"Oververhitting en overbelasting" bij wisselstroommotoren verwijst naar een situatie waarin de werkelijke belasting van de motor de nominale belasting overschrijdt, of andere afwijkingen ervoor zorgen dat de temperatuur van de stator en rotor de toegestane ontwerpwaarde overschrijdt (meestal de maximale temperatuur die overeenkomt met de isolatieklasse, zoals 105 °C voor klasse A, 130 °C voor klasse B, 155 °C voor klasse F en 180 °C voor klasse H). Langdurige overbelasting leidt tot veroudering van de isolatie, doorbranden van de wikkelingen en zelfs tot afdanking van de motor. De oorzaken, preventie en behandelingsmethoden zijn als volgt:
1. Belangrijkste oorzaken van oververhitting en overbelasting
De essentie van oververhitting en overbelasting in wisselstroommotoren is dat "het ingangsvermogen van de motor groter is dan het uitgangsvermogen, en de overtollige energie wordt omgezet in warmte en zich ophoopt". Concreet kan dit worden onderverdeeld in vier categorieën: oorzaken aan de lastzijde, motorische zelfoorzaken, oorzaken aan de voedingszijde, En operationele omgeving veroorzaakt.
1.1 Oorzaken aan de lastzijde (meest voorkomend)
- De werkelijke belasting overschrijdt de nominale belasting: Verstoppingen in de leidingen van waterpompen en ventilatoren verhogen bijvoorbeeld de weerstand, overmatige snijvolumes van gereedschapsmachines en vastlopen van transportbanden. Hierdoor overschrijdt het uitgangskoppel van de motor continu het nominale koppel en overschrijdt de stroomsterkte de nominale stroom aanzienlijk (de overbelastingsstroom is meestal 1,2-2 keer de nominale stroomsterkte), wat leidt tot een sterke toename van het koperverlies (I²R) en de daaruit voortvloeiende verhitting.
- Regelmatig opstarten/vooruit-achteruit draaien van de lastDe startstroom van de motor is 5-8 keer de nominale stroom tijdens het opstarten. Frequent starten en stoppen zorgt ervoor dat de warmte die door kortstondige hoge stromen wordt gegenereerd, zich ophoopt, vooral bij kleine en middelgrote asynchrone motoren, waar het startverlies een groter deel uitmaakt.
- Overmatige belastingschommelingen: Bij apparatuur zoals brekers en trilzeven fluctueert de belasting sterk. De motor moet het koppel regelmatig aanpassen en stroomschommelingen leiden tot warmteaccumulatie.
1.2 Motorische zelfoorzaken
- WikkelfoutenKortsluitingen tussen windingen, fase-naar-fase kortsluitingen of aardsluitingen in de statorwikkelingen verminderen het effectieve aantal windingen van de wikkelingen en veroorzaken een abnormale stroomtoename, wat resulteert in ernstige lokale oververhitting (de temperatuur bij de kortsluiting tussen de windingen kan bijvoorbeeld direct 200 °C overschrijden). Open circuits in de rotorwikkelingen (bij gewikkelde rotoren) of slecht contact van sleepringen veroorzaken een onregelmatige rotorstroom en extra warmteverlies.
- IJzeren kernbreukenSchade aan de isolatie tussen de siliciumstaalplaten van de statorkern (zoals door veroudering en slijtage) zal de "wervelstroomverliezen" en "hystereseverliezen" verhogen, waardoor de ijzeren kern opwarmt en warmte afgeeft aan de wikkelingen. Het losraken van de lamellen van de ijzeren kern verhoogt de magnetische weerstand, wat ook de verhitting versterkt.
- Mechanische storingen: Slijtage, olietekort of vastlopen van lagers verhogen de rotatieweerstand van de rotor, en mechanische verliezen worden omgezet in warmte. Een ongelijke luchtspleet tussen de stator en de rotor (zoals slingering van de binnen-/buitenring van het lager) leidt tot een ongelijkmatige verdeling van het magnetische veld, een te hoge lokale magnetische fluxdichtheid en verhoogde extra verliezen.
1.3 Oorzaken aan de voedingszijde
- Abnormale voedingsspanning: Een te hoge spanning (meer dan 10% boven de nominale spanning) zal de magnetische fluxdichtheid van de statorkern verzadigen en het ijzerverlies sterk verhogen. Een te lage spanning (meer dan 10% onder de nominale spanning) zal het uitgangskoppel van de motor verlagen. Als de belasting ongewijzigd blijft, moet de motor de stroom verhogen om het koppel te behouden, wat resulteert in een verhoogd koperverlies.
