Электродвигатель не запускается: причины и что проверить

Трехфазный асинхронный электродвигатель может не запуститься по разным причинам: от отсутствия одной из фаз или недопустимого напряжения до чрезмерной нагрузки и механического заклинивания. Иногда двигатель при включении гудит, но не вращается, в других случаях начинает разгоняться, но не набирает обороты.

Продолжать многократные попытки запуска в такой ситуации не следует. Пока ротор не вышел на нормальную частоту вращения, двигатель работает с повышенным током. Если пуск затягивается, растет тепловая нагрузка на обмотки и риск повреждения двигателя.

В этой статье рассматриваем причины проблем с запуском трехфазных асинхронных электродвигателей, применяемых в промышленном оборудовании, насосах, вентиляторах, компрессорных установках, станках и других механизмах.

Почему электродвигатель не запускается

Чтобы трехфазный двигатель нормально запустился, должны одновременно выполняться несколько условий: на двигатель подается качественное трехфазное напряжение, цепи коммутации исправны, механическая нагрузка не превышает допустимую, а сам двигатель находится в исправном состоянии.

Поэтому отсутствие запуска не является самостоятельной неисправностью — это признак, причину которого необходимо определить.

Наиболее распространенные причины:

• отсутствие одной или нескольких фаз;

• недопустимое снижение или повышение напряжения;

• значительная асимметрия напряжений;

• неисправность контактора, кабеля или соединений;

• чрезмерная нагрузка на валу;

• заклинивание приводимого механизма или ротора;

• неисправность самого электродвигателя;

• ошибки или неисправности в цепи управления.

Причем внешние проявления разных неисправностей могут быть похожими. Например, двигатель может гудеть и не вращаться как при механическом заклинивании, так и при проблемах с электропитанием. Поэтому определять причину только по звуку нельзя.

Обрыв одной из фаз

Одна из первых проверок при проблемах с запуском трехфазного двигателя — наличие всех фаз.

Фаза может пропасть из-за повреждения кабеля, плохого контакта, неисправности коммутационного аппарата, перегорания предохранителя или проблемы в питающей сети. При этом наличие трех фаз на вводе еще не означает, что все они фактически поступают на выводы двигателя: обрыв может находиться дальше по цепи.

Если одна фаза отсутствует еще до включения двигателя, нормальный пуск трехфазного асинхронного двигателя нарушается.

Если же фаза пропадает уже во время работы, ситуация будет другой: двигатель в определенных условиях может продолжить вращение, но его токовый режим становится несимметричным и опасным.

Эту неисправность мы подробно рассматриваем в отдельной статье «Обрыв фазы электродвигателя: причины, признаки и последствия».

Недопустимое напряжение и перекос фаз

Для нормального пуска важен не только сам факт наличия трех фаз, но и параметры питающего напряжения.

При пониженном напряжении уменьшается электромагнитный момент двигателя. Если нагрузка на валу при этом остается высокой, двигатель может разгоняться слишком медленно или вообще не выйти на рабочий режим.

Негативно влияет и значительная асимметрия фазных или линейных напряжений. Она приводит к несимметрии токов и дополнительному нагреву обмоток.

Поэтому при диагностике трехфазного двигателя следует проверять напряжение между фазами, а не ограничиваться только проверкой наличия питания.

Подробнее о причинах и последствиях асимметрии мы рассказывали в статье «Перекос фаз: причины, последствия и способы защиты».

Электродвигатель гудит, но не вращается: возможные причины

Ситуация, когда при включении электродвигатель гудит, но не вращается, требует особенно внимательной диагностики.

Сам по себе гул не позволяет установить неисправность. Среди возможных причин:

• отсутствие одной из фаз;

• недостаточный пусковой момент;

• чрезмерная механическая нагрузка;

• заклинивание приводимого механизма;

• блокировка ротора;

• неисправность двигателя.

Если питание подано, но ротор остается неподвижным, двигатель нельзя надолго оставлять в таком состоянии. При неподвижном роторе сохраняется режим с высоким током, а обмотки интенсивно нагреваются.

Попытка «дать ему еще немного поработать, чтобы раскрутился» может только усугубить ситуацию.

Почему электродвигатель не набирает обороты

Есть и промежуточный вариант: двигатель начинает вращаться, но разгоняется слишком долго или не набирает нормальные обороты.

Причинами могут быть чрезмерная нагрузка, недостаточное напряжение, проблемы с фазами, механическое сопротивление в приводе или неисправность самого двигателя.

Для системы защиты здесь особенно важен фактор времени. Сам по себе высокий ток в первые моменты после подачи питания еще не свидетельствует об аварии — для асинхронного двигателя пусковой ток является нормальным явлением.

Проблема возникает, когда двигатель не успевает разогнаться за допустимое время и повышенный ток сохраняется.

Такой режим называют затянутым пуском.

Что происходит с током, если двигатель не запускается

При нормальном прямом пуске асинхронного двигателя ток сначала значительно превышает рабочий. По мере разгона ротора он уменьшается и после выхода двигателя на установившийся режим приближается к рабочему значению.

Упрощенно нормальный процесс выглядит так:

Подача питания → высокий пусковой ток → разгон двигателя → снижение тока → рабочий режим.

Если двигатель не может нормально разогнаться:

Подача питания → высокий ток → двигатель не выходит на рабочий режим → повышенный ток сохраняется → увеличивается нагрев.

