Hoe kan ik schade aan wikkelingen bij elektromotoren herkennen én voorkomen?

Hoe kan ik schade aan wikkelingen bij elektromotoren herkennen én voorkomen?

 

 

Elektromotoren vormen de basis van veel industriële processen. Ze zorgen er bijvoorbeeld voor dat machines werken, ze pompen vloeistoffen of zorgen voor ventilatie. 

Een belangrijk onderdeel van elke elektromotor is de wikkeling. Deze bestaat uit een serie koperen draden die verantwoordelijk zijn voor het opwekken van het elektromagnetische veld dat de motor aandrijft. Schade aan deze wikkelingen, variërend van kleine slijtageplekken tot kortsluitingen, kan leiden tot problemen zoals verlies van vermogen, oververhitting of zelfs motoruitval. 

Wij laten je zien wat er met de wikkeling van een motor kan gebeuren en helpen je de oorzaak van de storingen te identificeren. Uiteraard komt je ook te weten welke maatregelen jij kunt nemen om deze storingen te voorkomen.


Hoe ontstaat wikkelingenschade?

Thermische overbelasting

Thermische overbelastingen zoals oververhitting zijn een van de meest voorkomende oorzaken van wikkelingenschade. Bij oververhitting draait de motor te lang onder een zware belasting en loopt de temperatuur te hoog op. Hierdoor kan de isolatie van de wikkelingen beschadigen en ontstaan kortsluitingen. Thermische overbelasting ontstaat ook bij het gebruik van een verkeerde spanning of het laten draaien van de motor buiten de aanbevolen snelheid.

 

Elektrische storingen

Elektrische storingen als gevolg van bijvoorbeeld blikseminslag of problemen in de stroomvoorziening kunnen de isolatie aantasten en de wikkelingen beschadigen. Een ongebalanceerde belasting waarbij één fase meer spanning ontvangt dan de andere resulteert in een ongelijke belasting van de wikkelingen en kan leiden tot storingen.

 

Verontreinigingen

Stof, vocht, olie en chemicaliën kunnen de isolatie van de wikkelingen aantasten. In industriële omgevingen met veel vervuiling kan dit een serieus probleem vormen, vooral als de motor niet goed is afgedicht. Dit kan leiden tot corrosie of kortsluiting.

 

Mechanische schade

Trillingen kunnen aanzienlijke schade aan elektrische motoren veroorzaken. In onze werkplaatsen zien wij regelmatig dat lagers hierdoor uitvallen.
Trillingen kunnen verschillende oorzaken hebben, een slechte uitlijning van de motor of onbalans in de rotor kan bijvoorbeeld al aanzienlijke trillingen veroorzaken. Daarnaast kunnen externe factoren, zoals de trillingen van nabijgelegen machines, van invloed zijn op de slijtage van onderdelen.

 

Hoe ziet wikkelingenschade eruit?

De onderstaande afbeeldingen laten je zien wat er met de wikkelingen van een elektromotor kan gebeuren en helpen je om de oorzaak van storingen te herkennen.

Beschadiging van de isolatie door verontreinigingen, slijtage of spanningsschommelingen:

voorbeelden wikkelingschade

voorbeelden wikkelingschade


1. Kortsluiting tussen de wikkelingen.
2. Kortsluiting in de wikkelingen.
3. Kortsluiting op de kopse kant groefbaan.
4. Kortsluiting in de groefbaan.
5. Kortsluiting in de aansluitkabel.
6. Kortsluiting tussen de fasen.
7. Verbranding door piekspanningen (frequentieregelaar).

Deze schade bij foto 1 t/m 6 is vaak een gevolg van de 'zwakke plekken' in het isolatiesysteem of van kleine beschadigingen bij de productie. Bij normaal gebruik levert dit geen probleem op maar in het geval van piekspanning/overstroom wordt de isolatie te veel belast. Dit kan het begin zijn van een kleine sluiting die op termijn tot een sluiting kan uitgroeien waardoor de motor uitvalt.
Zorg bij het toepassen van een frequentieregelaar voor de juiste instelling en let hierbij op dat de schakelfrequentie past bij wat de motor mag hebben. 


Verbranding van de isolatie door overbelasting, over- of onderspanning, te veel start/stops of rotorblokkering:

voorbeelden wikkelingschade


8. Verbranding in de fasen door overbelasting.
9. Verbranding door statorblokkering of te veel start/stops.

De schade bij foto's 8 en 9, een volledig verbrandde en gesmolten isolatie, is een vaak voorkomend probleem. Een juiste en goed ingestelde overstroombeveiliging kan dit voorkomen. (Stel deze in iets boven de opgenomen stroom in normaal bedrijf en bij voorkeur niet de maximale stroom die op het typeplaatje staat vermeld).
Zitten er PTC's of temperatuurcontacten (Klixons) in de motor? Gebruik deze dan ook.


