катушки. Для обнаружения обрыва в обмотках трехфазного асинхронного двигателя, необходимо отсоединить перемычки, формирующие подключение звездой или треугольником и проверить каждую обмотку в отдельности.

Иллюстрация процесса прозвонки обмоток электродвигателя

Такой способ будет надежнее всего и не даст возможности запутаться начинающему мастеру. Проверку осуществляют в режиме омметра. В зависимости от качества прибора и мощности двигателя, показания омметра буду близки к нулю, составляя несколько Ом.

Здесь важно, чтобы сопротивление обмоток было одинаково. Условие равенства сопротивления обмоток справедливо также для двигателей постоянного тока. В данных электродвигателях имеются две или несколько статорных обмоток и множество обмоток на роторе, подключенных к коллекторным контактным пластинам.

Прозвонка обмоток ротора коллекторного электродвигателя

Если в одной из обмоток сопротивление меньше, чем у других, то это указывает, что между некоторыми витками катушки произошло короткое замыкание, которое называют межвитковым.

Обнаружение межвиткового замыкания в обмотках двигателя

Именно такое межвитковое замыкание очень часто является причиной недостаточного набора оборотов двигателем. Точность у обычных мультиметров недостаточна для измерения десятых долей Ома. Поэтому используют дополнительное сопротивление реостата, формируя делитель напряжения вместе с испытуемой обмоткой, стабилизированный источник питания, вольтметр и амперметр. Измеряют падение напряжения на каждой обмотке – в случае их исправности, показания вольтметра будут одинаковыми. Меньшее напряжение будет указывать на наличие межвиткового замыкания даже без вычисления сопротивлений обмоток, которые можно произвести по формуле, приведенной на рисунке.

Вычисление сопротивления обмотки через падение напряжения

При условии равенства фаз, межвитковое замыкание в обмотках работающего асинхронного трехфазного двигателя можно обнаружить, измерив токи в каждой фазе. Увеличенный ток в одной фазе при подключении обмоток электродвигателя звездой, или больший ток в двух фазах при подключении обмоток треугольником будет указывать на межвитковое замыкание.

Иногда найти место межвиткового замыкания в асинхронном двигателе можно применив народный метод – вынимают ротор, и на обмотки подают пониженное трехфазное напряжение – не более 40 В (для обеспечения электробезопасности и чтобы катушки не перегорели).

В цилиндр горизонтально стоящего статора помещают металлический шарик, который начнет катиться по внутренней поверхности статора, следуя за вращающимся магнитным полем.

Обнаружение межвиткового замыкания при помощи стального шарика

Если шарик вдруг примагнитится к одному месту, то его местоположение будет указывать на межвитковое замыкание.

Основные неисправности коллекторных электродвигателей

У коллекторных электродвигателей постоянного и переменного тока часто встречается неисправность, связанная с износом контактных пластин и щеток коллектора. При сильном износе и загрязнении соприкасающихся поверхностей сопротивление коллекторных контактов будет увеличиваться, что приведет к снижению момента вращения и эффективности двигателя.

Очистка коллекторных пластин при помощи наждачной бумаги

В конечном итоге такой износ приводит к тому, что между щеткой и пластиной периодически пропадает контакт, и в процессе вращения наблюдается прерывистая работа электродвигателя.

Поврежденные коллекторные контактные пластины ротора

При запуске такой электродвигатель может не запустится вовсе. Если при подаче напряжения коллекторный двигатель постоянного или переменного тока иногда запускается после толчка его вала, то необходимо заменить щетки и почистить коллекторные пластины. Иногда наблюдается повышенное искрение у одной из щеток – это указывает на смещение щетки относительно перпендикулярной оси вала центральной линии, проходящей через центр. Центровка щеток поможет устранить данный дефект.

Правильно выставить коллекторные щетки

Ознакомиться с процессом проверки коллекторных двигателей можно, посмотрев приведенное ниже видео

Неисправности в магнитопроводе, ухудшающие характеристики электродвигателя

Если с механической и электрической частью двигателя переменного тока все в порядке, но ощущается, что он работает не на максимальной мощности и наблюдается повышенное тепловыделение, то возможно замыкание между пластинами магнитопровода.

Переменный ток в магнитопроводе вызывает вихревые токи, ухудшающие характеристики электродвигателя, поэтому статор и ротор набирают из шихтованных пластин специальной электротехнической стали. Данные пластины покрываются изоляцией в виде оксидного слоя, напыления или лака.

Если вследствие механических повреждений или появления ржавчины изоляция между шихтованными пластинами нарушается, происходит короткое замыкание между ними.

Наличие ржавчины на поверхности на магнитопроводе ротора

Обнаружить замыкание пластин магнитопровода при помощи домашних измерительных приборов практически невозможно, поэтому нужна полноценная диагностика неисправностей двигателя в специализированной мастерской.

Иногда замыкание магнитопровода можно обнаружить при тщательном осмотре поверхности, или заметив локальный повышенный нагрев магнитопровода. Но без полной разборки всего двигателя, включая магнитопровод, данную неисправность устранить невозможно.

В приведенных ниже таблицах собраны наиболее часто встречаемые неисправности и поломки электродвигателей, а также методы их устранения.

Таблица неисправностей двигателя, часть перваяТаблица неисправностей электродвигателя, часть вторая

Семь причин, по которым движется мертвец по двигателю внутреннего сгорания [обновлено]

Зарядка Tesla

Фотография предоставлена ​​Tesla

Эра двигателей внутреннего сгорания (ДВС) закончилась. Электромобили — это будущее. Переход только начался, но переход от автомобилей с ДВС к электромобилям произойдет раньше и быстрее, чем думает большинство людей.

Какие факторы заставили меня сказать это с такой уверенностью?

