Grundlagen der Elektromotorwicklung: Typische Fehler und deren Vermeidung

Elektromotoren sind eine kritische Komponente jeder Anlage. Allerdings können Elektromotoren anfällig für zahlreiche Probleme sein, die zu Motorfehlern und -ausfällen führen. Ausfälle stören den Geschäftsbetrieb, verringern die Produktivität und wirken sich negativ auf das Unternehmensergebnis aus.

Dennoch hat die Überwachung des Zustands von Elektromotoren für die meisten Unternehmen keine Priorität. Reaktive und vorbeugende Wartung wird immer eine Rolle in Ihrem Betrieb spielen. Es ist jedoch wichtig, sich in Richtung vorausschauende Wartung Programme. Die Vorteile der Erkennung, Identifizierung und Auswertung von Anomalien bei Elektromotoren liegen in der Verringerung von Motorausfällen und unerwarteten Ausfallzeiten.

Um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten, können diese Programme auch zu einer vorausschauenden und präskriptiven Wartung führen. Dazu müssen die Ursachen von Motorausfällen verstanden werden. Es ist entscheidend, im Falle eines Ausfalls die beste Vorgehensweise zu bestimmen. Im Rahmen eines regelmäßigen Wartungsprogramms bieten Diagnose- und Wartungstools der nächsten Generation mit vernetzten Werkzeugen, Sensoren und Software die beste Möglichkeit, den Zustand eines Elektromotors zu überwachen.

Was verursacht Wicklungsfehler bei Elektromotoren?

Was verursacht den Ausfall von Elektromotoren? Ungünstige Betriebsbedingungen – ob elektrisch, mechanisch oder umweltbedingt – können die Lebensdauer eines Elektromotors drastisch verkürzen. Die Elektromechanische Behörde (EASA) nennt viele Ursachen für Wicklungsfehler bei Elektromotoren einschließlich:

• Elektrische Störungen unterbrechen die Stromversorgung des Motors. Dazu gehören einphasige Wicklungsfehler (Stern- oder Dreieckschaltung), die durch eine Unterbrechung aufgrund einer durchgebrannten Sicherung, eines offenen Schützes, einer unterbrochenen Stromleitung oder einer fehlerhaften Verbindung verursacht werden.
• Isolationsfehler werden typischerweise durch Verunreinigungen, Abrieb, Vibrationen oder Spannungsspitzen verursacht. Dazu gehören eine Wicklung, die zwischen Phasen oder Windungen kurzgeschlossen ist, eine kurzgeschlossene Spule aufweist, am Rand des Schlitzes oder im Schlitz geerdet ist oder eine kurzgeschlossene Verbindung aufweist.
• Thermische Verschlechterung der Isolierung in einer Phase der Statorwicklung. Isolationsprobleme können durch ungleiche Spannung zwischen den Phasen aufgrund ungleichmäßiger Belastung der Stromquelle, einen schlechten Anschluss am Motoranschluss oder einen hochohmigen Kontakt entstehen. Thermische Verschlechterung kann auch in allen Phasen der Statorwicklung auftreten, typischerweise aufgrund von Lastanforderungen, die die Nennleistung des Motors überschreiten, oder durch sehr hohe Ströme in der Statorwicklung aufgrund eines blockierten Rotors. Möglich sind auch übermäßige Starts oder Umkehrungen.
• Lockerheit und Lagerschäden. Ein weiterer häufiger Fehler ist mechanische Reibung, die durch Lockerheit der Motorwelle und/oder der Motorlager verursacht werden kann. Die häufigsten mechanischen Fehler sind Wellenunwucht, Lockerheit, Fehlausrichtung und Lager. Oftmals hängen diese mechanischen Fehler zusammen: Unkorrigierte Wellenunwucht, Lockerheit oder Fehlausrichtung führen zu erhöhten Kräften auf den Lagern, was zu deren schnellem Lagerverschleiß führt.

Wartung, Diagnose und Fehlerverhütung von Elektromotoren

Die Vorteile von Zuverlässigkeit und zustandsorientierter Instandhaltung sind seit Jahrzehnten bekannt. Erst kürzlich wurden diese Vorteile zu prädiktiven Inspektionsmethoden, portabler Zustandsüberwachung, Fernsteuerung und -überwachung sowie SaaS-Lösungen kombiniert. Computergestütztes Wartungsmanagementsystem (CMMS) Verfügbar und kostengünstig. Diese Wartungs- und Zuverlässigkeitstools der nächsten Generation unterstützen die Generierung, Erfassung und Konsolidierung von Daten von Sensoren, Werkzeugen und bestehenden Systemen. Sie verbessern außerdem die Fernüberwachung über vernetzte Geräte wie Desktop, Tablet oder Smartphone.

