Silniki elektryczne to tylko maszyny elektryczne. Urządzenia podobnie jak samochody, sprzęt AGD czy elektronarzędzia nawet należycie serwisowane i czyszczone mogą stwarzać problemy w trakcie użytkowania. Jednym z nich jest np. „doprowadzenia do zwarcia” i tak zwanego „wybijania korków”. Co to może oznaczać?

Samo „wybijanie korków” nie znaczy od razu, że silnik się uszkodził i wymagana jest jego kosztowna naprawa. Bardzo możliwe, że wystarczy tylko jedna wizyta elektryka i problem zostanie rozwiązany i szybko zapomniany. Koszt naprawy też nie musi być wysoki.

Korzystając z silników elektrycznych musimy mieć świadomość, że maszyny elektryczne charakteryzują się zmiennym poborem energii elektrycznej podczas uruchamiania. Silniki elektryczne podobnie jak samochody, by rozpędzić się wymagają zwiększonej ilości energii. Stąd też podczas rozruchu aż do momentu osiągnięcia znamionowych obrotów silnika maszyny charakteryzują się zwiększonym apetytem na energię elektryczną. Możemy to zauważyć np. przygasaniem oświetlenia podczas rozruchu silnika.

Oczywiście rozwój techniki doprowadził do opracowania różnych systemów i technik ograniczania prądów rozruchowych silnika. Techniki te wymagają jednak dodatkowych urządzeń i komplikują mechanizmy sterowania co prowadzi to stosowania tych technik w większych maszynach gdzie prądy rozruchowe są naprawdę wysokie.

Problem pierwszy – prąd rozruchowy

Jak wysokie mogą być prądy rozruchowe? Silniki podczas startu mogą pobierać nawet prąd dochodzący do dziesięciokrotności prądu znamionowego. Wysokie zapotrzebowanie na prąd elektryczny niejednokrotnie może doprowadzić do zadziałania zabezpieczeń w naszych rozdzielnicach. Dlatego też, silniki elektryczne powinny być odpowiednio zabezpieczane.

Jeśli nasze rozdzielnice posiadają wyłączniki nadprądowe to obwody, które zasilają silniki powinny być wyposażone w wyłączniki o charakterystyce typu C. W sytuacji, gdy nasza maszyna zabezpieczona jest bezpiecznikami topikowymi to zalecamy korzystanie z wkładek o charakterystyce aM, które odznaczają się na tle innych wkładek (np. gG) większą zwłoką czasową. Te wkładki zostały zaprojektowane typowo do zabezpieczania silników elektrycznych, a ich stosowanie było już popularne w latach 50.

Pozostańmy jednak przy wyłącznikach nadmiarowo-prądowych czyli popularnych „eskach”. Wyłączniki nadprądowe typu C mają większą zwłokę czasową przy zwiększonym natężeniu prądu. Co to znaczy? Otóż typowe wyłączniki w instalacjach elektrycznych posiadają charakterystykę typu B co oznacza, że zabezpieczenia powinno zadziałać w przedziale 3-5 krotności wartości zabezpieczenia. Dla wyłączników typu C prąd wyzwalania mieści się w granicach od 5 do 10 krotności prądu znamionowego.

Co się stanie zatem gdy silnik np. o prądzie znamionowym 10A, gdzie prąd rozruchowy podczas startu może dochodzić nawet i do 100 Amperów zabezpieczymy wyłącznikiem B10?

Zasymulujmy:

B10 – prąd znamionowy wyłącznika to 10 Amperów. Próg wyzwolenia zwarciowego tego wyłącznika to od 30 do 50 Amperów.
Wyzwolenie zwarciowe wyłącznika = Prąd znamionowy * Krotność
Prąd znamionowy = 10A
Krotność = od 3 do 5

Podstawmy do wzoru:
Minimalne wyzwolenie = 10A * 3 = 30A
Maksymalne wyzwolenie = 10A * 5 = 50A

Na podstawie powyższych obliczeń, możemy zauważyć, że wyłącznik o charakterystyce B10 może natychmiast wyłączyć silnik przy poborze 30 Amperów. Dzieje się tak ponieważ od 30 Amperów wyłącznik uważa że dochodzi do zwarcia.

Co się stanie gdy zastosujemy wyłącznik o charakterystyce C, którego krotność wyzwolenia wynosi od 5 do 10? Spójrzmy:

Do znanego już nam wzoru:
Wyzwolenie zwarciowe wyłącznika = Prąd znamionowy * Krotność
Gdzie:
Prąd znamionowy = 10A
Krotność = od 5 do 10
Postawmy:
Minimalne wyzwolenie = 10A * 5 = 50A
Maksymalne wyzwolenie = 10A * 10 = 100A

Ostatecznie widzimy, że wyłącznik może zadziałać w przedziale od 50 do 100 Amperów. Zatem wyłączniki o charakterystyce typu C są bardziej odporne na niechciane wyłączenia silnika elektrycznego podczas rozruchu.