1 Китай так говорит!

Китай в настоящее время является крупнейшим автомобильным рынком в мире (из 86 млн автомобилей, проданных в 2017 году, 30% (25.8 млн.) Были проданы в Китае, по сравнению с 20% (17,2 млн) в США и 18% (15,6 млн) в ЕС).

Мировые продажи автомобилей, 2017 г.

Фотография предоставлена ​​Jato.com

Неудивительно, что производители автомобилей хотят иметь доступ к этому рынку. Тем не менее, Китай принял закон, который требует от любого производителя транспортных средств получить к 2019 году балл для новых энергетических транспортных средств не менее 10%, который вырастет до 12% к 2020 году и до 20% продаж к 2025 году.

В результате этого объявления все основные OEM-производители внезапно обрели религию для электромобилей.Последовало множество объявлений о десятках миллиардов долларов или евро, которые они вкладывают в свои программы разработки электромобилей, а также о партнерствах или огромных инвестициях, которые они создают для обеспечения безопасности своей цепочки поставок аккумуляторов. Генеральный директор Porsche даже официально заявил, что после 2030 года все автомобили Porsche будут на 100% электрическими.

Итак, Китай сказал, и производители автомобилей прислушались. Ожидается, что в следующие 18 месяцев количество моделей электромобилей, доступных для покупки, значительно увеличится.

2 Стоимость батареи снижается

Основная стоимость электромобиля — это стоимость аккумулятора. При этом цена этих аккумуляторов значительно падает.

Тенденции развития литий-ионных батарей, 2010-2017 гг.

Bloomberg
Литий-ионные батареи

в 2010 году стоили 1000 долларов за киловатт-час. К 2017 году эта стоимость упала до 200 долларов за киловатт-час, и на этом она не остановится. На собрании акционеров Tesla 5 июня этого года Илон Маск заявил, что Tesla будет стоить 100 долларов за киловатт-час в течение 2 лет.По общему мнению, 100 долларов за кВт · ч — это цифра, при которой электромобили и автомобили с ДВС будут иметь сопоставимую предварительную закупочную цену.

Итак, к 2020 году стоимость аккумуляторов за 10 лет упадет на 90%, а цена будет продолжать падать.

3 Емкость аккумулятора увеличивается

Литий-ионные батареи увеличивают удельную энергию на 5-8% в год. Mercedes заявил, что их полностью электрический Mercedes EQC, который выйдет на рынок в 2019 году, будет иметь ожидаемую дальность действия 500 км.В то время как Tesla Roadster, который запускается в 2020 году, имеет заявленный запас хода в 1000 км. Когда электромобили имеют дальность действия 1000 км, именно у автомобилей с ДВС возникают проблемы с дальностью полета.

Более того, появятся и другие аккумуляторные технологии, такие как твердотельные батареи, которые дадут нам более дешевые батареи, более быструю зарядку и еще больший запас хода.

4 Аккумуляторы для электромобилей имеют очень долгий срок службы

Вопреки тому, что многие считают, батареи в электромобилях не разряжаются со временем (или даже при пробеге в милях / километрах).

Разрушение батареи Tesla

Фотография предоставлена ​​Matteo

Это график емкости аккумуляторов автомобилей Tesla Model S / X, который показывает, что после пробега 270 000 км (примерно 168 000 миль) у аккумуляторов все еще оставался 91% их первоначальной емкости. В этой статье есть более подробная информация, но суть в том, что батареи теряют около 1% емкости каждые 30 000 км (18 750 миль). Это означает, что первоначальная стоимость электромобиля может быть снижена за гораздо более длительный период времени, что значительно снизит общую стоимость владения автомобилем — электромобили будут продолжать работать.Сказав это, эти данные относятся к батареям Tesla — нам придется подождать, чтобы увидеть, как обстоят дела у других производителей.

5 Электромобили надежнее

Еще один фактор в пользу электромобилей — их надежность. Трансмиссия в автомобиле с ДВС обычно содержит 2000+ движущихся частей, тогда как трансмиссия в электромобиле содержит около 20. Об этом говорит быстрое сканирование 10 лучших автомобилей 2015 года, отремонтированных в 2015 году. Только одна из этих неисправностей может произойти с электромобилем (номер 4, и это, безусловно, самое дешевое решение).

ТОП 10 ремонтов автомобилей 2015

Фото Credit.com

6 Дешевле на топливо

Электромобили, как правило, также значительно дешевле в топливе (если только вы не живете где-нибудь, где особенно дешевый бензин и чрезвычайно дорогое электричество). А поскольку за последние 12 месяцев цена на нефть выросла на 50%, найти где-нибудь с дешевым бензином будет все труднее.

Цена на сырую нефть за 1 год

Фотография предоставлена ​​InfoMine.com

7 Стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже —

Наконец, как указано выше:

• Количество моделей электромобилей, доступных для продажи, стремительно вырастет
• закупочная цена электромобилей значительно падает
• Диапазон электромобилей, приближающихся к автомобилям с ДВС или даже превосходящих их

У электромобилей

• практически нет проблем с обслуживанием, за исключением необходимости замены тормозов и шин (а при рекуперативном торможении износ тормозных колодок минимален).
• батареи в электромобилях служат на сотни тысяч миль / километров с минимальным износом;
• и электромобили дешевле

Так зачем кому-то подумать о покупке автомобиля с двигателем внутреннего сгорания? Большинство людей этого не сделает.И, как следствие, стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже резко упадет.

И если стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже упадет через 3-4 года, зачем вам покупать их сегодня? Подумайте об этом на секунду. Зачем покупать автомобиль с двигателем внутреннего сгорания сегодня, если его стоимость при перепродаже через 3-4 года значительно упадет? Ты бы не стал. И когда люди начнут это понимать, рынок перевернется. И произойдет это быстро. Раньше, чем думает большинство людей. Будет ли ваша следующая машина электромобилем?

