Почему длительная перегрузка асинхронного двигателя является нежелательной - AUTOEXPERTUSA.RU

Почему длительная перегрузка асинхронного двигателя является нежелательной

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Перегрузка — электродвигатель

Перегрузки электродвигателя не допускаются. [1]

Перегрузка электродвигателей приводит к их перегреву, а иногда к выходу из строя. Не обеспечивается своевременная регулировка температуры подаваемого в помещения воздуха в зависимости от температуры наружного воздуха. [2]

Перегрузка электродвигателя — работа его з таком режиме, когда момент сопротивления на его валу от приводимого механизма больше вращающего момента, который может развивать электродвигател. [3]

От перегрузки электродвигателя защищает максимальное токовое реле РТМ ( фиг. Реле нулевого напряжения РН и контакты РН ( между точками 35 — 37) и ККг в командоконтроллере не позволяют осуществлять неправильный пуск электродвигателя, а вынуждают для пуска электродвигателя предварительно устанавливать штурвал командоконтроллера на нулевое положение. [4]

Возможность перегрузки электродвигателя при наибольшей потребляемой компрессором мощности создается, в частности, за счет улучшения его охлаждения, так как наибольшая потребляемая компрессором мощность требуется при работе компрессора в зимнее время, когда температура охлаждающего электродвигатель воздуха или воды значительно ниже их величины, соответствующей номинальной мощности электродвигателя. [5]

Причиной перегрузок электродвигателя может быть высокое давление в конденсаторе или неисправности компрессора. [6]

Режимы перегрузки электродвигателей и причины их возникновения. [7]

При перегрузке электродвигателя этот контакт тепловым реле будет разомкнут и отключит питание катушки пускателя, который, в свою очередь, отключит электродвигатель от сети. [8]

К перегрузке электродвигателей может привести также поступление в машины слишком большого количества хлопка. [9]

При перегрузке электродвигателя , коротком замыкании в обмотках, работе на двух фазах выключатель 13 при помощи тепловой или максимальной защиты отключает электродвигатель от сети. Для того, чтобы при неработающем вентиляторе температура обратной воды Т 5 резко не повышалась, служит соленоидный клапан В, который при остановке двигателя вентилятора прекращает Циркуляцию воды через калорифер. [10]

При перегрузке электродвигателя катушки сильно нагреваются, что приводит к преждевременному выходу электродвигателя из строя. В случае короткого замыкания в цепи электродвигателя, необходимо немедленно его отключить. Устройствами для предохранения электродвигателя от чрезмерных токов являются плавкие предохранители. Отключение двигателя у такого вида предохранителей обеспечивает специальная плавкая вставка. Плавкие предохранители необходимы при очень больших перегрузках, а при токах не более чем в два раза превышающих номинальный, применяют тепловое реле, которое защищает электродвигатель от длительных перегрузок. [12]

При ненормальной перегрузке электродвигателя насосов и нагреве масла следует проверить настройку клапана низкого давления. Следует также проверить, не защемляется ли клапан низкого давления. [13]

При перегрузках электродвигателя по его обмоткам протекает большой ток, который может превысить номинальное значение в два-три раза. Даже небольшие перегрузки ( на 10 — 20 %), но действующие длительно, вызывают недопустимый перегрев обмоток, а в двигателях постоянного тока еще и повышение искрения на коллекторе. При коротком замыкании электрической цепи токи превышают допустимые значения в десятки раз. Повышение напряжения в сети, которое может быть следствием резонансных явлений, опасно для двигателя. При понижении напряжения или при его исчезновении ( например, в результате аварии на линии) электродвигатели также необходимо отключить от сети. Это связано с тем, что, во-первых, при пониженном напряжении двигатель для создания нужного момента потребляет большой ток, опасный для его нормальной работы. Во-вторых, при аварии на линии напряжение исчезает и двигатель останавливается. Когда неисправность будет устранена и напряжение вновь появится, произойдет самозапуск двигателя, который не всегда допустим, особенно если в цепи якоря или ротора имеются специальные пусковые устройства. [15]

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Асинхронные двигатели нормального исполнения предназначены для работы в определенных режимах Номинальные данные двигателей, указанные в паспорт или на заводском щитке машины (мощность, ток, на­пряжение, частота вращения и др.) характеризуют номинальный режим работы. Причем термин «поминальный» применяется ко всем параметрам, относящими к номинальному режиму.

