Nguyên nhân và cách khắc phục các sự cố của Motor điện do người sử dụng

1. Kiểm tra và xử lý sự cố đấu ngược cuộn dây 3 pha

Trong khi tiến hành sửa chữa có thể xảy ra sự cố đấu ngược cuộn dây sau:

• Đấu ngược đầu cực cuộn dây của một pha nào đó.
• Đấu ngược cuộn dây pha.
• Đấu ngược cuộn dây nối tiếp trong đầu cực cuộn dây pha nào đó.

Nếu một pha nào đó của cuộn dây ba pha bị đấu sai, dòng điện các pha không cần bằng làm cho tốc độ quay chậm, kèm theo tiếng ù và rung lắc, động cơ điện phát nóng và làm cháy chất cách điện nên xảy ra hiện tượng bốc khói.

Phương pháp phán đoán và kiểm tra cuộn dây pha bị đấu ngược có rất nhiều, chẳng hạn có thể dùng phương pháp dùng đèn thử, phương pháp điện áp kế, phương pháp dùng đồng hồ vạn năng… nhưng thích hợp nhất với các nơi sửa chữa có thể dùng phương pháp đơn giản là dùng milivôn mét (hoặc dùng đồng hồ vạn năng) để đo thử.

Các bước thao tác như sau:

Bước 1: Dùng đồng hồ vạn năng (đo điện trở) để xác định 2 đầu của cuộn dây.

Bước 2: Phán đoán đầu vào, đầu ra của cuộn dây ba pha

Bước 3: Kiểm tra cuộn dây cực pha và cuộn dây kích từ có đấu sai không.

Bước 4: Có thể dùng phương pháp kiểm tra theo chiều quay của rôto: Dùng đồng hồ vạn năng (đo mA), tiến hành quan sát kim đồng hồ để xác định xem cuộn dây có bị đấu ngược không.

• Kim đồng hồ đứng yên, cuộn dây đấu đúng.
• Kim đồng hồ dao động, cuộn dây đấu sai.

2. Nguyên nhân motor 3 pha không chạy

Các motor ba pha có thể bị hư nếu có vấn đề xảy ra với nguồn điện cung cấp 3 pha. Các vấn đề này thường bao gồm thứ tự pha không đúng, không cân bằng pha, mất pha, và góc lệch pha không đúng. 

2.1 Mất pha, thứ tự pha không đúng

2.1.1 Mất pha

Hình 2.1.1a Đồ thị thể hiện sự mất pha

Sự mất một pha hoàn toàn trong mạch điện là một trường hợp nặng của sự không cân bằng pha. Sự mất pha làm cho một motor khởi động theo chiều quay ngược và làm cho mô tơ quá nóng. Khi một pha bị mất trong lúc khởi động motor, thì motor có thể khởi động theo một trong hai hướng khi hai điện áp pha khác nhau được cung cấp. nếu hai điện áp pha còn lại không cung cấp đủ điện để khởi động motor, thì nhiệt độ của motor sẽ tăng lên một cách nhanh chóng. Nếu như hai pha còn lại cung cấp đủ điện để khởi động motor , thì nhiệt độ của motor sẽ tăng lên với thời gian lâu hơn. Trong cả hai trường hợp, nhiệt độ tăng có thể làm hư máy được kéo hoặc gây tổn thương đến con người. Sét đánh, các cành cây rơi xuống, hoặc một cầu chì bị dứt có thể đưa đến đứt một dây nguồn đến, điều này dẫn đến sự mất pha.

Hình 2.1.1b Mất pha gây cháy và biến dạng nghiêm trọng cho cuộn dây một pha

2.1.2 Thứ tự pha không đúng

Thay đổi thứ tự bất kỳ hai pha (đảo pha) trong một mạch điều khiển motor 3 pha làm đảo chiều quay motor . Đảo chiều quay của motor có thể làm hư motor hoặc gây tổn thương cho con người. Sự đảo pha có thể xảy ra khi có sự sửa đổi đối với một hệ thống cung cấp điện, hoặc công việc bảo trì được thực hiện trên các dây dẫn hoặc thiết bị đóng mở. Tiêu chuẩn NEC® yêu cầu sự bảo vệ đảo pha trên tất cả thiếu thiết bị vận chuyển con người, chẳng hạn như các đường đi bộ di chuyển, thang cuốn, và thang nâng.