Наконец —

И если вас это не убедит, возможно, посмотрите остальные характеристики Tesla Roadster — 0-100 км / ч (0-60 миль / ч) за 1.9 секунд, максимальная скорость 400 км / ч (250 миль / ч) и дальность полета 1000 км (620 миль).

Или, может быть, посмотрите, как Tesla Model S мчится с Boeing 737, или, что еще более невероятно, посмотрите, как Tesla Model X установила мировой рекорд Гиннеса, буксируя Boeing 787 Dreamliner.

И я даже не упомянул о растущем списке городов, которые принимают законы, запрещающие ездить по улицам дизельным транспортным средствам!

Последняя мысль: когда электромобили станут более распространенными, водители автомобилей с двигателями внутреннего сгорания будут думать так же, как сегодня курящие.И, поскольку потребуется меньше заправочных станций, их придется либо закрыть, либо преобразовать в электрические заправочные станции. Поскольку они закрываются ставнями, людям с двигателями внутреннего сгорания придется путешествовать все дальше и дальше, чтобы найти место для заправки. Этот неизбежный порочный круг означает, что игра для двигателя внутреннего сгорания действительно окончена.

Более ранняя версия этой истории была опубликована на Medium

.
Основы двигателя внутреннего сгорания

| Министерство энергетики

Двигатели внутреннего сгорания обеспечивают исключительную управляемость и долговечность, от них в Соединенных Штатах полагается более 250 миллионов транспортных средств по шоссе.Наряду с бензином или дизельным топливом они также могут использовать возобновляемые или альтернативные виды топлива (например, природный газ, пропан, биодизель или этанол). Их также можно комбинировать с гибридными электрическими силовыми агрегатами для увеличения экономии топлива или подключаемыми гибридными электрическими системами для расширения ассортимента гибридных электромобилей.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Горение, также известное как горение, является основным химическим процессом высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси. В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) воспламенение и сгорание топлива происходит внутри самого двигателя.Затем двигатель частично преобразует энергию сгорания в работу. Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. В конечном счете, это движение приводит в движение колеса автомобиля через систему шестерен трансмиссии.

В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Большинство из них представляют собой четырехтактные двигатели, а это означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня.Цикл включает четыре различных процесса: впуск, сжатие, сгорание, рабочий ход и выпуск.

Бензиновые двигатели с искровым зажиганием и дизельные двигатели с воспламенением от сжатия различаются по способу подачи и воспламенения топлива. В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом, а затем вводится в цилиндр во время процесса впуска. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая возгорание. Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода.В дизельном двигателе только воздух всасывается в двигатель, а затем сжимается. Затем дизельные двигатели распыляют топливо в горячий сжатый воздух с подходящей дозированной скоростью, вызывая его возгорание.

Улучшение двигателей внутреннего сгорания

За последние 30 лет исследования и разработки помогли производителям снизить выбросы ДВС таких загрязнителей, как оксиды азота (NOx) и твердые частицы (PM), более чем на 99%, чтобы соответствовать стандартам выбросов EPA. . Исследования также привели к улучшению характеристик ДВС (мощность в лошадиных силах и время разгона 0-60 миль в час) и эффективности, помогая производителям поддерживать или увеличивать экономию топлива.

Узнайте больше о наших передовых исследованиях и разработках двигателей внутреннего сгорания, направленных на повышение энергоэффективности двигателей внутреннего сгорания с минимальными выбросами.

Вот почему у электромобилей много тяги, мощности и крутящего момента

австралийских политиков, в том числе премьер-министр Скотт Моррисон, подняли вопрос о способности электромобилей «ворчать».

Я ни в коем случае не эксперт в области «ворчания», но когда дело доходит до производительности, электромобилям не хватает.Фактически, австралийские владельцы электромобилей считают производительность главной причиной своего выбора.

V8, жадные до оборотов, которые якобы обеспокоены тем, что электромобили заставят их ездить на багги для гольфа, должны сначала проверить эту гонку сопротивления между Tesla и Holden V8 Supercar.

СПОЙЛЕР ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Tesla выигрывает, причем с большим отрывом.

CarAdvice.com: Tesla Model S v Holden V8 Supercar v Walkinshaw HSV GTS Drag Race.

Прочитайте больше:
Не доверяете экологической шумихе вокруг электромобилей? Экономическая выгода может убедить вас

Двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель

Двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели очень разные. В двигателе внутреннего сгорания, как следует из названия, небольшое количество топлива смешивается с воздухом и взрывается, приводя в движение ряд поршней. Эти поршни приводят в движение коленчатый вал, который затем соединяется с коробкой передач, а затем и с колесами.

Это довольно упрощенный обзор, но в двигателе внутреннего сгорания буквально сотни движущихся частей. Двигатель должен быть «разогнан» до большого числа оборотов, чтобы достичь максимальной эффективности. Коробка передач пытается поддерживать работу двигателя, близкую к этому пиковому КПД, в широком диапазоне скоростей.

Вся эта сложность приводит к потере значительного количества энергии, в основном из-за трения (тепла). Вот почему автомобили с двигателями внутреннего сгорания очень энергоэффективны.

Прочитайте больше:
Почему автомобили с батарейным питанием работают лучше, чем водородные

Так чем же отличаются электродвигатели? Электродвигатели на самом деле довольно просты, они состоят из центрального ротора, обычно подключенного к одной передаче. Ротор вращается окружающим магнитным полем, которое генерируется с помощью электричества. Дополнительным преимуществом этой конструкции является то, что она может работать в обратном направлении, действуя как генератор для зарядки аккумуляторов при замедлении транспортного средства (это называется рекуперативным торможением).