Uitval door o.a. defecte zekering, een defecte contactor, een onderbroken stroomvoorziening of onjuiste aansluitingen:

voorbeelden wikkelingschade


10. Fasestoring bij een sterschakeling.
11. Fasestoring bij een driehoekschakeling.
12. Fasestoring als gevolg van een ongelijke spanning tussen de fasen.

Bij foto's 10 en 11 heeft de motor door een spanningsuitval op een fase op 2 fasen gelopen. Hierdoor is een deel van de spoelen verbrand en ziet het andere deel er nog goed uit.
Bij een motor die in 'ster' is geschakeld zal bij het wegvallen van 1 fase de motor in veel gevallen blijven draaien en loopt de stroom door de andere 2 fasen. Deze 2 fasen kunnen de stroom niet aan, waardoor de motor te veel opwarmt en zal  verbranden. In dit geval is dan ongeveer 2/3 van de wikkelingen beschadigd.
 

verbranding bij sterkschakeling wikkelingschade


Bij een motor in 'driehoek' schakeling gebeurt hetzelfde maar blijft de stroom door 1 fase lopen. Deze zal nog sneller opwarmen en verbranden.  Hierbij beschadigt ongeveer 1/3 van de wikkelingen.

verbranding bij driehoekschakeling wikkelingschade


Bij de storing van foto 12 is het belangrijk om te beseffen dat een verschil van 1% in spanning al kan leiden tot een onbalans in de stroom van 6 tot 10%!

Advies: is de motor gerepareerd of vervangen na uitval? Controleer dan altijd de stroomvoorziening en meet met een ampèretang of de motor op elke fase gelijke stromen opneemt. Dus niet alleen nagaan of er spanning is maar daadwerkelijk stroom meten.

Hoe voorkom je wikkelingenschade?

Het voorkomen van wikkelingschade begint met regelmatige inspectie en onderhoud van de motoren. Door regelmatige inspectie, goed onderhoud en het inzetten van conditiebewakingsoplossingen kun je de levensduur van motoren optimaliseren en kostbare stilstandtijd voorkomen.
Hier zijn enkele adviezen om schade te voorkomen: 

 

Regelmatig onderhoud en inspectie 

Zorg ervoor dat je regelmatig inspecties uitvoert om signalen van slijtage, beschadigde isolatie of loszittende onderdelen in kaart te brengen. Het vroegtijdig opsporen van potentiële problemen kan je kostbare reparaties besparen en stilstandtijd voorkomen. Belangrijk is dat de motor goed uitgelijnd en gebalanceerd is, en dat de trillingen binnen de toegestane limieten blijven. Hierbij kun je natuurlijk ook gebruik maken van conditiebewakingsoplossing zoals Axios van SKF  of OPTIME van Schaeffler

Controller de motor regelmatig op oververhitting en zorg ervoor dat de koelsystemen goed werken. Goed werkende ventilatie en koeling kunnen helpen om de temperatuur binnen veilige grenzen te houden. Ook kunnen de hiervoor genoemde conditiebewakingsoplossingen jou hierbij helpen. 

 

Bescherming tegen elektrische storingen 

Bescherm de motor tegen spanningspieken door het installeren van overspanningsbeveiligingen zoals een motorbeveiligingsschakelaar. Stel deze in op de opgenomen stroom en niet op de maximaal toelaatbare stroom die je op het typeplaatje terug kunt vinden.
Zorg ook voor een goede aarding om elektrische storingen te voorkomen. En selecteer het juiste motorvermogen die bij de belasting en gebruik van de motor past. 

Bescherming tegen verontreiniging 

Zorg ervoor dat je de motor in een schone, droge omgeving plaatst. Is dit vanwege de omstangheden niet mogelijk? Bescherm dan de motor tegen stof, vocht en andere verontreinigingen door de motor te voorzien van de juiste afdichtingen en coating. De mate van bescherming is genormaliseerd in een IP-norm. Meer over deze IP-norm lees je in ons kennisartikel "Hoe bepaal ik de juiste IP beschermingsgraad van een elektromotor?"
Wil je meer weten over coatings? Lees dan ons kennisartikel over coatingsclassificaties.