Однако на практике двигатели работают не только в номинальном режиме: допустимые отклонения от номинального режима работы строго регламентируются

Отклонения напряжений питающей сети от номиналь­ного допускаются при длительной работе с номинальной нагрузкой в пределах от +10 до —5%.

При понижении напряжения в пределах 5% и номинальной нагрузке на валу двигателя соответственно воз­растает ток статора электродвигателя свыше номиналь­ного. Увеличиваются тепловые потери в меди статора. Однако, одновременно понижается магнитная индукция за счет уменьшения напряжения. Это приводит к сни­жению потерь в активной стали статора. Суммарные по­тери в статоре (в меди и стали) мало изменяются по сравнению с режимом при номинальном напряжении.

Благодаря этому температура обмотки статора сохра­няется в допустимых пределах.

При снижении напряжения питающей сети более чем на 5% потери в меди обмотки статора уже не могут быть скомпенсированы, возрастают ток и потери в ро­торе. В связи с этим возможно превышение температу­ры обмотки статора свыше допустимых значений.

Для того что­бы этого не произошло, необходимо снизить нагрузку на валу двигателя ниже номинальной в соответствии с ха­рактеристиками машины при изменении напряжения пи­тания.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что вращаю­щий момент двигателя пропорционален квадрату напря­жения. При значительных снижениях напряжения сети вращающий момент может стать меньше момента сопротивления на валу электродвигателя, что приведет к его торможению.

При превышении напряжения питания над номиналь­ным в пределах до 10% наблюдается некоторое допу­стимое увеличение температуры активной стали за счет роста магнитной индукции. Однако в результате уменьшения тока статора снижается нагрев обмотки. Такое повышение напряжения не опасно и для изоляции обмоток. Повышение напряжения более чем на 10% не рекомендуется из-за возможностей повышенного нагрева, активной стали статора.

Отклонения частоты, в питающей сети от номинальной допускаются длительно в пределах ±5% (данный раздел не относится к двигателям подключенных к частотному инвертору где применены специальные методы управления). При уве­личении частоты будет возрастать ток статора, и тем более, чем меньше ток холостого хода данного типа асинхронного электродвигателя.

При снижении частоты у нагруженного двигателя при небольшом токе холостого хода ток статора уменьшается за счет снижения нагрузки на валу. В дальней­шем ток статора возрастает, несмотря на продолжаю­щееся снижение нагрузки. При большом токе холостого хода рост тока статора наблюдается с начала снижения частоты.

Практически допускается кратковременное (не более 2 мин) повышение частоты на 20% сверх наибольшей, указанной на щитке электродвигателя. Это не приводит повреждениям или остаточным деформациям в двигателях.

При одновременном отклонении напряжения и часто­ты в питающей сети от номинальных значений двигатели должны обеспечивать номинальную мощность, если сумма абсолютных значений этих отклонений не превосхо­дит 10%.

Предельно допустимая температура подшипников скольжения не должна превышать 80°С (температура. масла не более 65°С), а для подшипников качения 100°С. , Более высокие температуры допустимы для специальных . подшипников или сортов масла и указываются в технических условиях для конкретных типов двигателей.

Необходимо отметить, что в большинстве случаев, температура подшипников качения значительно ниже. предельно допустимой. Поэтому, если двигатель в течение длительного времени работал в одних и тех же условиях, с одной и той же температурой подшипников, а затем она внезапно увеличилась, это указывает на по­явление дефектов в подшипниках.

Вибрация двигателя не должна превышать следую­щих значений:

Синхронная частота вращения двига­теля, об/мин и ниже
Допустимая амплитуда вибрации под­шипника, мм 0,05 0,10 0,13 0,16

Повышение вибрации сверх допустимой отрицательно сказывается на подшипниках и обмотках двигателя, уве­личивает его износ и расшатывает крепления.

В ряде случаев при сильной вибрации возможны задевание ро­тора за статор, поломка вала, обрывы в обмотках и др.

Кратковременные перегрузки по току статора асин­хронных двигателей мощностью более 0,6 кВт, кроме ма­шин с непосредственным охлаждением, допускаются в пределах до 50% в течение 2 мин, а мощностью до 0,6 кВт — в течение 1 мин. Эти перегрузки допускаются при работе двигателей в нагретом состоянии.