С другой стороны, электродвигатель мгновенно реагирует на нажатие педали акселератора. Благодаря минимальному количеству движущихся частей электродвигатели также очень надежны и практически не требуют обслуживания. Их простота также означает, что энергия почти не теряется на трение между движущимися частями, что делает их намного более эффективными, чем двигатели внутреннего сгорания.

Означает ли простоту более или менее ворчание?

Двигатели внутреннего сгорания необходимо увеличить до максимальной мощности и крутящего момента.Крутящий момент — это мера того, сколько вращательной силы может быть создано, в то время как мощность — это мера того, с какой нагрузкой двигатель должен работать, чтобы произвести вращающую силу.

Как показано ниже, характеристики мощности и крутящего момента двигателя внутреннего сгорания означают, что, хотя обычный автомобиль может иметь максимальную мощность мощностью 120 кВт и крутящий момент 250 Нм, это только тогда, когда двигатель работает на высоких оборотах. .

Характеристики мощности и крутящего момента типичного двигателя внутреннего сгорания.Виктор Баррето

Напротив, электродвигатель обеспечивает полный крутящий момент с нуля километров в час с линейной зависимостью между скоростью вращения двигателя и требуемой мощностью. Эти характеристики соответствуют автомобилю, который очень быстро разгоняется и может толкать вас обратно на сиденье.

Характеристики мощности и крутящего момента типичного электродвигателя.
Виктор Баррето

А как насчет тягового усилия?

Уже более десяти лет в карьерных самосвалах используются электродвигатели, иногда грузоподъемностью более 100 тонн из-за их мощного мгновенного крутящего момента и способности тянуть большие грузы на малых скоростях.

Хотя большинство этих транспортных средств были дизельными гибридами, в настоящее время внедряются полностью электрические карьерные самосвалы благодаря их высокому соотношению мощности к массе, низким эксплуатационным расходам и способности использовать рекуперативное торможение для — в некоторых случаях — полной перезарядки. батареи на каждом минном спуске.

Электрический карьерный самосвал мощностью 590 кВт и 9500 Нм, известный как eDumper, использует 30 кВтч для движения в гору (без нагрузки и может регенерировать 40 кВтч электроэнергии при движении обратно с горы с полной загрузкой.Андреас Саттер / eMining AG

Электродвигатели также все чаще используются в судоходстве, опять же из-за их способности толкать большие грузы. В Европе в настоящее время используется несколько электромобилей для ближнемагистральных перевозок. Одним из примеров является Tycho Brahe, электрический пассажирский и автомобильный паром длиной 111 метров и массой 8 414 тонн, курсирующий между Хельсингборгом, Швеция, и Хельсингёром, Дания.

Tycho Brahe — электромобиль и пассажирский паром с батареями на 4000 кВтч.
Форси

Грант будущего

Идет глобальный переход на электромобили.Австралийцы должны решить, хотим ли мы воспользоваться огромными преимуществами, которые может принести эта технология, или же оставаться глобальными отстающими, буквально убитыми нынешними выбросами транспортных средств.

Mitsubishi Outlander PHEV (гибридный электромобиль).
Джейк Уайтхед

В то время как буксировка на большие расстояния в полностью электрических транспортных средствах в настоящее время является проблемой, в ближайшем будущем этого больше не будет с появлением электромобилей дальнего действия, таких как Rivian R1T и Tesla Pickup.

Тем временем существуют альтернативы, например, мой собственный гибридный электромобиль. Он может буксировать, ездить по пляжу и проехать до 50 километров только на электричестве. Заряжаемый с помощью моей домашней солнечной системы или быстрой зарядки Университета Квинсленда, это означает, что более 90% моих поездок проходят без выбросов.

Совершенно очевидно, что электромобили могут доставить массу удовольствия австралийцам, поэтому давайте удостоверимся, что мы готовы к будущему с электрическими характеристиками.

В более ранней версии этой статьи говорилось, что длина электрического пассажирского и автомобильного парома Tycho Brahe составляет 238 метров.В статью добавлена ​​правильная длина 111 метров.

Электромобили намного лучше, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания, когда дело касается загрязнения воздуха. Вот почему

Заинтересованы в такого рода новостях?

Получите их прямо в свой почтовый ящик. Доставка 1 раз в неделю.

1. Электромобили уменьшают загрязнение от тормозов

Во-первых, автомобили с обычным двигателем внутреннего сгорания (ДВС) в основном используют дисковые тормоза для замедления автомобиля, что приводит к выбросу твердых частиц.Электромобили, с другой стороны, могут использовать электродвигатель для торможения, уменьшая необходимость в использовании тормозов и, следовательно, уменьшая выбросы твердых частиц. Этот процесс называется рекуперативным торможением, поскольку он возвращает энергию торможения обратно в аккумулятор автомобиля, где ее можно использовать для питания автомобиля. Несмотря на то, что в настоящее время имеется мало данных об экономии выбросов твердых частиц при использовании рекуперативного торможения, ожидается, что эта технология приведет к значительному сокращению количества частиц, поскольку электромобили стремятся использовать рекуперативное торможение как можно больше, чтобы увеличить запас хода электромобиля. машина.

2. Неправильно обвинять электромобили в загрязнении шин, когда виноваты все автомобили

Что касается загрязнения шин, многие отчеты предполагают, что переход на BEV приведет к увеличению загрязнения частицами из-за их более тяжелого веса по сравнению с обычными автомобилями. Тем не менее, еще предстоит провести всестороннее исследование, измеряющее выбросы частиц от шин, особенно электромобилей. Часто забывают, что электромобили в основном оснащены специальными шинами, предназначенными для удовлетворения особых потребностей, включая более тяжелый вес, BEV, чтобы гарантировать, что они не изнашиваются слишком быстро.Следовательно, исследования, которые делают предположения о выбросах шин от BEV на основе обычных шин, потенциально переоценивают проблему. И обвинять BEV в загрязнении шин, когда виноваты все дорожные транспортные средства, включая тяжелые внедорожники, неправильно.