2.1.3 Cách khắc phục

Hình 2.1.3 Ứng dụng bảo vệ mất pha trên máy nén khí

Để bảo vệ mất pha hay đảo pha ta sử dụng relay bảo vệ mất pha, thứ tự pha. Khi các pha đấu nối đúng thứ tự và đủ pha thì relay ngõ ra sẽ đóng lại, khi có lỗi mất pha hay thứ tự pha thì relay này sẽ ngắt ra.

Relay bảo vệ mất pha sẽ có tác dụng ngắt nguồn tổng khi xảy ra sự cố rớt pha, mất pha trên bất cứ pha nào, ngoài việc bảo vệ mất pha, relay còn có thêm chức năng bảo vệ thứ tự pha. Đối với motor ba pha thì khi các thứu tự pha bị thay đổi thì chiểu quay sẽ bị thay đổi, đồng nghĩa với việc hệ thống chạy ngược, có một vài hệ thống mà khi chạy ngược sẽ gây ra hư hỏng lớn cho máy. Bảo vệ thứu tự pha giúp các thiết bị luôn hoạt động đúng chiều, đặc biệt là các máy hay thường xuyên đổi vị trí nguồn

2.2 Sự không cân bằng pha

Hình 2.2 Đồ thị biểu thị sự không cân bằng pha

2.2.1 Điện áp không đều 

Sự không cân bằng của mạch điện 3 pha xảy ra khi các tải 1 pha được cung cấp cho mạch điện không đều. Khi các tải 1 pha được cung cấp không đều, thì một dây nguồn chịu nhiều tải hơn. Sự không cân bằng pha làm cho các motor 3 pha chạy ở các nhiệt độ cao hơn nhiệt độ quy định bình thường của chúng. Một motor 3 pha hoạt động trong một mạch điện không được cân bằng không thể phân phối công suất định mức của nó. Trong các công việc lắp đặt mạch điện nguồn 3 pha, phải chú ý cẩn thận đến việc cân bằng các tải.

2.2.2 Góc lệch pha sai

Trong một mạch điện 3 pha, mỗi pha cách nhau 120˚ điện. Góc pha thay đổi nếu một mạch điện không được cân bằng, hoặc nếu một tải cảm kháng hoặc dung kháng lớn được đặt vào một hoặc hai dây nguồn. Khi góc pha thay đổi, thì xảy ra góc lệch pha bị sai. Một góc lệch pha bị sai làm cho các mô tơ 3 pha chạy ở các nhiệt độ quy định thông thường của chúng. Một mô tơ 3 pha hoạt động cho một mạch điện với góc lệch pha bị sai không thể phân phối công suất định mức của nó.

2.2.3 Các khắc phục

Để cân bằng pha, ta tiến hành chia lại phụ tải sao cho dòng điện các pha cân đối lại với nhau.  Để làm được việc này thì cần phải bật toàn bộ các thiết bị tiêu thụ điện rồi sử dụng thiết bị đo đạc, lấy các thông số cần thiết làm cơ sở để tiến hành cân chỉnh. Đo lại dòng điện của các pha, nếu các pha chênh lệch quá nhiều thì cần điều chỉnh lại phụ tải của các pha cho đều. Độ lệch dòng điện cho phép là 15%.

Sau khi cân chỉnh hoàn thành thì các thiết bị điện trong đơn vị vận hành sẽ trơn tru, đường dây trung tính sẽ không còn quá nóng như trước nữa. Hệ thống điện sẽ hạn chế được sự cố nhảy aptomat, lượng điện năng hao phí đường dây và các phụ tải được tiết giảm đáng kể do đó sẽ tiết kiệm được tiền điện mỗi tháng.

2.3 Do sự không cân bằng điện áp

Một motor chạy với điện áp cao hơn bình thường khi nhiệt độ không cân bằng điện áp xảy ra. Thật khó nhận biết được sự không cân bằng điện áp trong các mô tơ lớn bởi vì việc đo điện áp tại các đầu dây của motor không dễ dàng nhận biết được một cuộn dây bị hở, khi cuộn dây hở trong mô tơ phát ra một điện áp gần bằng với điện áp dây bị mất.