Асинхронные короткозамкнутые двигатели с непо­средственным охлаждением обмоток допускают пере­грузку по току на 50% в течение 1 мин.

Читайте также  Почему глохнет двигатель на ваз 2114

Указанные перегрузки по току двигатели должны выдерживать без остаточных деформаций и поврежде­ний, включая распайку соединений обмоток статора и ротора.

Начальный пусковой ток асинхронного двигателя может превышать номинальный ток в 5,5—7 раз для мощностей от 0,6 до 1000 кВт.

Пусковой ток возникает в обмотке статора двигателя в момент по­дачи на нее напряжения и практически мало снижается, пока происходит разгон до частоты вращения, равной 85—90% номинальной. При частоте вращения, близкой к номинальной, величина тока снижается до номиналь­ной, а при неполной нагрузке на валу — меньше номи­нальной.

Наиболее быстро, за время примерно 2—4 с, запус­каются насосы, кроме мощных питательных насосов, время разбега которых составляет 7—8 с. Механизмы с большими маховыми массами (дымососы, дробилки и др.) запускаются за время примерно 15—20 с.

Минимальный вращающий момент в процессе пуска имеет важное значение, так как от его величины зави­сит возможность запуска двигателя, особенно при больших начальных моментах сопротивления на валу. Мини­мальный момент вращения, развиваемый в процессе разгона трехфазными асинхронными двигателями 0,1 —100 кВт от неподвижного состоя­ния до частоты вращения, соответствующей номинальному моменту, при номинальном напряжении и частоте составляет 0,8—1,5 поминального.

Начальный пусковой вращающий момент, развиваемый трехфазными асинхронными короткозамкнутыми двигателями в указанном диапазоне мощности при неподвижном роторе, установившемся токе, номинальном напряжении и номинальной частоте, должен быть не ме­нее одного-двух номинальных моментов.

Максимальный вращающий момент, развиваемый трехфазными асинхронными двигателями, в установившемся номинальном режиме должен быть равен 1,7—2,2 номинального для мощностей 0,6—100 кВт для короткозамкнутых двигателей защищенного или закрытого обдуваемого исполнения, а также для двигателей с фазным ротором защищенного исполнения.

Аварийные перегрузки электродвигателя

Кроме перегрузок технологического происхождения, могут быть аварийные перегрузки, возникающие по другим причинам (авария в питающей линии, заклинивание рабочих органов, снижение напряжения и др.). Они создают своеобразные режимы работы асинхронного двигателя и выдвигают свои требования к средствам защиты. Рассмотрим поведение асинхронного двигателя в характерных аварийных режимах.

Перегрузки при длительном режиме работы с постоянной нагрузкой

Обычно электродвигатели выбирают с некоторым запасом по мощности. Кроме того, большую часть времени машины работают с недогрузкой. В результате ток двигателя часто значительно ниже номинального значения. Перегрузки возникают, как правило, при нарушениях технологии, поломках, заедании и заклинивании в рабочей машине.

Такие машины, как вентиляторы, центробежные насосы, ленточные и шнековые транспортеры, имеют спокойную постоянную или слабо изменяющуюся нагрузку. Кратковременные изменения подачи материала практически не влияют на нагрев электродвигателя. Их можно не принимать во внимание. Иное дело, если нарушения нормальных условий работы остаются на длительное время.

Большинство электроприводов имеет определенный запас мощности. Механические перегрузки прежде всего вызывают поломки деталей машины. Однако, принимая во внимание случайный характер их возникновения, нельзя быть уверенным, что при определенных обстоятельствах окажется перегруженным и электродвигатель. Например, это может случиться с двигателями шнековых транспортеров. Изменение физико-механических свойств транспортируемого материала (влажность, крупность частиц и т. д.) немедленно отражается на мощности, требуемой на его перемещение. Защита должна отключать электродвигатель при возникновении перегрузок, вызывающих опасный перегрев обмоток.

С точки зрения влияния длительных превышений тока на изоляцию следует различать два вида перегрузок по величине: сравнительно небольшие (до 50%) и большие (более 50%).

Действие первых проявляется не сразу, а постепенно, в то время как последствия вторых проявляются через короткое время. Если превышение температуры над допустимым значением невелико, то старение изоляции происходит медленно. Небольшие изменения в структуре изолирующего материала накапливаются постепенно. По мере возрастания температуры процесс старения значительно ускоряется.

