1. Постановка проблемы
Двигатели постоянного тока, являясь основным оборудованием для преобразования электрической энергии в механическую, широко используются в станках, лифтах, транспортных средствах на новых источниках энергии и других областях. Однако при длительной эксплуатации некоторые пользователи могут заметить аномальное повышение температуры корпуса двигателя, а в тяжёлых случаях – явления перегрева, такие как изменение цвета изоляционного слоя и появление запаха гари. Эта проблема не только сокращает срок службы двигателя, но и может привести к серьёзным неисправностям, таким как перегорание обмотки и остановка оборудования, что приводит к угрозам безопасности и экономическим потерям. Поэтому изучение причин перегрева двигателей постоянного тока во время работы и способов его научного предотвращения и устранения имеет большое значение для обеспечения стабильной работы оборудования.

2. Анализ проблемы: основные причины перегрева двигателя постоянного тока
Нагрев двигателя постоянного тока напрямую связан с потерями энергии. Перегрев двигателя обусловлен двумя основными причинами: аномальным увеличением внутренних потерь и отказом системы отвода тепла, которые можно разделить на три категории:

Во-первых, это чрезмерные электрические потери. Во время работы двигателя обмотки якоря и возбуждения создают потери в меди, величина которых пропорциональна квадрату тока. Если двигатель работает с перегрузкой в ​​течение длительного времени или если напряжение якоря слишком высокое, что приводит к превышению номинального тока, потери в меди резко возрастают. Если тепло не рассеивается своевременно, температура двигателя повышается. Например, при обработке на станках, при резком увеличении нагрузки резания, двигателю требуется больший крутящий момент, и ток якоря соответственно резко возрастает. Если такая ситуация сохраняется в течение длительного времени, температура обмотки быстро превысит безопасный порог.

Во-вторых, это ненормальное механическое трение. Внутри двигателя существует механическое трение между подшипниками, коллектором и щётками. В обычных условиях потери на трение невелики. Однако по мере увеличения срока службы подшипники могут испытывать такие проблемы, как износ и высыхание смазки, что приводит к увеличению сопротивления трения. Износ, деформация поверхности коллектора или слишком высокое давление щёток также усиливают нагрев от трения. Эти механические неисправности преобразуют механические потери в двигателе в дополнительное тепло, что приводит к повышению его общей температуры. Например, после износа подшипников ротор будет иметь небольшой эксцентриситет, что не только увеличивает трение, но и может привести к неравномерным воздушным зазорам, что ещё больше усиливает нагрев двигателя.

Третьей причиной является отказ системы отвода тепла. Двигатели постоянного тока обычно используют вентиляторы, радиаторы или воздуховоды для отвода тепла. Если лопасти вентилятора повреждены, радиаторы забиты пылью и маслом, а воздуховоды для отвода воздуха забиты мусором, эффективность отвода тепла значительно снижается. Кроме того, работа в условиях высоких температур (например, при работе уличного оборудования летом или двигателей в закрытых шкафах управления) затрудняет отвод тепла, что повышает вероятность перегрева.

3. Меры по предотвращению и устранению перегрева двигателя постоянного тока
В ответ на вышеуказанные причины можно предпринять меры в двух направлениях: профилактическое обслуживание и устранение неисправностей для предотвращения перегрева двигателя.

Что касается профилактического обслуживания, во-первых, необходимо разумно контролировать нагрузку двигателя и избегать длительной перегрузки. Выберите двигатель соответствующей мощности в соответствии с требованиями оборудования и установите защиту от перегрузки по току в системе управления для автоматического отключения питания или снижения нагрузки при превышении номинального значения тока. Во-вторых, регулярно проводите техническое обслуживание двигателя. Проверяйте состояние смазки подшипников каждые 3–6 месяцев, своевременно добавляйте или меняйте смазку, проверяйте степень износа щёток, регулируйте давление щёток и поддерживайте чистоту и гладкость поверхности коллектора. Наконец, регулярно очищайте систему теплоотвода, удаляя пыль и масло с радиаторов, вентиляторов и воздуховодов, чтобы обеспечить беспрепятственный отвод тепла. В условиях высоких температур можно установить дополнительные вентиляторы охлаждения или устройства теплоотвода.

Что касается устранения неисправностей, при обнаружении перегрева двигателя следует немедленно остановить машину для проверки. Если причиной являются чрезмерные потери электроэнергии, необходимо определить, не является ли нагрузка ненормальной, проверить стабильность напряжения якоря и осмотреть обмотки на наличие таких неисправностей, как короткие замыкания и замыкания на землю. При необходимости замените поврежденные обмотки. Если проблема заключается в ненормальном механическом трении, разберите двигатель, чтобы проверить износ подшипников, а также наличие неисправностей коллектора и щеток, замените поврежденные детали и соберите его заново. Если система отвода тепла неисправна, очистите компоненты системы отвода тепла, отремонтируйте или замените поврежденный вентилятор и очистите воздуховоды для охлаждения, чтобы обеспечить нормальную работу системы отвода тепла. После устранения неисправностей выполните тестовый запуск двигателя без нагрузки в течение некоторого времени, чтобы убедиться в нормальной температуре двигателя, прежде чем вводить его в эксплуатацию.

В заключение следует отметить, что перегрев двигателей постоянного тока является результатом совокупного воздействия множества факторов. Благодаря научно обоснованному профилактическому обслуживанию и своевременному устранению неисправностей можно эффективно предотвратить перегрев, продлить срок службы двигателя и обеспечить стабильную работу оборудования.
​