Điện áp được phát ra cao khi mô tơ không chịu tải và thấp khi motor chịu đầy tải. Motor càng lớn, thì điện áp phát ra càng lớn. Dễ dàng nhận biết sự không cân bằng điện áp hơn khi motor không chịu tải bởi vì sự không cân bằng điện áp giảm khi tải của motor tăng.

3. Lỗi cháy động cơ do người sử dụng 

3.1 Động cơ bị cháy do quá tải

Quá tải là tình trạng xảy ra khi tải kết nối với động cơ điện vượt quá định mức ampe đầy tải của động cơ. Động cơ điện cố gắng truyền tải được kết nối khi bật nguồn. Tải càng lớn thì càng cần nhiều điện năng.

Tất cả các động cơ đều có giới hạn tải mà chúng có thể truyền động. Ví dụ, động cơ 5 HP, 460 V, thì động cơ 3φ không được tạo ra nhiều hơn 7,6 A.

Quá tải không gây hại được cho động cơ được bảo vệ thích hợp. Bất kỳ quá tải nào xuất hiện lâu hơn thời gian trễ tích hợp của thiết bị bảo vệ sẽ được phát hiện và loại bỏ. Các bộ phát hiện nhiệt có kích thước thích hợp trong bộ khởi động động cơ đảm bảo rằng quá tải được loại bỏ trước khi xảy ra bất kỳ hư hỏng nào.

Hình 3.1a Quá tải gây ra hiện tượng đen đều tất cả các cuộn dây

Kỹ thuật viên có thể quan sát sự đen đều của tất cả các cuộn dây của động cơ, xảy ra khi động cơ điện bị hỏng do quá tải.

Việc thâm đen đều là do motor bị phá hủy chậm trong thời gian dài. Không có hư hỏng rõ ràng đối với lớp cách điện và không có các khu vực hư hỏng biệt lập.

Các giá trị đọc hiện tại được thực hiện tại động cơ để xác định tình trạng quá tải. Xem Hình 3.2b. Nếu động cơ điện đang hoạt động ở dòng điện danh định, thì động cơ đang làm việc tối đa.

Nếu động cơ đang hoạt động nhiều hơn dòng định mức, động cơ bị quá tải. Nếu quá tải trở thành một vấn đề, kích thước động cơ có thể được tăng lên hoặc giảm tải trên động cơ.

Hình 3.2b Các số đọc hiện tại được lấy ở động cơ để xác định sự cố quá tải

3.2 Motor hỏng do làm việc trong môi trường nóng quá

Nhiệt độ môi trường làm việc quá cao sẽ làm động cơ nhanh hỏng. Đôi lúc nhiệt độ tăng quá cao, mất tua motor chạy chậm, và cháy theo kiểu quá tải. Do đó cánh quạt làm mát là vô cùng quan trọng. Nhiệt độ tăng tính dẫn điện giảm, từ thẩm yếu hơn nên vòng bi có thể chảy mỡ, phớt chắn dầu có thể co dãn, lỏng, rời ra mắc vào trục motor Cánh quạt motor là rất quan trọng phải có nhiều cánh, tạo được nhiều gió, làm bằng nhựa tốt, lâu ngày cũng không bị gãy vỡ ô xi hóa, vậy mới đảm bảo motor được mát.

Lớp cách nhiệt được tính bằng độ C (độ C.) (° C) và / hoặc Fahrenheit (° F). Bảng tên động cơ điện thường liệt kê lớp cách điện của động cơ. Xem Hình 3.2

Hình 3.2 Cấp cách điện của động cơ điện được tính bằng ° C và / hoặc ° F

Sự tích tụ nhiệt trong động cơ có thể do một số yếu tố gây ra, bao gồm:

• Loại động cơ hoặc kích thước không chính xác cho ứng dụng.
• Làm mát không đúng cách, thường do tích tụ bụi bẩn.
• Quá tải, thường do sử dụng không đúng cách.
• Ma sát quá mức, thường do lệch hoặc rung.
• Các sự cố về điện, điển hình là mất cân bằng điện áp, mất pha hoặc điện áp tăng.