Считают, что перегрев сверх допустимого на каждые 8 — 10°С сокращает срок службы изоляции обмоток электродвигателя в два раза. Таким образом, перегрев на 40°С сокращает срок службы изоляции в 32 раза! Хоть это и много, но обнаруживается оно после многих месяцев эксплуатации.

При больших перегрузках (более 50%) изоляция быстро разрушается под действием высокой температуры.

Для анализа процесса нагрева воспользуемся упрощенной моделью двигателя. Повышение тока вызывает увеличение переменных потерь. Обмотка начинает нагреваться. Температура изоляции изменяется в соответствии с графиком на рисунке. Величина установившегося превышения температуры зависит от величины тока.

Через некоторое время после возникновения перегрузки температура обмоток достигает допустимого для данного класса изоляции значения. При больших перегрузках оно будет короче, при малых — длиннее. Таким образом, каждому значению перегрузки будет соответствовать свое допустимое время, которое можно считать безопасным для изоляции.

Зависимость допустимой длительности перегрузки от ее величины называется перегрузочной характеристикой электродвигателя. Теплофизические свойства электродвигателей разных типов имеют некоторые отличия, также отличаются и их характеристики. На рисунке сплошной линией показана одна из таких характеристик.

Перегрузочная характеристика электродвигателя (сплошная линия) и желаемая характеристика защиты (пунктирная линия)

Из приведенной характеристики можно сформулировать одно из основных требований к защите перегрузок, действующей в зависимости от тока. Она должна срабатывать в зависимости от величины перегрузки. Э дает возможность исключить ложные срабатывания при неопасных бросках тока, возникающие, например, при пуске двигателя. Защита должна срабатывать только при попадании в область недопустимых значений тока и длительности его протекания. Ее желаемая характеристика, показанная на рисунке пунктирной линией, должна всегда располагаться под перегрузочной характеристикой двигателя.

На работу защиты влияет ряд факторов (неточность настройки, разброс параметров и др.), в результате действия которых наблюдаются отклонения от средних значений времени срабатывания. Поэтому пунктирную кривую на графике следует рассматривать как некую среднюю характеристику. Для того чтобы в результате действия случайных факторов характеристики не пересеклись, что вызовет неправильное отключение двигателя, необходимо обеспечить определенный запас. Фактически приходится иметь дело не с отдельной характеристикой, а с защитной зоной, учитывающей разброс времени срабатывания защиты.

С точки зрения точного действия защиты электродвигателя желательно, чтобы обе характеристики были по возможности близки одна к другой. Это позволит избежать ненужное отключение при перегрузках, близких к допустимым. Однако при наличии большого разброса обеих характеристик достигнуть этого невозможно. Для того чтобы не попасть в зону недопустимых значений тока при случайных отклонениях от расчетных параметров, необходимо обеспечить определенный запас.

Характеристика защиты должна располагаться на некотором расстоянии от перегрузочной характеристики двигателя, чтобы исключить их взаимное пересечение. Но при этом получается проигрыш в точности действия защиты электродвигателя.

В области токов, близких к номинальному значению, появляется зона неопределенности. При попадании в эту зону нельзя точно сказать, сработает защита или нет.

Такой недостаток отсутствует у защиты, действующей в функции температуры обмоток. В отличие от токовой защиты она действует в зависимости от причины, вызывающей старение изоляции, ее нагрева. При достижении опасной для обмотки температуры она отключает двигатель независимо от причины, вызвавшей нагрев. Это — одно из главных достоинств температурной защиты.

Однако не следует преувеличивать недостаток токовой защиты. Дело в том, что двигатели имеют определенный запас по току. Номинальный ток электродвигателя всегда ниже того тока, при котором температура обмоток достигает допустимого значения. Его устанавливают, руководствуясь экономическими расчетами. Поэтому при номинальной нагрузке температура обмоток двигателя ниже допустимого значения. За счет этого и создается тепловой резерв двигателя, который в определенной степени компенсирует недостаток тепловых реле.

Многие факторы, от которых зависит тепловое состояние изоляции, имеют случайные отклонения. В связи с этим уточнения характеристик не всегда дают желаемый результат.