3. Аккумуляторные электромобили действительно снижают загрязнение твердыми частицами

Большинство сравнений выбросов частиц от автомобилей BEV и автомобилей с ДВС сосредоточено только на выбросах «первичной» массы (PM) частиц — тех частиц, которые выбрасываются непосредственно из выхлопных газов, шин и тормозов.Однако они не принимают во внимание «вторичное» загрязнение частицами, также вызванное ДВС. Эти частицы не выбрасываются непосредственно из выхлопной трубы, а образуются в воздухе из-за других загрязнителей, таких как оксиды азота (NOx), углеводороды (HC) и аммиак (Nh4), выбрасываемые из выхлопной трубы. Как и первичные частицы, эти «вторичные» частицы также способствуют загрязнению PM2,5 (частицы меньше 2,5 микрон) и PM10 (частицы меньше 10 микрон), тем самым ухудшая качество воздуха. Согласно недавнему исследованию Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), эти вторичные частицы могут составлять до 29% от общего объема выбросов ТЧ автомобилем, поэтому их игнорирование может сильно недооценить общее загрязнение ТЧ автомобилей с ДВС.

Что наиболее важно, исследование ОЭСР показало, что при подсчете всех источников частиц, связанных с автомобилями, включая вторичные частицы, легковые автомобили и внедорожники BEV вносят меньше ТЧ 2,5 и ТЧ 10 , чем автомобили с дизельным или бензиновым двигателем. Выбросы PM снижаются на 6-42% при переходе на BEV с обычного автомобиля с ДВС, в зависимости от размера BEV и того, какой автомобиль он заменяет (например, большее снижение наблюдается для дизельных автомобилей).

Снижение наблюдается даже для более тяжелых автомобилей BEV с увеличенным запасом хода до 460 км, чего достаточно, чтобы добраться из Брюсселя до Франкфурта на одной зарядке. В настоящее время в продажу поступают такие автомобили, как Kia e-Niro (451 км), Hyundai Kona Electric (445 км) и Jaguar i-Pace (467 км). Это указывает на то, что даже более тяжелые электромобили с большей дальностью полета положительно скажутся на качестве воздуха.

4. Электромобили устраняют все токсичные выбросы двигателей

Мгновенное переключение с ДВС на BEV устраняет все токсичные загрязнения выхлопной трубы , такие как оксиды азота (NOx), монооксид углерода (CO) и углеводороды (HC). — не только частицы.Это связано с отсутствием загрязняющего процесса горения. Поскольку эти загрязнители выбрасываются только из автомобилей, из двигателя, если нет двигателя, нет никаких выбросов.

Один из этих вредных загрязнителей, диоксид азота (NO2), является причиной более 50 000 преждевременных смертей в год в Европе. Он вызывает респираторные и сердечно-сосудистые заболевания и может стать смертным приговором для тех, кто страдает астмой. Недавно британский суд постановил, что загрязнение воздуха, включая NO2, способствовало смерти Эллы Аду-Кисси-Дебрах, девятилетней больной астмой, проживающей в Лондоне.Она жила всего в 30 метрах от Южной кольцевой дороги — одной из самых оживленных и загрязненных в городе.

NO2 — большая проблема в городах, где интенсивный транспортный поток выделяет токсичные пары в непосредственной близости от мест, где люди дышат, ходят в школу и живут. Выбросы оксидов азота (NOx) от обычных автомобилей, которые включают как NO2, так и NO (NO преобразуется в NO2 в воздухе и, следовательно, оба газа вносят свой вклад в загрязнение воздуха), является основной причиной того, что многие городские районы в Европе все еще задыхаются от воздуха. что превышает установленные законом пределы качества воздуха.

Автомобильные двигатели

ICE также выделяют другие загрязнители, которые ухудшают качество воздуха. К ним относятся окись углерода, углеводороды, аммиак, а также другие менее известные, но токсичные и вызывающие рак химические вещества, включая бензол и полициклические ароматические углеводороды. Сами автопроизводители признают, что устранить вредные выбросы двигателей обычных автомобилей невозможно. Не существует технологии, которая могла бы полностью удалить загрязняющие вещества, образующиеся в процессе сгорания, до того, как они будут выброшены из выхлопных газов.Даже будущее электронное топливо (производимое из возобновляемой электроэнергии вместо ископаемого топлива) не решит проблему.

Таким образом, единственный способ устранить выбросы этих вредных загрязнителей из автомобилей — это перейти с двигателей на электродвигатели. Чем быстрее это произойдет, тем быстрее вы почувствуете преимущества качества воздуха по всей Европе.

5. Это выбросы от тормозов и шин, которые должны регулироваться

Ожидаемое улучшение качества воздуха в результате перехода на BEV не означает, однако, что следует игнорировать загрязнение, не связанное с выхлопными газами.Вместо того, чтобы демонизировать электромобили и пытаться замедлить переход к электромобильности, что улучшит качество воздуха для всех, следует как можно быстрее снизить загрязнение частиц от тормозов и шин от всех автомобилей с помощью интеллектуального правила .

