Образование влаги-конденсата внутри электродвигателей.

[Sergey]

Добрый день Всем!
На объектах сгорают электродвигатели в вентустановках дымоудаления, которые находятся на кровле здания. Производители двигателей после их экспертизы отказывают в гарантийном обслуживании,и часть этих отказов мотивируется такой причиной : Двигатель вышел из строя по причине попадания воды в обмотку статора,что привело к замыканию и как следствие вызвало повреждение обмотки.
Двигатель с ip 55, мы (монтирующая организация) пальцем этот двигатель не трогаем,он находится внутри вентустаноки а на корпус вентустновки выведена распред коробка в которой мы подключаем питание от ЩУ. На такой наш аргумент, завод изготовитель отвечает, что внутри двигателя может образоваться конденсат, и мы обязаны каждый раз мерить сопротивление изоляции перед запуском.(ок).
Но разве двигатель наружного исполнения,который предназначен для использования в естественных условиях , на улице ,не должен быть защищен от образования конденсата внутри двигателя ?? Можно ли найти какие требования предъявляются к двигателям которые эксплуатируются на улице и тем более предназначены для систем дымоудаления?

[Михаил_Д]

Двигатель вышел из строя по причине попадания воды в обмотку статора,что привело к замыканию и как следствие вызвало повреждение обмотки.

С двигателями это случается нередко.

Двигатель с ip 55, мы (монтирующая организация) пальцем этот двигатель не трогаем

Степень защиты IP55 относится к корпусу двигателя. От водяных паров двигатель защитить нельзя.

должен быть защищен от образования конденсата внутри двигателя ?

Каждый производитель декларирует свойства своей продукции в паспорте на изделие. Это официальная бумажка, в которой некоторые производители указывают на необходимость сушки двигателя при определённых условиях эксплуатации и уровне влажности.

Происходит вот что:

Между изоляцией электродвигателя и окружающей средой практически постоянно происходит влагообмен. Способность поглощать или отдавать влагу зависит от конструкции электродвигателя, его состояния (под нагрузкой, холостой ход, нерабочая пауза), структуры и состава изоляции.

Влага в изоляционных материалах может находиться в виде растворов, коллоидов, абсорбционного слоя на поверхности изоляции и т. д.

В электродвигателях закрытого типа свободная влага отсутствует, так как непосредственного соприкосновения изоляции с водой нет.

Связанная влага есть в гигроскопичных изоляционных материалах (влага макро- и микрокапилляров, влага в крупных порах и пустотах, влага смачивания).

Электродвигатели закрытого обдуваемого исполнения не являются герметичными, и влажный воздух из окружающей среды контактирует с изоляцией электродвигателя. При этом может происходить как увлажнение изоляции, так и ее осушение в зависимости от режима работы электродвигателя.

Испарение влаги из материала обусловливается диффузией пара с поверхности материала в окружающую среду (внешняя диффузия). Диффузия происходит тем интенсивнее, чем больше разность между парциальным давлением пара у поверхности материала и давлением в окружающей среде. В зависимости от значения градиента давления (соотношения между давлениями пара у поверхности материала и в окружающей среде) определяется направление диффузии, то есть ход процесса в сторону сушки или увлажнения.

Когда электродвигатель находится в нерабочем состоянии в помещении с высокой относительной влажностью, на его изоляцию воздействует только градиент влажности. Изоляция электродвигателя поглощает влагу из воздуха — происходит процесс увлажнения. Вначале увлажняются наружные слои изоляции, далее процесс продолжается и увлажняются внутренние слои изоляции. Процесс увлажнения продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесное состояние увлажненности изоляции и окружающей среды. Увлажнение изоляции обмотки приводит к резкому снижению ее диэлектрических характеристик: сопротивления изоляции, электрической прочности и др.