Перегрузки при переменном длительном режиме работы

Некоторые рабочие органы и механизмы создают нагрузку, изменяющуюся в больших пределах, как, например, в машинах для дробления, измельчения и других аналогичных операций. Здесь периодические перегрузки сопровождаются недогрузками вплоть до работы на холостом ходу. Каждое увеличение тока, взятое в отдельности, не приводит к опасному росту температуры. Однако, если их много и они повторяются достаточно часто, действие повышенной температуры на изоляцию быстро накапливается.

Процесс нагрева электродвигателя при переменной нагрузке отличается от процесса нагрева при постоянной или слабо выраженной переменной нагрузке. Различие проявляется как в ходе изменения температуры, так и в характере нагрева отдельных частей машины.

Читайте также  Почему троит двигатель дизель

Вслед за изменениями нагрузки изменяется и температура обмоток. Из-за тепловой инерции двигателя колебания температуры имеют меньший размах. При достаточно высокой частоте нагрузки температуру обмоток можно считать практически неизменяющейся. Такой режим работы будет эквивалентен длительному режиму с постоянной нагрузкой. При низкой частоте (порядка сотых долей герца и ниже) колебания температуры становятся ощутимыми. Периодические перегревы обмотки могут сократить срок службы изоляции.

При больших колебаниях нагрузки с низкой частотой электродвигатель постоянно находится в переходном процессе. Температура его обмотки изменяется вслед за колебаниями нагрузки. Так как отдельные части машины имеют разные теплофизические параметры, то каждая из них нагревается посвоему.

Протекание тепловых переходных процессов при изменяющейся нагрузке — явление сложное и не всегда поддается расчету. Поэтому о температуре обмоток двигателя нельзя судить по току, протекающему в данный момент времени. Ввиду того, что отдельные части электродвигателя нагреваются по-разному, внутри электродвигателя происходят перетоки тепла из одной ее части в другие. Может быть и так, что после отключения электродвигателя температура обмоток статора будет расти за счет тепла, поступающего от ротора. Таким образом, величина тока может и не отражать степень нагрева изоляции. Следует также принять во внимание, что при некоторых режимах ротор будет нагреваться более интенсивно, а охлаждаться менее интенсивно, чем статор.

Сложность процессов теплообмена затрудняет контроль нагрева электродвигателя. Даже непосредственное измерение температуры обмоток может при некоторых условиях дать погрешность. Дело в том, что при неустановившихся тепловых процессах температура нагрева различных частей машины может быть разной и измерение в одной точке не может дать истинной картины. Тем не менее по сравнению с другими методами измерение температуры обмотки дает более точный результат.

Повторно-кратковременный режим работы можно отнести к наиболее неблагоприятному с точки зрения действия защиты. Периодическое включение в работу предполагает возможность кратковременной перегрузки двигателя. При этом величина перегрузки должна быть ограничена по условию нагрева обмоток не выше допустимого значения.

Защита, «следящая» за состоянием нагрева обмотки, должна получать соответствующий сигнал. Так как в переходных режимах ток и температура могут не соответствовать друг другу, то защита, действие которой основано на измерении тока, не может выполнять свою роль должным образом.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Почему длительная перегрузка асинхронного двигателя является нежелательной

«Электротехническая энциклопедия » #8
Электронная рассылка для облегчения жизни специалистов-электриков
2006-06-22
Содержание выпуска

Сегодня я хочу поднять одну весьма актуальную тему, а именно влияние параметров качества напряжения на работу асинхронных электродвигателей. При значительном отклонении параметров качества напряжения происходит нарушение их нормальной работы и значительное сокращение срока службы. Вопросы негативного влияния качества напряжения довольно полно раскрыты и систематизированны в статье Михаила Соркинда.

На основе накопленного опыта в ГОСТ установлены допустимые пределы отклонения напряжения. В этих пределах ненормальных явлений обычно не наблюдается. Тем не менее отклонение напряжения на зажимах электроприемников даже в допустимых ГОСТ пределах активно оказывает влияние на потребление реактивной мощности асинхронным электродвигателем, что соответственно, может стать предметом повышенного интереса при проведении энергоаудита и планировании энергосберегающих мероприятий. О влиянии отклонений напряжения на зажимах электродвигателей на энергетическую эффективность цеховых электрических сетей Вы можете прочитать в статье коллектива авторов ГГТУ им. П. О. Сухого.