3.3 Một vài lỗi trong sản xuất chế tạo hoặc quấn lại motor

• Dây emay quá mảnh, khi quấn lực kéo quá lớn làm rạn lớp sơn cách điện bọc ngoài emay.
• Khi lắp cuộn dây vào rãnh của động cơ điện do dùng búa cao su đập quá mạnh, có những sợi dây đè lên nhau làm trầy xước lớp sơn cách điện.
• Do kích thước rãnh của động cơ điện quá nhỏ, độ rộng không phù hợp làm cho vòng dây lớp trên và lớp dưới chập nhau.
• Chất lượng dây emay không ổn, khi quấn dây lớp sơn cách điện bọc bên ngoài dây emay bị tróc.
• Lực ép dây quá lớn hoặc có sự cố về cơ khí làm tróc lớp sơn cách điện.
• Do chất lượng sơn cách điện chưa tốt, chế tạo cuộn dây không đúng qui cách, khi động cơ điện phát sinh chấn động điện từ do bị ma sát làm cho chất cách điện bị mài mòn.
• Khi tạo khuôn cho cuộn dây của động cơ điện dùng dụng cụ không thích hợp làm cho giữa các vùng dây ép chặt bị xước.
• Khi hàn các mối hàn làm rơi thiếc hàn lên chất cách điện hoặc lên các vòng dây làm chập mạch giữa các tổ dây
• Khi dây cài lắp trong rãnh của động cơ điện không đầy,ngâm tẩm không tốt, hơi ẩm, bụi xâm nhập vào giữa các vòng dây làm cho lớp sơn cách điện bên ngoài dây emay bị rộp lên gây chập mạch giữa các vòng dây.
• Khi cuộn dây quá dài làm cho đầu cuộn dây chạm vào nắp trước hoặc nắp sau motor
• Động cơ điện bị tăng điện áp, quá tải, khởi động đột ngột nhiều lần làm cho giữa các vòng dây quá nóng sinh ra chập điện.
• Cuộn dây của động cơ điện bị ẩm nghiêm trọng, chưa được sấy khô đã đưa vào sử dụng.

4. Cuộn dây motor hỏng khi điện áp tăng đột ngột

4.1 Chu kỳ hoạt động quá nhiều 

Chu kỳ hoạt động quá nhiều của một motor điện là quá trình quay một motor lặp lại việc đóng và mở. 

Dòng điện khởi động của motor thường từ năm đến sáu lần so với dòng điện chạy đầy tải của motor. Hầu hết các motor không được thiết kế để khởi động hơn mười lần trong một giờ. Chu kỳ hoạt động quá nhiều xảy ra khi một motor ở nhiệt độ hoạt động của nó và vẫn ở chu kỳ tắt và mở. điều này sẽ tăng hơn nữa nhiệt độ của motor, làm phá hủy sự cách điện của motor. Các motor được đóng kín toàn bộ có thể chịu đựng tốt hơn so với chu kỳ hoạt động quá nhiều với các motor để mở, bởi vì chúng có thể giữ nhiệt lâu hơn.

Hình 4.1 Motor overcycling xảy ra khi động cơ điện được bật và tắt liên tục

4.2 Điện áp tăng đột ngột

4.2.1 Nguyên nhân

Điện áp tăng đột ngột là bất kỳ điện áp cao hơn bình thường tồn tại tạm thời trong một hoặc nhiều dây nguồn. Tia sét là nguyên nhân lớn gây ra điện áp tăng cao. Sóng tia chớp trên các dây nguồn do việc đánh trực tiếp vào hoặc do điện áp cảm ứng. Năng lượng tia chớp di chuyển theo một trong hai hướng của dây nguồn, rất giống như một làn sóng di chuyển rất nhanh. Sóng điện áp di chuyển này gây nên một sự tăng lên về điện áp lớn hơn trong một thời gian rất ngắn. Điện áp lớn được đưa lên một vài cuộn dây đầu tiên của mô tơ, làm hư lớp cách điện và làm cháy mô tơ.

Hình 4.2 Sự tăng điện áp gây cháy và hở một vài vòng đầu tiên của cuộn dây      

4.2.2 Cách khắc phục

Bộ chống sét lan truyền với điện áp định mức thích hợp và kết nối với đất đảm bảo bảo vệ tối đa. Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền cũng có sẵn. Chúng được đặt trên thiết bị hoặc trong toàn bộ hệ thống phân phối.