Метод измерения выбросов от износа тормозов уже разрабатывается Программой измерения твердых частиц ООН, так что вскоре выбросы от тормозов можно будет точно измерить. Уже доступны технологии для снижения выбросов из-за износа тормозов.Проекты LOWBRASYS и REBRAKE, финансируемые ЕС, позволили снизить выбросы твердых частиц от тормозов более чем на 50%, в то время как французская компания Tallano разработала «вакуумные» тормозные колодки, которые, как утверждается, удаляют 85% тормозных твердых частиц. Грядущий стандарт ЕС на выбросы загрязняющих веществ, который в настоящее время находится в стадии разработки («Евро 7»), должен установить ограничение на количество частиц в тормозной системе для всех автомобилей, независимо от их трансмиссии. Это будет стимулировать инновации и внедрение тормозных технологий с низким уровнем выбросов и снизить их вклад в загрязнение воздуха для всех автомобилей.

В отношении частиц износа шин последний регламент ЕС по маркировке шин (2020/740) требует, чтобы Европейская комиссия разработала метод измерения выбросов от износа шин и впоследствии оценила возможность добавления информации об истирании и пробеге на маркировку шин. Это то, к чему на протяжении многих лет призывали такие НПО, как T&E, а также многие города. Теперь T&E рекомендует Комиссии пойти еще дальше и запретить продажу наиболее загрязняющих и наименее долговечных шин с рынка ЕС, поскольку они оказывают непропорционально негативное влияние на качество воздуха.

Таким образом, автомобили

BEV не вызывают большего загрязнения воздуха, чем автомобили, работающие на ископаемом топливе. Фактически они устраняют выбросы выхлопных газов двигателя и значительно снижают выбросы от тормозов. Доказательства по шинам более неоднозначны, но утверждения о том, что автомобили с аккумуляторными батареями создают больше загрязнений из-за шин, вводят в заблуждение, поскольку они игнорируют общие преимущества электромобилей для качества воздуха. Выбросы твердых частиц не должны использоваться в качестве предлога для замедления перехода к мобильности с нулевым уровнем выбросов, что, несомненно, улучшит качество воздуха во всей Европе.Вместо этого регулирование должно касаться загрязнения от тормозов и шин, чтобы гарантировать сокращение выбросов из этих источников для всех дорожных транспортных средств.

Что вызывает перегрев электродвигателей?

Одна из самых серьезных угроз для электродвигателей — это перегрев. Чрезмерный нагрев может привести к преждевременной потере изоляции обмотки двигателя, что приведет к его возгоранию. Если двигатель перегревается, есть большая вероятность, что его потребуется полностью заменить, а не ремонтировать, чтобы восстановить работу машины, от которой он питается.Чтобы гарантировать, что вы не уменьшите срок службы любых используемых вами машин, убедитесь, что электродвигатели не страдают от следующих условий, которые являются наиболее распространенными причинами перегрева электродвигателя.

Проблемы окружающей среды

Важно, чтобы среда, в которой вы запускаете двигатель, не содержала чрезмерного количества химикатов, которые могут быть абразивными для деталей двигателя. Однако важно знать общие условия, в которых работает двигатель.Чрезмерная жара, влажность или работа на большой высоте могут увеличить вероятность перегрева.

Повторяющееся включение и выключение

Для большинства двигателей установлены определенные стандарты относительно того, как часто следует переключать переключатель включения / выключения. Превышение этих рекомендаций может вызвать значительную нагрузку на двигатель, что может привести к его перегреву.

Перегрузка

Во избежание чрезмерного нагрева, вызванного сильным током, крайне важно, чтобы вы хорошо знали уровень рабочей нагрузки вашего двигателя.Хотя идеальные условия напряжения редко встречаются во многих промышленных приложениях, точные расчеты нагрузки обеспечат надежное измерение напряжения. Перегрев может вызвать серьезное повреждение обмотки и подшипников.

Засоренные вентиляционные отверстия

К сожалению, одна из наиболее частых причин перегрева также является одной из самых предотвратимых. Обязательно проверяйте воздуховоды и вентиляционные отверстия машины перед каждым использованием, чтобы убедиться, что они не забиты. Забитые воздуховоды задерживают тепло и не позволяют свежему воздуху охладить двигатель.

Перегрев электродвигателей может привести к ряду проблем, в том числе к полному отказу двигателя. Если у вас возникли проблемы с температурой электродвигателя, позвоните техническим специалистам в Industrial Motors & Machining. Наша команда экспертов по ремонту электродвигателей Denver сможет своевременно диагностировать и устранить проблему. Позвоните сегодня по телефону (303) 872-5981, чтобы запланировать запрос на услуги по ремонту электродвигателей!

Блог Industrial Motors & Machining

Написано и опубликовано MORBiZ

4 основных причины отказа электродвигателя

Знаете ли вы, что на моторное оборудование приходится 64 процента электроэнергии, потребляемой в США.S. промышленный и коммерческий секторы? Это неудивительно, если подумать — большинство операций выполняется на каком-либо двигателе, будь то приводной вентилятор, насос, компрессор, пила, дробилка или конвейер.

Являясь неотъемлемой частью многих приложений, важно регулярно принимать профилактические меры, чтобы избежать следующих четырех распространенных причин отказа двигателя:

1. Перегрузка двигателя

Если ваш двигатель потребляет чрезмерный ток, проявляет признаки недостаточного крутящего момента или перегревается, скорее всего, он перегружен.Перегрузка часто возникает, когда двигатель выдает мощность, превышающую номинальную.

2. Короткий цикл

Короткое зацикливание может произойти, если двигатель многократно выключается и включается до того, как он успеет остыть. Чтобы избежать этой проблемы, большинство производителей электродвигателей указывают максимальное количество или частоту пусков для данного типа двигателя.

3. Электроснабжение

Неуравновешенность напряжений может привести к перегреву двигателя.Например, трехпроцентный дисбаланс напряжения может вызвать 18-процентное повышение температуры двигателя.

Для правильной работы двигателя дисбаланс фазных напряжений должен быть менее одного процента. Директор группы электрооборудования IBT Джо Перселл рекомендует избегать использования двигателя, если дисбаланс напряжений превышает 5 процентов.