Oczywiście w analizowanym przypadku również i aparat o symbolu C10 może wyłączyć silnik podczas rozruchu. Jest to przypadek tylko do analizy i zobrazowania sytuacji. W normalnych warunkach silnik o prądzie znamionowym równym 10 Amperom powinien być zabezpieczony wyłącznikiem trzynasto lub szesnasto amperowym i przewodem/kablem, który jest w stanie przenieść takie natężenie prądu elektrycznego.

Problem drugi – wilgoć

Popularny zwrot „Robienie zwarcia” jest pojęciem bardzo ogólnym. Wiele osób myli zwarcie np. nieskuteczną izolacją obwodu i zadziałaniem wyłącznika różnicowo-prądowego. Zadziałanie takiego wyłącznika nie przeważa od razu o konieczności przezwojenia silnika. Obecnie silniki elektryczne w maszynach współpracują z automatyką sterowniczą. Być może to właśnie tam pojawił się upływ prądu, który zostaje „zauważony” przez nasz wyłącznik różnicowo-prądowy.

Jeśli jednak jesteśmy pewni, że to sam silnik jest genezą naszego problemu należy go bezwzględnie odłączyć od sieci i oddać do warsztatu zajmującego się naprawą silników. Pracownicy warsztatu ocenią na podstawie badań, pomiarów i oględzin czy silnik należy jedynie osuszyć czy poddać przezwajaniu.

Problem trzeci – sparciałe przewody

Stare, sparciałe przewody to problem wielu leciwych, przepracowanych silników. Jak wiadomo uzwojenie silnika to przeważnie drut miedziany rzadziej aluminiowy pokryty lakierem izolacyjnym. W większości silników pomiędzy uzwojeniem stojana, a kostką połączeniową biegną przewody w izolacji. Izolacja ta najczęściej jest wykonana z silikonu lub gumy. Ząb czasu oraz wilgotne, zmienne warunki atmosferyczne prowadzą do sparcenia izolacji i jej obkruszenia. Jeśli przewody te są odsunięte od siebie to ich naturalną izolacją staje się powietrze. Jednak duża zawartość wilgotności lub drgania podczas pracy silnika mogą prowadzić do zwarcia tych przewodów i zadziałania bezpieczników. Przewody te pozbawione izolacji przez naturalne starzenie lub jeśli już gołym okiem widać, że są sparciałe należy bezwzględnie wymienić. Zadanie to powinno zostać powierzone specjalistom, ponieważ zabieg ten ingeruje w uzwojenie silnika. Specjaliści za pomocą specjalnych narzędzi wymienią uszkodzone przewody i odpowiednio zabezpieczą uzwojenie stojana, w które zaszła ingerencja.

Problem czwarty – uszkodzona kostka połączeniowa

Problem uszkodzonej kostki połączeniowej jest jednym z bardzo rzadkich, ale jednak możliwych usterek silników elektrycznych. Kostki przyłączeniowe starszego typu wykonane np. z ebonitu na wskutek uszkodzeń mechanicznych oraz elektrycznych mogą uszkadzać się po przez mikropęknięcia. Do uszkodzeń tych dochodzi naturalnie poprzez upływ czasu. Wiele materiałów izolacyjnych traci swoje parametry poprzez gromadzenie w sobie wody. Jest to naturalne starzenie się materiału. Zgromadzona w mikroskopijnych szczelinach wilgoć może doprowadzać do zwarć miedzy poszczególnymi fazami. To skutkuje zadziałaniem zabezpieczeń. Usterka ta, nie jest trudna do zlokalizowania, jednak brak widocznych uszkodzeń może zostać zignorowana przez niedoświadczonych specjalistów.

Problem piąty – uszkodzone uzwojenie

Uszkodzone uzwojenie to myśl jakiej żaden użytkownik nie chce doświadczyć. Przepalone, uszkodzone uzwojenie prowadzi do szybkiej śmierci silnika i wymaga poddania go naprawie. Naprawa takiego uzwojenia jest możliwa tylko w specjalistycznym warsztacie, który zajmuje się przezwajaniem silników elektrycznych. Fachowa naprawa polegająca na wymianie uzwojenia w silniku prowadzi do długoletniej pracy maszyny. Oczywiście jeśli będzie należycie serwisowana. Osoby, pracujące nad zachowaniem odpowiedniej kondycji maszyny będą regularnie wymieniać łożyska oraz nie będzie on przeciążany, a z kolei automatyka zabezpieczająca będzie (o ile w ogóle jest obecna) w pełni sprawna.