Sự tăng điện áp cũng có thể xảy ra từ việc chuyển mạch bình thường của các mạch công suất định mức cao hơn. Chúng có cường độ nhỏ hơn nhiều so với sét đánh và thông thường, không gây ra bất kỳ sự cố nào đối với động cơ. Nên sử dụng thiết bị chống sét lan truyền trên các mạch điện có thiết bị máy tính để bảo vệ các linh kiện điện tử nhạy cảm.

5. Motor tự hỏng sau vài năm không sử dụng

5.1 Hơi ẩm

Hơi ẩm có thể khiến cho các bộ phận kim loại bị rỉ sét và làm cho sự cách điện của motor điện mất đi một số các thuộc tính cách điện của nó. Một motor nguội khi nó được tắt. điều này làm cho không khí ( với hơi ẩm của nó) được hút vào trong mô tơ. Các mô tơ hoạt động hàng ngày sẽ đủ nóng để đưa hơi ẩm bên trong motor ra. Hơi ẩm thường là một vấn đề rắc rối đối với một mô tơ hoạt động ít, hoặc được tắt trong một thời gian lâu.

Bất kỳ motor nào không hoạt động trong một thời gian thường xuyên có chứa một phần tử nung nóng để giữ cho motor khô. Nếu thêm vào một phần tử nung nóng là không thể được, thì một lịch trình bảo trì cho motor có thời gian hoạt động ngắn để giảm bớt sự tạo ra hơi ẩm cho motor. Lịch trình này cũng nên được cân nhắc cho việc lắp đặt motor mới, bởi vì trong một số nhà máy, các motor có thể được lắp một thời gian trước khi nhà máy hoạt động.

5.2 Sức căng dây đai không đúng

Các bộ chuyển động đai cung cấp một sự truyền công suất êm, gọn, và bền, và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghệp. một dây đai phải đủ căng để không trượt, nhưng không quá căng đến nỗi gây quá tải cho các vòng bi của mô tơ.

Độ căng của đai thường được kiểm tra bằng cách đặt một cạnh thẳng từ puly đến puly và đo lượng độ võng tại điểm giữa hoặc bằng cách sử dụng máy thử độ căng. Độ võng của đai phải bằng 1/64 ′ ′ trên mỗi inch của nhịp. 

Nếu lực căng đai yêu cầu điều chỉnh, nó thường được thực hiện bằng cách di chuyển bộ phận truyền động ra xa hoặc gần bộ phận dẫn động. Điều này làm giảm hoặc tăng độ võng. Xem Hình 5.2

Hình 5.2 Độ căng đai thường được kiểm tra bằng cách đo độ võng

5.3 Sự không thẳng hàng và rung động

Sự không thẳng hàng của motor và tải kéo là một nguyên nhân chính gây hư motor. Nếu motor và tải kéo không thẳng hàng thì sẽ gây hư hỏng nghiêm trọng các vòng bi motor, tải, hoặc cả hai có thể xảy ra.

Các trục thiết bị phải được lắp cho thẳng hàng đúng trên tất cả các motor lắp đặt mới và được kiểm tra trong quá trình kiểm tra bảo trì định kỳ. Sự không thẳng hàng thường được sửa chữa bằng cách đặt các miếng chêm dưới chân của mô tơ hoặc thiết bị kéo. Nếu sự không thẳng hàng không thể khắc phục được thì một khớp nối được thiết kế để cho phép một số sự không thẳng hàng có thể được sử dụng. Các khớp nối có thể dược sử dụng trong một số ứng dụng không thẳng hàng bao gồm khớp nối bằng cao su, lò xo mềm, và các loại khớp nối kim loại mềm. 

Các chỗ kết nối bị lỏng. Tất cả các mô tơ tạo ra sự rung động khi chúng quay. Sự rung động này có thể làm lỏng các chỗ nối cơ khí và điện. Các chỗ nối cơ khí lỏng, thường gây ra tiếng ồn và có thể dễ dàng được phát hiện. Các chỗ nối cơ khí lỏng không gây ra tiếng ồn, nhưng gây ra một sự sụt áp đến motor và gây ra quá nhiệt. Luôn luôn kiểm tra các chỗ nối nhiệt và cơ khí khi kiểm tra sửa chữa một motor.

Hình 5.3. Các bộ ghép bù cho sự lệch trục của động cơ điện và tải truyền động