Асинхронные электродвигатели 0,4 кВ. Аварийные режимы работы

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором (далее по тексту – АД) обычно рассчитаны на срок службы 15–20 лет без капитального ремонта при условии их правильной эксплуатации. Под правильной эксплуатацией АД понимается его работа в соответствии с номинальными параметрами, указанными в паспортных данных электродвигателя. Однако в реальной жизни имеет место значительное отступление от номинальных режимов эксплуатации. Это в первую очередь связано с плохим качеством питающего напряжения и нарушением правил технической эксплуатации: технологические перегрузки, условия окружающей среды (повышенные влажность, температура), снижение сопротивления изоляции, нарушение охлаждения.

Последствием таких отклонений являются аварийные режимы работы АД. В результате аварий ежегодно выходят из строя до 10% применяемых электродвигателей. Например, 60% скважных электронасосных агрегатов выходят из строя чаще одного раза в году. Выход из строя АД приводит к тяжелым авариям и большому материальному ущербу, связанному с простоем технологического оборудования, устранением последствий аварий и ремонтом вышедшего из строя электродвигателя. Простой ремонт электрической машины мощностью до 1 кВт обходится в 5–6 долларов США. Чтобы оценить, во что обойдется ремонт более мощной машины, надо просто умножить эту цифру на мощность двигателя. Помимо этого, работа в условиях, отличных от номинальных, ведет к повышенному энергопотреблению из сети, увеличению потребляемой реактивной мощности.

Совершенно очевидно, что применение надежной и эффективной защиты от аварийных режимов работы значительно сократит количество и частоту аварийных ситуаций и продлит срок службы АД, сократит расход электроэнергии и эксплутационные расходы. Но для того чтобы выбрать эту защиту, необходимо знать, как и от чего необходимо защищать АД, а также специфику процессов, протекающих в нем в случае аварий.

АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ МЕХАНИЧЕСКИЕ АВАРИИ АД

К таким авариям относятся:

деформация или поломка вала ротора;

ослабление крепления сердечника статора к станине;

ослабление опрессовки сердечника ротора;

выплавление баббита в подшипниках скольжения;

разрушение сепаратора, кольца или шарика в подшипниках качения;

поломка крыльчатки, отложение пыли и грязи в подвижных элементах и пр.

Причиной большинства механических аварий являются радиальные вибрации из-за асимметрии питающей сети (т. н. перекос фаз), механические перегрузки на валу электродвигателя, брак комплектующих элементов или допущенный при сборке. До 10% всех аварий АД имеют механическое происхождение. При этом 8% приходится на долю аварий, связанных с асимметрией фаз и только 2% на аварии, связанные с механическим перегрузом. Доля аварий, связанных с браком, мала, и поэтому ее можно не принимать во внимание при настоящем рассмотрении. Оценка вероятностей возникновения механических аварий отсутствует, большая их часть носит скрытый характер и выявляется только после соответствующих испытаний или разборки двигателя. Однако постоянный контроль сетевого напряжения и нагрузки на валу АД позволяет в большинстве случаев свести эту вероятность к минимуму.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АВАРИИ АД

Они в свою очередь делятся на три типа:

сетевые аварии, связанные с авариями в питающей электросети (повышение-понижение напряжения, частоты);

токовые аварии, связанные с обрывом проводников в обмотках статора, ротора или кабеля, межвитковым и междуфазным замыканием обмоток, нарушением контактов и разрушением соединений, выполненных пайкой или сваркой; аварии, приводящие к пробою изоляции в результате нагрева, вызванного протеканием токов перегруза или короткого замыкания;

аварии, связанные со снижением сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения.

СЕТЕВЫЕ АВАРИИ «ПО ГОСТ»

Качество электроэнергии на территории РФ определяет ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». ГОСТ определяет соответствие стандартам целого ряда показателей, в первую очередь таких, как отклонения напряжения и частоты, коэффициент гармонической составляющей четного и нечетного порядка, коэффициенты обратной и нулевой последовательности напряжения и пр.

Из-за аварий на питающих подстанциях, КЗ в распределительных сетях, коммутационных и грозовых возмущений, неравномерности распределения нагрузки по фазам, фактические значения ряда показателей больше допустимых, что ведет к аварийным режимам работы АД. По статистическим данным, до 80% аварий электродвигателя напрямую или косвенно связаны именно с авариями сетевого напряжения. Анализ показателей качества электрической энергии (ПКЭ) относительно условий работы АД показывает, что, например, при уменьшении напряжения в сети возрастает ток статора, что ведет к интенсивному нагреву изоляции АД и сокращению срока службы вследствие ускоренного старения изоляции. Повышение напряжения приводит к увеличению магнитного потока статора, тока намагничивания, нагреву сердечника (вплоть до «пожара» в стали), росту потребляемой из сети реактивной мощности.

