Об этом пишут в паспортах, но редко смотрят правильно. Все знают про класс нагревостойкости изоляции, скажем, F или H, и думают: ?Ну, 155°C – это же предел, значит, до 140 можно спокойно работать?. А на практике в цеху стоит мотор, корпус которого руку не терпит, а по токовым клещам нагрузка вроде в норме. И начинается: датчики на щите показывают одно, термопара на статоре, если её успели заложить при ремонте, – другое, а температура подшипникового узла – вообще третья история. Вот с этого и начну.
Основные источники – это, конечно, потери в меди статора и ротора. Но если с первым всё более-менее ясно (измерил ток, прикинул), то с ротором в асинхронной машине с короткозамкнутым ротором – вечная загадка. Нет прямого доступа. Перегрев часто идёт именно оттуда, особенно при частых пусках или работе на пониженном напряжении. Видишь нагрев корпуса в средней части – скорее всего, дело в роторе.
Система охлаждения. Обозначение IP54, IP55 – это про защиту от пыли и воды, а не про эффективность обдува. На запылённом производстве, например, на участке обработки металла, рёбра охлаждения мотора забиваются стружкой и масляной пылью за месяц-другой. Вентилятор гонит уже горячий воздух по кругу. Эффективность падает в разы. Приходится чистить по графику, но кто его соблюдает, пока не запахнет горелой изоляцией.
И вот здесь важна не только температура обмотки, но и температура подшипников. Казалось бы, при чём тут она? А при том, что перегретая смазка теряет свойства, вытекает, подшипник работает насухую. И его нагрев уже не следствие, а самостоятельная причина выхода из строя всего агрегата. На одном из старых фрезерных станков была именно такая история – мотор вроде грелся в пределах нормы, а стукнул именно подшипник, потому что смазка выгорела от тепла, идущего от статора.
Пирометр. Удобно, бесконтактно. Но он показывает температуру только поверхности корпуса. А между горячей обмоткой и чугунным корпусом есть ещё слой изоляции и воздушный зазор. Разница может доходить до 20-30 градусов. То есть пирометр показал 90°C – уже тревожно, а на самом деле внутри может быть все 115-120. Это не измерение, это индикация проблемы.
Встроенные датчики – Pt100 или термопары. Хорошо, если они есть и если их подключили к чему-то умному, а не просто висят проводами. Часто их ставят в лобовых частях статора, между обмотками. Но самая горячая точка – обычно в пазовой части, в середине сердечника. Датчик её не видит. Получается, мы контролируем не максимум, а некую среднюю величину. На заводах, где моторы работают в продолжительном режиме S1, это может создать ложное чувство безопасности.
Самая грубая ошибка – судить по току. Нагрузка 80% от номинала – и все спокойны. А если напряжение сети завышено? Потери в стали растут квадратично, мотор начинает греться даже на холостом ходу. Или наоборот, при пониженном напряжении для той же мощности ток растёт, потери в меди – тоже. Одними клещами тут не отделаешься.
Был случай на участке сборки, где конвейер приводился нашим мотором. Двигатель по паспорту подходил по мощности с запасом. Через полгода начались остановки по тепловой защите. Смотрим – ток в норме, вентиляция в порядке. Стали разбираться. Оказалось, режим работы – кратковременный повторно-кратковременный, S4, с частыми пусками каждые 2-3 минуты. А мы выбрали мотор для S1. Для такого режима нужно было брать двигатель на два габарита больше или с специальной обмоткой. Внутренний температура ротора не успевала снижаться между пусками, накапливался перегрев. Решение – замена на двигатель с повышенным пусковым моментом и классом изоляции F, хотя по нагрузке в установившемся режиме хватило бы и B.
Этот пример хорошо показывает, что каталоги и расчёты по формулам – это только половина дела. Вторая половина – понимание реального технологического цикла. Инженеру с планом нужно было не просто принять заказ, а задать вопросы: как часто включается, сколько длится рабочий и пауза, есть ли инерционная нагрузка? Часто эти данные либо неизвестны, либо их дают ?на глаз?.
Тут я отвлекусь, но это важно. Перегрев мотора – это не всегда его внутренняя проблема. Иногда виновата механика. Если двигатель плохо закреплён на плите, вибрирует, или если муфта соосность выдала, то добавляются дополнительные механические потери, которые тоже превращаются в тепло. И вот здесь уже нужна не термопара, а виброметр и щуп для проверки соосности.
К слову о креплении. Мы много работаем с метизами и нестандартным крепежом. Например, для монтажа мощных двигателей в условиях вибрации стандартные шайбы и гайки могут откручиваться. Приходится применять стопорение или фрикционные метизы. Наша компания, Sichuan Juxinfeng Machinery Co., Ltd. (сайт: https://www.jxfhardware.ru), как раз занимается такими решениями – от подшипниковых узлов до специального крепежа. Основана в 1995 году, и мы знаем, что надёжное механическое соединение – это первый шаг к тому, чтобы тепловой режим работы оборудования не нарушался из-за посторонних причин. Потому что какой смысл считать градусы на обмотке, если мотор болтается на болтах, которые сами от нагрева и вибрации потеряли момент затяжки?
Итак, если резюмировать мой опыт наблюдений за температурой асинхронного электродвигателя на разных производствах, то алгоритм для мастера или энергетика должен быть таким. Во-первых, не доверяй одному показанию. Сними данные и с пирометра (по корпусу в нескольких точках), и с клещей (ток по фазам), и по возможности узнай температуру подшипникового щита. Во-вторых, сравни с историей. Если мотор грелся до 65 градусов по корпусу, а теперь стабильно 80 – ищи причину, даже если 80 ещё далеко до предела по классу изоляции. В-третьих, смотри шире: что изменилось в механике, в сети, в режиме работы станка?
Часто проблема решается не заменой двигателя на больший, а банальной чисткой, подтяжкой креплений, проверкой напряжения сети или балансировкой ротора. Дорогое оборудование для тепловизионного контроля есть не везде, но и без него можно многое понять, если подходить к вопросу системно, а не как к формальному снятию показаний раз в месяц.
В конце концов, ресурс электродвигателя на 90% определяется именно температурным режимом его изоляции. И следить за этим – не значит просто бояться превысить цифру из паспорта. Это значит понимать, откуда эта цифра берётся и что происходит внутри железок, которые годами гудят в углу цеха. Кажется, это и есть главная работа.