- Abnormale voedingsfrequentieDe industriële frequentie in China is 50 Hz. Als de frequentie daalt (bijvoorbeeld onder 48 Hz), neemt de snelheid van het roterende magnetische veld van de stator af, neemt de rotorslip toe en neemt het koperverlies van de rotor toe. Een hogere frequentie verhoogt het ijzerverlies van de motor.
- Onbalans in de driefasenvoeding: Als het driefasenspanningsverschil meer dan 5% bedraagt, is de driefasenstroom van de stator ongebalanceerd. Negatieve sequentiestroom genereert een omgekeerd roterend magnetisch veld, wat leidt tot extra verliezen en opwarming, en met name tot oververhitting van de rotor.
1.4 Oorzaken van de werkomgeving
- Slechte warmteafvoeromstandigheden: Schade aan de koelventilator van de motor, verstopping van de ventilatorkap of installatie van de motor in een omgeving met hoge temperaturen (hoger dan 40℃), veel stof en slechte ventilatie zorgen ervoor dat de warmte niet effectief kan worden afgevoerd, wat leidt tot temperatuurstijging.
- Niet-passende beschermingsklasse:Als u bijvoorbeeld een motor met beschermingsklasse IP23 (beschermt tegen vaste vreemde voorwerpen, maar niet tegen water) in een vochtige omgeving gebruikt, kan er vocht binnendringen. Hierdoor wordt de isolatie van de wikkelingen minder goed en neemt de lekstroom toe, wat verhitting veroorzaakt.
2. Preventieve maatregelen tegen oververhitting en overbelasting
Om bovenstaande oorzaken aan te pakken, moet preventie vanuit vier aspecten worden uitgevoerd: ‘belastingaanpassing, motoronderhoud, garantie van de stroomvoorziening en controle van de omgeving’:
-
Zorg dat de belasting en de motor op een redelijke manier op elkaar zijn afgestemd
- Zorg er bij het selecteren van een motor voor dat het nominale vermogen 10%-20% hoger is dan het werkelijke belastingsvermogen (d.w.z. dat de "belastingsfactor" wordt geregeld op 80%-90%) om te voorkomen dat er "een klein paard achter een grote kar" komt te staan. Voor apparatuur die vaak moet opstarten en vooruit-achteruit moet draaien, kiest u motoren van het type "frequent opstarten" (zoals asynchrone motoren met wikkeling uit de YZR-serie).
- Bij het installeren van de last moet u ervoor zorgen dat de coaxialiteit van het mechanische transmissiesysteem van de apparatuur (zoals koppelingen en katrollen) aan de vereisten voldoet om extra belasting vanwege verkeerde uitlijning te voorkomen.
-
Onderhoud de motor regelmatig
- Wikkelinspectie: Gebruik een isolatieweerstandsmeter (megohmmeter) om maandelijks de isolatieweerstand van de statorwikkelingen ten opzichte van de aarde te testen. Deze mag niet lager zijn dan 0,5 MΩ (voor laagspanningsmotoren). Als deze te laag is, moeten de wikkelingen worden gedroogd of vervangen. Controleer regelmatig het uiterlijk van de wikkelingen op verkleuring en brandgeur.
- IJzeren kern en mechanische inspectieControleer elk kwartaal of de ijzeren kernlamineringen los zitten, of de lagers abnormale geluiden maken en of er olielekkage is, en vul het vet (zoals lithiumvet nr. 2) regelmatig bij of vervang het volgens de instructies. Controleer de luchtspleet tussen de stator en de rotor en stel de lagers of de rotor af als deze ongelijkmatig is.
- Inspectie van het koelsysteem: Maak het koellichaam van de motor en de ventilatorkap wekelijks stofvrij. Zo weet u zeker dat de ventilatorbladen intact zijn en dat de luchtleiding niet geblokkeerd wordt.
-
Zorg voor een stabiele stroomvoorziening
- Installeer spannings- en frequentiebewakingsapparatuur om ervoor te zorgen dat de voedingsspanning binnen ±5% van de nominale waarde en de frequentie binnen ±1 Hz fluctueert. Installeer voor driefasenapparatuur een driefasen-onbalansbeveiliging om de machine automatisch uit te schakelen wanneer de driefasenstroomonbalans meer dan 10% bedraagt.