Читайте также  Почему в системе охлаждения двигателя повышенное давление

В таблице 1 приведены обобщенные данные о влиянии основных показателей качества электрической энергии на режимы работы асинхронных двигателей.

СЕТЕВЫЕ АВАРИИ «ВНЕ ГОСТ»

Следует отметить, что существует еще несколько типов сетевых аварий, которые происходят наиболее часто, но напрямую ГОСТом не регламентируются, т. к. являются крайними случаями проявления несимметричных режимов работы АД. Это обрыв одной из фаз, нарушение последовательности фаз и «слипание» фаз.

Обрыв фаз, как правило, связан с обрывом жилы питающего кабеля, сгоревшим предохранителем, или отключением автомата в одной из линий, или обрывом самой линии. При соединении обмоток двигателя звездой напряжение в двух фазах делится поровну и составляет половину линейного Uф = Uл / 2, а в третьей отсутствует. Такие режимы приводят к повышенному энергопотреблению из сети, перегреву обмоток статора. Поле из вращающегося превращается в пульсирующее, ток в оборванной фазе будет отсутствовать, в двух других увеличится на 50%. Двигатель не разворачивается даже на холостом ходу.

В некоторых типах двигателей в случае, если обрыв произошел во время работы двигателя, на оборванной фазе генерируется т. н. напряжение «рекуперации», близкое по фазе и амплитуде к сетевому. Двигатель переходит в тормозной режим работы и, если его не отключить, сгорает в течение нескольких минут.

Аварийный режим «слипания» фаз происходит в случае обрыва одной из питающих фаз и замыкании ее со стороны двигателя на другую фазу. При этом одно и то же фазное напряжение подается на две фазы двигателя, на третьей остается в норме. При незначительной амплитудной несимметрии наблюдается значительная фазная несимметрия, приводящая к появлению значительных напряжений обратной последовательности, вызывающих перегрев двигателя и выход его из строя.

Нарушение закрепленной ГОСТом последовательности фаз А-В-С (В-С-А, С-А-В) на любую другую обуславливает реверсивный режим работы – вращение двигателя в другую сторону, что часто недопустимо по условиям технологического процесса, т. к. вызывает вращение приводного механизма в обратную сторону и может привести, помимо аварии самого двигателя, к тяжелым, порой катастрофическим, последствиям.

Постоянный контроль наличия и качества сетевого напряжения, включая гармонический анализ, вычисление действующих или средних значений напряжения до включения двигателя, контроль за его состоянием во время работы АД, в т. ч. за изменениями параметров фазных напряжений, вызванными режимами работы самого двигателя, позволяет избежать возникновения аварийных режимов, предотвратить появление режимов короткого замыкания и токовой перегрузки.

ТОКОВЫЕ АВАРИИ АД

Напряжение на зажимах АД и фазные токи, протекающие по его обмоткам, тесно взаимосвязаны и любые, даже небольшие, изменения сетевого напряжения вызывают изменения фазных токов (см. табл. 1). Для эффективной защиты АД необходимо измерять фазные токи как можно точнее.

Таблица 1

Вид ПКЭ

Услов- ное обозна чение

Предель- но допус тимые нормы

Характер изменения ПКЭ, изменения в работе АД

Почему длительная перегрузка асинхронного двигателя является нежелательной

  • О компании
    • Представители
    • Миссия компании
    • Наши сертификаты
    • Менеджеры компании
    • Баннеры компании
  • Производители
    • Наши поставщики
    • Каталоги производителей
  • Каталог товаров
    • Категории товаров
    • Прайс-листы
    • Статьи
  • Статьи с Видео
    • Электродвигатели
    • Генераторы
    • Стабилизаторы
    • Компрессоры
    • Насосы
    • Станки
    • ИБП
    • Люстры
    • Трансформаторы
    • Инструмент строительный
    • Инструмент садовый
    • Пуско-зарядные устройства
    • Аккумуляторы
    • Бытовые товары
    • Оборудование для ресторанов
  • Акции-Новости
    • Акции
    • Новости
  • Контакты

ICQ консультация по любому электродвигателю:

408-575-712 — Ольга —

Токовые перегрузки электродвигателя.