При установившемся равновесии происходит стабилизация сопротивления изоляции электродвигателя. После включения электродвигателя в работу начинает нагреваться его обмотка. В начальный период после пуска более нагретой оказывается витковая изоляция обмотки и изоляция паза, ближе расположенная к виткам обмотки, в результате чего создается положительный градиент температуры — поток тепла направлен от центра изоляции к периферии. Под воздействием градиента температуры начинается перемещение влаги.

По мере роста температуры обмотки влага, находящаяся в порах изоляции, начинает переходить в парообразное состояние — изоляция «распаривается», пары влаги проникают в мельчайшие поры изоляции, и сопротивление изоляции обмотки снижается. В зависимости от начального влагосодержания и структуры изоляции снижение сопротивления изоляции при ее разогреве будет различным. В одних случаях (при относительно сухой изоляции) снижение сопротивления изоляции невелико, в других случаях (сильно увлажненная изоляция) — значительно и представляет опасность для электрической прочности изоляции.

При дальнейшем росте температуры обмотки влага начинает испаряться вначале с поверхности обмотки, при этом направления потоков тепла и влаги совпадают. Наложение процессов влаго- и теплопроводности приводит к возникновению термо- и влагопроводности. Возрастание температуры влаги и воздуха, находящихся в порах изоляции, вызывает повышение их давления — возникает градиент давления, различно направленный в разных зонах паза. В этот период происходит перемещение паров влаги из изоляции в окружающую среду, то есть процесс сушки. Сопротивление изоляции электродвигателя возрастает.

При длительной работе электродвигателя влага, находящаяся в его изоляции, будет удалена — произойдет процесс осушения. При этом сопротивление изоляции достигнет установившегося значения для данной температуры. После отключения электродвигателя он начнет охлаждаться и в изоляции его обмотки возникнут обратные процессы — изоляция обмотки начнет увлажняться.

Эксплуатация электродвигателя в кратковременном режиме работы значительно ухудшает состояние его изоляции. В период пуска изоляция подвергается термическому и динамическому удару, затем по мере разогрева электродвигателя проводники его обмотки увеличивают свои размеры, вызывая изменение размеров изоляции проводников. Изоляция проводников вытягивается. При выключении электродвигателя все процессы протекают в обратном порядке: изоляция испытывает динамический удар, проводники обмотки, охлаждаясь, уменьшаются в своих размерах, достигая исходных; лаковая пленка изоляции, если она эластична, следуя за проводником, также достигает исходного состояния.

Увеличение числа включений и отключений ведет к старению изоляции, разрушению, она начинает терять свою эластичность, появляются и возрастают микротрещины на ее поверхности.
Так как под воздействием нагретого проводника изоляция увеличивается в своих размерах, то при охлаждении в период между рабочими паузами она, старея, может занять промежуточное положение, не достигнув исходного. Образуется микрощель между изоляцией и проводом. Наличие микротрещин на пленке изоляции и микрощелей между изоляцией и проводником создает условия для проникновения влаги в изоляцию обмотки, увеличивает влагосодержание обмотки. Диэлектрические характеристики изоляции электродвигателя резко снижаются, и электродвигатель может выйти из строя.
______________________

Согласно ГОСТ 31606-2012

5.4.4 Сопротивление изоляции обмоток двигателей в холодном состоянии при нормальных климатических условиях испытаний по ГОСТ 15150 должно быть не менее 10 МОм, при температуре двигателей, близкой к рабочей, — не менее 3 МОм, а при верхнем значении влажности воздуха — не менее 0,5 МОм.

Способов сушки несколько, но не все вам подходят. Способ сушки индукционными потерями требует разборки двигателя, сушка внешним нагревом требует снятия двигателя. Остаётся вариант сушки нагревом обмоток током. Ещё один вариант: в лобовую часть двигателя установить противоконденсатный обогреватель. Этот вопрос лучше согласовать с производителем, поскольку двигатель надо будет разбирать и устанавливать обогреватель. Что будет с гарантией?