Именно продолжительность такого режима имеет большое значение.

Нельзя использовать универсальное правило вроде «при заклинивании ток всегда равен 5 или 7 номинальным». Отношение пускового тока к номинальному зависит от конкретного двигателя, способа пуска и других условий. Исходить необходимо из характеристик двигателя.

Затянутый пуск и блокировка ротора — не одно и то же

Эти аварийные режимы связаны, но их полезно различать.

Затянутый пуск возникает, когда после подачи питания двигатель не выходит на нормальный рабочий режим за допустимое время. Например, причиной может стать чрезмерная нагрузка на валу или недостаточный момент при имеющихся условиях питания.

Блокировка ротора означает, что ротор фактически не может вращаться либо останавливается из-за механической нагрузки или заклинивания.

В обоих случаях опасность связана с тем, что двигатель продолжает потреблять повышенный ток. Это приводит к быстрому увеличению тепловой нагрузки на обмотки.

Поэтому для защиты недостаточно просто определить, что ток выше номинального. Необходимо отличить нормальный кратковременный пуск от аварийного режима.

Что проверить, если трехфазный двигатель не запускается

Диагностику лучше вести последовательно — от источника питания к двигателю и приводимому механизму.

В первую очередь проверяют наличие всех трех фаз и значения напряжений. Затем — коммутационные аппараты, состояние кабелей и соединений, токи двигателя при попытке запуска. Если электрические параметры не объясняют проблему, проверяют механическую часть: свободное вращение, состояние подшипников, приводимого механизма и величину нагрузки.

Если двигатель начал работать ненормально после монтажа, ремонта или переподключения, стоит также проверить порядок чередования фаз. Его изменение может изменить направление вращения двигателя. Подробнее об этом — в статье «Порядок чередования фаз: что это такое и как его проверить».

Работы по измерению и диагностике электрооборудования должны выполнять специалисты с соответствующей квалификацией и соблюдением требований электробезопасности.

Как защита определяет аварийный пуск

Главная сложность состоит в том, что большой ток при запуске двигателя сам по себе является нормальным.

Поэтому электронное устройство защиты может анализировать не только величину тока, но и продолжительность соответствующего режима. Если двигатель нормально разогнался, ток снижается. Если повышенный ток сохраняется дольше установленного времени, устройство может определить аварийный режим и сформировать команду на отключение.

Такой подход позволяет различать нормальный пуск, затянутый пуск и блокировку ротора.

Кроме того, комплексный контроль позволяет учитывать и другие причины проблем с запуском: обрыв и перекос фаз, недопустимые параметры сетевого напряжения, токовую перегрузку и другие аварийные состояния.

Контроль запуска и аварийных режимов с помощью УБЗ

Для комплексной защиты трехфазных асинхронных двигателей «Новатек-Электро» выпускает универсальные блоки защиты серии УБЗ.

В контексте проблем с запуском особенно интересен УБЗ-302. Прибор постоянно контролирует параметры сетевого напряжения и действующие значения фазных и линейных токов. Среди предусмотренных паспортом защит — некачественное сетевое напряжение, механическая перегрузка, затянутый пуск двигателя и блокировка ротора, тепловая перегрузка и другие аварийные режимы.

Для затянутого пуска и блокировки ротора в УБЗ предусмотрен отдельный алгоритм защиты. Поэтому прибор способен учитывать характер изменения тока во времени, а не рассматривать любое кратковременное превышение рабочего тока как аварию.

При срабатывании защиты УБЗ не коммутирует силовую цепь двигателя непосредственно: блок управляет катушкой магнитного пускателя или контактора, который и выполняет отключение электродвигателя.

Для двигателей, где требуется работа с внешними трансформаторами тока и расширенный комплекс функций, может применяться и УБЗ-304. При выборе конкретного блока необходимо учитывать номинальный ток двигателя, схему управления и перечень аварийных режимов, которые требуется контролировать.

Все решения собраны в разделе «Устройства защиты асинхронных электродвигателей».

Что делать после срабатывания защиты при запуске

Срабатывание защиты — это повод искать причину, а не увеличивать уставки, чтобы двигатель все-таки запустился.

Если двигатель не вышел на рабочий режим, следует определить, что именно произошло: проверить питание и наличие всех фаз, параметры напряжения и тока, состояние коммутационной аппаратуры, нагрузку и механическую часть.

Повторные попытки запуска без устранения причины могут снова создавать повышенную тепловую нагрузку на двигатель.

Если проблема связана именно с превышением допустимого тока, подробнее принципы такой защиты рассмотрены в материале «Защита электродвигателя от перегрузки по току».

Главное

Если трехфазный асинхронный электродвигатель не запускается, причина может находиться как в системе электроснабжения, так и в коммутационной аппаратуре, самом двигателе или приводимом механизме.

Наличие гула при отсутствии вращения не указывает на одну конкретную неисправность. Нужно проверить питание, фазные условия, токи и механическую часть.

При нормальном пуске повышенный ток существует ограниченное время и уменьшается по мере разгона. Если двигатель не разгоняется и высокий ток сохраняется, возникает опасный режим, способный привести к перегреву и повреждению обмоток.

Для промышленного оборудования целесообразен постоянный контроль параметров двигателя и сети. Электронные блоки защиты позволяют обнаруживать не только токовую перегрузку, но и затянутый пуск, блокировку ротора, проблемы с фазами и другие аварийные режимы.