Die Vorteile dieser Wartungssoftware Zu den Tools gehören:

• Cloudbasiertes CMMS bietet eine flexible und benutzerfreundliche Methode zur Bereitstellung von Asset-Management, Workflow-Management und Reporting.
• Vernetzte Werkzeuge und Sensoren bieten allen wichtigen Beteiligten Zugriff auf die benötigten Daten. Anlagenmanager, die die Motorverfügbarkeit aufrechterhalten möchten, Ingenieure, die auf präzise Daten zur Überwachung des Anlagenzustands angewiesen sind, und Wartungsmanager, die Motorausfällen immer einen Schritt voraus sein möchten, können auf die Daten zugreifen.
• Datenintegrations- und Mobilitätstools integrieren Systeme von Drittanbietern, um die Instandhaltungsabteilungen von Anlagen mit Betriebskennzahlen zu verbinden. Die Kombination aus Datenintegration, -verwaltung und mobilem Zugriff ermöglicht es Wartungs- und Betriebsmitarbeitern, Informationen zur Prozessautomatisierung mit Wartungsaktivitäten und Bestandsaufzeichnungen abzugleichen.

Der Einsatz dieser Werkzeuge und Technologien liefert wichtige Erkenntnisse zum Zustand von Elektromotoren. Sobald die zugrunde liegenden Ursachen identifiziert und verstanden sind, ist die Implementierung präventiver Wartungsverfahren durch Diagnosetests der beste Weg, Wicklungsfehler an Elektromotoren zu beheben.

Probleme diagnostizieren

Zur Diagnose eines Problems gibt es innerhalb jeder Kategorie drei Schritte, die dabei helfen, den Reparatur-Workflow schnell und effizient zu verwalten:

• Schritt 1: Ausführen Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse Um die Ursache eines Problems zu diagnostizieren und die Maschine auf Probleme mit der Schwere des Fehlers zu untersuchen, die eine Reparaturempfehlung erfordern, sollten Schwingungsprüfer für mechanische Fehler und Motoranalysatoren für elektrische Fehler eingesetzt werden.
• Schritt 2: Korrigiere das Ursache Problem. Ersetzen Sie die Lager, wuchten Sie die Welle aus und/oder richten Sie die Wellen aus.

Führen Sie vor der Wiederinbetriebnahme der Maschine eine kurze Überprüfung durch, um sicherzustellen, dass die Reparaturen abgeschlossen sind.

Wenn Sie ein Problem mit der Wicklung Ihres Elektromotors vermuten, können Sie mit drei Messkategorien die wahrscheinliche Fehlerquelle ermitteln: elektrisch, mechanisch und thermisch.

Um ein vollständiges Bild zu erhalten, bewerten Sie die wahrscheinlichen Fehlerarten und ordnen Sie die richtigen Wartungstechnologien den wahrscheinlichsten Fehlerarten zu. Wartungssoftware und Datenerfassungsgeräte, die sich in Lösungen von Drittanbietern integrieren lassen, sind hierfür ideal.

So testen Sie Elektromotorprobleme

Ein Netzqualitätsmonitor oder -sensor kann bei der Fehlersuche im Antrieb helfen. Diese Tools können auch die Leistung und Stromverteilung des Antriebs überprüfen, Energieverluste aufdecken und die Effizienz verbessern. Sie können elektronische Oberschwingungen, Verzerrungen und Laststudien bewerten.

Der Motor- und Isolationstester gewährleistet einen sicheren Betrieb und verlängert die Lebensdauer von elektrischen Anlagen und Motoren. Das Gerät prüft Drehzahl, Drehmoment, Leistung und Wirkungsgrad des Motors und erkennt zudem eine Verschlechterung der Motorisolation.

Thermische Probleme bei Elektromotoren

Infrarot-Bildgeber sind die beste Technologie zum Aufspüren von elektrischen Hotspots in Schaltanlagen und Motorsteuerungen sowie für Screeningprozesse und mechanische Anlagen. Die Bildgeber prüfen fehlerhafte Verbindungen, überhitzte Lager und Tankfüllstände.

Mechanische Probleme mit Elektromotoren

Vibrations- und Ausrichtungswerkzeuge sind die beste Technologie zur Diagnose mechanischer Fehler in rotierenden Maschinen. Sie können die korrekte Wellenausrichtung, Unwuchten, Lockerheit, Fehlausrichtung und Lager prüfen.

Anlagenbesitzer, Betreiber und Manager profitieren von integrierten Daten und Wartungsverwaltung mit einem einzigen System. Wartungsteams können diese Technologieplattform kostengünstig implementieren, um ihre Anforderungen problemlos zu erfüllen. Mit Ihrem vorhandenen Personal und einer bedarfsgerechten Skalierung können Sie die Implementierung ohne kostspielige Nachrüstungen und große Investitionen in die IT-Infrastruktur durchführen.

Der Einsatz dieser Tools bietet Unternehmen maximale Flexibilität und Leistung bei der Überwachung des Zustands von Elektromotorwicklungen. Sorgen Sie dafür, dass alle Anlagen Ihres Unternehmens ohne Ausfallzeiten betriebsbereit bleiben.

Fluke Reliability hilft Ihnen, die optimale Lösung für Ihre Elektromotorprobleme zu finden. Kontaktieren Sie uns, um mit einem Spezialisten zu sprechen.