Противоконденсатный обогрев двигателя требует управления с помощью датчиков температуры и влажности. Можно, конечно, и без датчиков обойтись, принудительно включая обогрев неработающего двигателя на полтора-два часа, но это неудобно и, на мой взгляд, неправильно.

Можно применить реле контроля сопротивления изоляции. Если параметры сети будут в норме, а сопротивление изоляции обмоток будет ниже установленного предела (меньше 0,5 МОм), то реле двигатель не включит. Здесь, конечно, надо подумать, нужно ли такое реле ставить в системе дымоудаления.

[Sergey]

Добрый день! В продолжении данной тематики! Производитель асинхронных двигателей, указывает в руководстве по экплуатации, что не реже чем раз в месяц необходимо производить ТО двигателя, а именно откручивать заглушку на двигателя, и сливать образовавшийся там конденсат ( если он есть) . Вопрос насколько это правомерно ? Производить раз в месяц ТО на двигателе ? Данные двигатели устанавливаются на системы дымоудаления, у меня большие сомнения ,что какая либо эксплуатирующая организация ,будет раз в месяц разбирать вентустановку( а иначе ты к двигателю не подберешься), что бы откручивать заглушку и проверить есть там конденсат или нет. Тоже самое можно сказать и про проведение замеров сопротивления изоляции обмоток, так же их производить каждый месяц ? Вопрос, есть ли ГОСТ который регламентирует периодичность проведения ТО у асинхронных двигателей?

[Михаил_Д]

Производитель асинхронных двигателей, указывает в руководстве по экплуатации, что не реже чем раз в месяц необходимо производить ТО двигателя

Несоблюдение рекомендаций производителя сильно влияет на гарантийный срок и эксплуатационные характеристики электродвигателя.

Слив конденсата необходим в тех случаях, когда электродвигатель установлен в неотапливаемом помещении или на улице (на крыше). В помещениях с регулированием климата конденсат не образуется. В случае если электродвигатель имеет систему обогрева (противоконденсатную), то данная система должна находиться под напряжением всегда (электродвигатель выключен) и контролировать при ТО надо её.

Данные двигатели устанавливаются на системы дымоудаления, у меня большие сомнения ,что какая либо эксплуатирующая организация ,будет раз в месяц разбирать вентустановку

Это ключевой момент. Электродвигатель установлен не сам по себе, а является электроприводом вентилятора, например, подпорного или вытяжного крышного. Следовательно, электродвигатель является элементом системы дымоудаления. А коли так, то все регламенты и графики ППР, ТО и прочего должны соответствовать требованиям, которые предъявляют к системам СДУ. Соответственно, эксплуатирующая организация должна знать эти системы, уметь их обслуживать и иметь необходимый персонал. Противопожарные системы контролируются заинтересованными организациями жёсто, так что, если эксплуатационщики не захотят платить здоровенные штрафы, будут раз в месяц сливать конденсат.

Вопрос, есть ли ГОСТ который регламентирует периодичность проведения ТО у асинхронных двигателей?

Такого стандарта нет. Есть вот такие НТД:

1. ГОСТ Р 53300-2009 Противодымная защита зданий и сооружений. Методы приемосдаточных и периодических испытаний
2. ГОСТ Р 54101-2010. Средства автоматизации и системы управления. Средства и системы обеспечения безопасности. Техническое обслуживание и текущий ремонт
3. РД 25 964-90 Система технического обслуживания и ремонта автоматических установок пожаротушения, дымоудаления, охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Организация и порядок проведения работ

Система ремонтов и ТО содержит несколько уровней: первый уровень - обслуживание и ремонт СДУ, второй уровень или подуровень - обслуживание и ремонт элементов, входящих в состав СДУ, в данном случае речь идёт об электрооборудовании (по ПТЭЭП). Регламент ТО должен быть разбит на разделы: ежемесячное ТО, список оборудования и работ; ежеквартальное ТО, список оборудования и работ; годовое ТО, список оборудования и работ.