Однофазный , дисбаланс напряжения, из-за которого трехфазный двигатель работает только на двух фазах, также может привести к отказу двигателя. Однофазное переключение может вызвать сгорание двигателя, которое часто бывает трудно обнаружить.

Наше решение: Перегрузка двигателя, короткое замыкание и проблемы с электроснабжением могут быть решены путем установки частотно-регулируемого привода (ЧРП) Yaskawa. По словам Перселла, частотно-регулируемый привод защитит срок службы двигателя и поможет упростить управление скоростью, запуск и остановку. Свяжитесь с торговым представителем IBT , чтобы узнать больше.

4. Физические условия и условия окружающей среды

Важно, чтобы двигатели были установлены таким образом, чтобы выдерживать физические условия и условия окружающей среды, которым они подвергаются при эксплуатации.Постарайтесь избежать этих ошибок, когда дело доходит до установки и обслуживания электродвигателя:

• Ограниченная вентиляция : Закрытие корпуса двигателя может привести к его перегреву.
• Неправильная смазка : Это может не только привести к повреждению подшипников, но также может привести к попаданию смазки в обмотки.
• Влага : Конденсат может вызвать ржавчину внутри закрытого двигателя.
• Вибрация, натяжение ремня и несоосность : Все три могут сократить срок службы двигателя, если их не исправить.
• Высокие температуры окружающей среды : Рассмотрите возможность снижения мощности до более низкой мощности, если температура вашего двигателя при 40 ° C превышает 104 ° F. Или установите двигатель с надлежащей изоляцией для работы при более высоких температурах окружающей среды.

Наше решение: Если вы в настоящее время испытываете эти проблемы, IBT может вам помочь. Наша группа Industrial Maintenance Technology (IMT) предоставляет полный перечень услуг по техническому обслуживанию и ремонту, включая анализ вибрации, смазку и лазерную центровку.Для получения дополнительной информации нажмите кнопку ниже.

Узнайте больше о том, как предотвратить отказ электродвигателя

Мы здесь, чтобы помочь! Обратитесь к своему торговому представителю IBT сегодня за помощью.

Почему электрический лучше

Сравнительное исследование двигателя внутреннего сгорания и электрического силового агрегата показывает, почему электромобили — это будущее

Я 18-летний защитник окружающей среды и в течение последних двух лет стремлюсь улучшить качество воздуха в моем городе, Нью-Дели.В будущем я планирую стать инженером-механиком, который создает полезные устройства на благо Земли и человечества.

Я проходил стажировку в Центре науки и окружающей среды (CSE) в течение 3 недель в апреле-мае 2018 года и занимался исследованием «Электрическая мобильность для промежуточного пара-транзита». Среди моих проектов было сравнительное исследование двигателя внутреннего сгорания и электрического силового агрегата. Трансмиссия — это термин, используемый для описания основных компонентов автомобиля, которые вырабатывают энергию и доставляют ее на поверхность дороги, воду или воздух.Сюда входят двигатель, трансмиссия, приводные валы, дифференциалы и главная передача.

Двигатель внутреннего сгорания сжигает топливо для выделения тепла, которое создает силу, толкающую автомобиль вперед. С другой стороны, электродвигатель (или электрическая трансмиссия) преобразует электрическую энергию в механическую. От колыбели до могилы электрическая трансмиссия меньше загрязняет окружающую среду, чем двигатель внутреннего сгорания, даже если принять во внимание более высокие выбросы, связанные с производством электрической трансмиссии.В исследовании приводится сравнение обоих двигателей. Они были проанализированы по выбросам, внешним эффектам, связанным с производством этих двигателей, эксплуатацией, техническим обслуживанием и правом собственности на эти двигатели.

Моделирование выбросов

Транспортные средства, использующие электрическую трансмиссию, являются автомобилями с нулевым выбросом вредных веществ. С другой стороны, при сжигании топлива в двигателе внутреннего сгорания выделяется огромное количество загрязняющих веществ.

Примем во внимание выбросы от 100 автомобилей.Предположим, что 50 из них — двухколесные, 30 — частные четырехколесные и 20 — общественные автобусы. В случае A все эти автомобили имеют электрическую трансмиссию, а в случае B все автомобили используют двигатель внутреннего сгорания. В случае B предположим, что все двухколесные автомобили работают на бензине, все общественные автобусы работают на дизельном топливе, а половина частных четырехколесных транспортных средств работает на бензине, а другая половина — на дизельном топливе. Пусть каждый частный четырехколесный автомобиль пробегает 50 километров в день, каждый двухколесный автомобиль — 25 километров в день, а каждый автобус — 100 километров в день.Мы не принимаем во внимание выбросы, связанные с производством двигателей, технологий или топлива. Мы рассчитываем количество выбросов углекислого газа и твердых частиц в граммах в день. Данные по выбросам взяты из Центрального управления по контролю за загрязнением (ЦПКБ).