- Installeer bij situaties met een onstabiele spanning (zoals in fabriekswerkplaatsen) een spanningsstabilisator of een voeding met variabele frequentie om overbelasting van de motor door een afwijkende spanning te voorkomen.
-
Optimaliseer de werkomgeving
- Installeer de motor in een omgeving met goede ventilatie, een temperatuur lager dan 40 °C en zonder stof of corrosief gas. Kies in extreme omstandigheden een motor met een hoge beschermingsklasse (zoals IP54, IP65) en installeer een koelventilator of koeler (zoals geforceerde luchtkoeling of waterkoeling).
- Vermijd blootstelling van de motor aan direct zonlicht en plaats hem niet in de buurt van warmtebronnen (zoals boilers, kachels). Installeer indien nodig een zonnescherm of warmte-isolatieplaat.
3. Noodbehandelingsmethoden voor oververhitting en overbelasting
Indien blijkt dat de motor tijdens het gebruik oververhit raakt (bijvoorbeeld doordat de behuizing heet is, de temperatuur de nominale waarde overschrijdt of doordat het thermische relais in werking treedt), handel dan als volgt:
- Stop de machine onmiddellijk: Koppel de motorvoeding los om verdere uitbreiding van de storing (zoals doorbranden van de wikkeling) te voorkomen. Als het thermische relais in werking treedt, wacht dan tot het is afgekoeld (ongeveer 5-10 minuten) voordat u het relais reset.
- Los de oorzaak op:
- Raak de motorbehuizing en het lagerdeksel met de hand aan om te bepalen waar het verwarmingselement zich bevindt (bijvoorbeeld: warmte aan de wikkelingszijde kan wijzen op een probleem met de belasting of de stroomvoorziening, terwijl warmte aan de lagerzijde kan wijzen op een mechanisch defect).
- Controleer of de belasting is geblokkeerd en of het transmissiesysteem normaal is. Gebruik een multimeter om te bepalen of de voedingsspanning en de driefasenstroom in evenwicht zijn en gebruik een megohmmeter om de isolatieweerstand van de wikkelingen te bepalen.
- Als u vermoedt dat er sprake is van een lagerdefect, verwijder dan het deksel om de lagerslijtage te controleren of luister met een stethoscoop naar abnormale geluiden tijdens het gebruik.
- Gerichte afhandeling:
- Als er sprake is van overbelasting: verlaag de belasting of vervang de motor door een motor met een hoger vermogen;
- Als er sprake is van een afwijkende stroomvoorziening: neem contact op met een elektricien om de spanning aan te passen en de driefase-onbalans te herstellen;
- Indien het een wikkelingsfout betreft: Droog de vochtige wikkelingen of vervang de wikkelingen met kortsluiting/onderbreking;
- Als het een mechanisch defect is: vervang de versleten lagers en pas de uitlijning van de stator-rotor-luchtspleet of het transmissiesysteem aan;
- Als de warmteafvoer slecht is: Maak het koelsysteem schoon en installeer koelapparatuur.
- Testrun verificatie: Laat de motor na gebruik 5-10 minuten onbelast draaien om te controleren of de stroomsterkte en temperatuur normaal zijn; laat hem vervolgens 30 minuten met de nominale belasting draaien. Controleer of er geen oververhitting is voordat u de normale werking hervat.
4. Samenvatting
De kern van oververhitting en overbelasting van AC-motoren is "energie-onbalans" (warmteopwekking > warmteafvoer). De hoofdoorzaken hiervan zijn meestal niet-passende belastingen, onjuist onderhoud, een afwijkende stroomvoorziening of zware omstandigheden. Effectieve preventie kan worden bereikt door "redelijke motorselectie, regelmatig onderhoud, een stabiele stroomvoorziening en een geoptimaliseerde omgeving". Noodmaatregelen moeten de volgende logica volgen: "stop de machine → los problemen op → handel af → controleer" om uitbreiding van de storing te voorkomen. Goede preventie en beheersing van oververhitting en overbelasting is essentieel voor het verlengen van de levensduur van de motor en het garanderen van een betrouwbare werking van de apparatuur.