КОРПУС A:

Общие выбросы диоксида углерода = 0 г

Общие выбросы твердых частиц = 0 г

ВАРИАНТ B:

Выбросы углекислого газа 15 дизельными легковыми автомобилями (<1600 куб.см, BS IV) = 148.760 г / км X 15 X 50 км = 111570 г

Выбросы углекислого газа 15 легковыми автомобилями с бензиновым двигателем (> 1400 куб. См, BS IV) = 172,950 г / км X 15 X 50 км = 129 712,5 г

Выбросы углекислого газа из-за 50 двухколесных транспортных средств (100-200 куб. См, 4-тактный) = 24,820 г / км X 50 X 25 км = 31025 г

Выбросы углекислого газа от 20 общественных автобусов (> 6000 куб. См, BS IV) = 602,01 г / км X 20 X 100 км = 1 204 020 г

Выбросы твердых частиц от 15 дизельных легковых автомобилей (<1600 куб. См) = 0.008 г / км X 15 X 50 км = 6 г

Выбросы твердых частиц от 15 легковых автомобилей с бензиновым двигателем (> 1400 куб. См) = 0,002 г / км X 15 X 50 км = 1,5 г

Выбросы твердых частиц от 50 двухколесных транспортных средств (<100 куб. См) = 0,028 г / км X 50 X 25 км = 35 г

Выбросы твердых частиц от 20 общественных автобусов (> 6000 куб. См) = 0,051 г / км X 20 X 100 км = 102 г

Следовательно, в день

Общие выбросы диоксида углерода = 1 476 327,5 грамма

Общий объем выбросов твердых частиц = 144.5 грамм

Мы рассчитываем выбросы за 15-летний срок службы автомобилей:

Общие выбросы диоксида углерода в течение срока службы = 1476327,5 г X 365 X 15 = 8 082 893 062,5 г

Общие выбросы твердых частиц за весь срок службы = 144,5 г X 365 X 15 = 791137,5 г

Общий объем выбросов представляет собой то, что можно сэкономить, если использовать электромобили вместо этих бензиновых и дизельных транспортных средств. Эти цифры весьма значительны в течение всего срока службы транспортных средств и показывают, что 100 транспортных средств значительно увеличивают уровень загрязнения в течение их срока службы.Нетрудно представить, что миллионы автомобилей делают с окружающей средой. Следовательно, настал час переключиться на электромобили. Загрязняющие вещества в окружающей среде только увеличиваются и представляют угрозу для нашей планеты.

Внешние издержки, связанные с производством двигателей

Производство электрической трансмиссии приводит к более высоким выбросам, чем производство двигателя внутреннего сгорания, в основном из-за материалов и изготовления литий-ионной батареи.Однако можно быстро свести на нет более высокие выбросы из-за производства электрической трансмиссии.

По сравнению со средним бензиновым автомобилем среднего размера, требуется всего 4900 миль езды на электромобиле с аккумуляторной батареей (BEV), чтобы компенсировать дополнительные выбросы глобального потепления в результате его производства. Точно так же он занимает 19 000 миль с полноразмерным BEV с большим запасом хода по сравнению с аналогичным бензиновым автомобилем. Исходя из типичного использования этих транспортных средств, требуется около шести месяцев вождения для среднего и среднего BEV и 16 месяцев для полноразмерного и дальнемагистрального BEV, чтобы полностью свести на нет более высокие выбросы во время производства.Следовательно, в течение более длительных периодов времени электрическая трансмиссия меньше загрязняет окружающую среду, даже если принимать во внимание внешние эффекты.

По мере того, как автопроизводители накапливают опыт и повышают эффективность производства, выбросы в результате глобального потепления, связанные с производством электродвигателей, сокращаются. Выбросы от работающих электромобилей будут продолжать снижаться по мере увеличения использования возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца. Индустрия электромобилей может снизить выбросы в результате глобального потепления за счет производства разными способами.К ним относятся: 1) повышение эффективности производства, повторное использование и переработка аккумуляторов, 2) рост использования альтернативных, возобновляемых источников энергии и 3) использование альтернативных химикатов аккумуляторов, требующих менее энергоемких материалов.

Эксплуатация, техническое обслуживание и владение

Средний КПД современных двигателей внутреннего сгорания, а именно то, насколько эффективно они работают с потребляемым топливом, составляет от 25 до 35 процентов. Электродвигатели, с другой стороны, имеют более чем трехкратный КПД — не менее 90 процентов.

BEV имеют меньшее количество движущихся частей, которые не требуют замены масла или фильтра, и меньший износ тормозных колодок благодаря их высокой регенеративной способности. Это делает эксплуатацию и обслуживание BEV намного проще и удобнее.

Самым большим вкладом в высокую закупочную цену BEV является стоимость аккумуляторной батареи, которая стоит значительно больше, чем трансмиссия автомобиля с двигателем внутреннего сгорания (ICEV). Тем не менее, ожидается, что в будущем цены на батареи снизятся, что удешевит владение BEV и снизит их общую стоимость владения.BEV имеют более низкие амортизационные и процентные расходы, связанные с покупкой нового BEV, по сравнению с ICEV. Это может привести к тому, что общая стоимость владения подержанным BEV будет значительно ниже по сравнению с ICEV.

Поскольку нормы выбросов в Индии становятся более строгими, Индия переходит на стандарты BS-VI. Уровень технологий, необходимый для поддержания стандартов BS-VI, делает двигатель внутреннего сгорания очень сложным на данном этапе. Существует множество систем контроля выбросов, которые должны работать одновременно.Для технологии BS-VI потребуются более сложные проверки и техническое обслуживание, что приведет к увеличению затрат. По сути, это означает, что по мере того, как нормы выбросов становятся более строгими, двигателю внутреннего сгорания становится все труднее соответствовать. В таком сценарии потребность в электромобилях в больших масштабах является существенной.

Заключение

Анализ показывает, что электрическую трансмиссию намного лучше использовать с точки зрения выбросов, эффективности и эксплуатационных затрат. Тем не менее, по-прежнему существует ограниченный диапазон BEV по нескольким причинам, включая зарождающуюся стадию зарядки инфраструктуры и низкую осведомленность потребителей о преимуществах этих транспортных средств.Государственная политика и маркетинг транспортных средств могут сыграть значительную роль в продвижении BEV. Поскольку уровень загрязнения продолжает расти, потребность в полностью электрическом парке транспортных средств кажется неизбежной.

Мы голос для вас; вы были для нас поддержкой.