Основная причина выхода из строя электродвигателя – разрушение изоляции вследствие перегрева.

Температура нагрева двигателя зависит от температуры окружающей среды и характеристик самого электродвигателя. При работе двигателя выделяется тепло, часть которого идет в окружающую среду, а часть на нагрев двигателя. На нагрев двигателя имеют влияние значения теплоотдачи и теплоемкости. В зависимости от температуры окружающей среды и температуры двигателя степень их влияния может быть разной. Если разница в температуре окружающей среды и двигателя небольшая, а выделяемая энергия значительна, то она в основном идет на нагрев магнитопровода статора, медной обмотки, корпуса и ротора, вследствие чего происходит сильный нагрев изоляционных материалов.

Больше проявляется процесс теплоотдачи. Процесс приостанавливается после того, как достигается равновесие между выделенным теплом и теплом которое выделяется в атмосферу. Превышение тока сверх номинального не сразу приводит к аварии. На это требуется некоторое время. Защита не должна отключать двигатель при каждом скачке тока, а только тогда, когда есть опасность быстрого износа изоляции. На нагрев изоляции влияет длительность протекания и величина тока превышающего номинальный. Это зависит от технологического процесса.

В связи с увеличением момента на валу электродвигателя возникает перегрузка. В таких устройствах мощность двигателя меняется, что приводит к постоянному изменению значения электрического тока в двигателе. На валу возникают большие моменты сопротивления, которые создают скачки тока. Такие перегрузки не создают значительного перегрева, т.к. протекают очень быстро. Но если эти процессы очень часто повторяются и протекают достаточно долго, это приводит к критическому нагреву обмотки. Защита должна реагировать только на длительные скачки нагрузки, а не на кратковременные.

В других устройствах возникают небольшие перегрузки, но длительные по времени. Происходит постепенный нагрев обмотки до критического значения температуры. Двигатель обычно имеет запас по нагреву, и несмотря на продолжительность, небольшое превышение значения номинального тока не приведут к возникновению опасной ситуации. В данном случае защита не обязательно должна срабатывать. Т.е. защита должна распознавать критическую перегрузку и не критическую.

Кроме перегрузок технологических, в двигателе возникают и аварийные перегрузки, которые могут быть связаны с заклиниванием движущихся частей оборудования, снижением напряжения и авариями в питающей сети. Это приводит к своеобразным режимам работы и требует другие средства защиты.

Асинхронные электродвигатели выбирают с запасом по мощности. Основную часть времени двигатели работают в недогруженном режиме, ток в двигателе ниже номинала. Перегрузка возникает при поломках, заклинивании механизмов и нарушении технологического процесса. Например, такие агрегаты как ленточные конвейеры, насосы, вентиляторы работают при постоянной нагрузке или нагрузке, которая меняется незначительно. Если подача материала меняется кратковременно, это не влияет на нагрев двигателя. Ими можно пренебречь. Совсем другое дело, если нарушение работы протекает длительный период времени. Подавляющее большинство приводов рассчитывается на запас мощности. К механическим перегрузкам в основном приводят поломки деталей машины. Но эти поломки носят случайный характер и не обязательно, что при этом окажется перегруженным и электродвигатель. К примеру, это может произойти с двигателем транспортеров. Если поменяются свойства материала, который транспортируется, такие как размер частиц, их влажность, это скажется на мощности, которая требуется для перемещения. Защита должна отключить двигатель при возникновении перегрузок, которые вызывают перегрев обмотки.

Если рассматривать влияния длительных превышений тока на изоляцию существует два вида перегрузок: небольшие (до 50%) и большие (более 50%).

Первые проявляются не сразу, а постепенно, вторые проявляются через короткое время. При незначительном превышении температуры над допустимым значением старение изоляции протекает медленно. Изменение структуры изоляции проходит постепенно. Когда температура возрастает, процесс ускоряется. При перегреве обмотки двигателя выше допустимого значения на каждые 8-10 °С происходит сокращение срока службы изоляции в 2 раза. Т.е. при перегреве на 40 °С срок службы изоляции сокращается в 32 раза. Но не смотря на это процесс обнаруживается после многих месяцев работы.

При перегрузке больше 50 % под действием температуры изоляция стареет быстро.

При повышении тока увеличиваются переменные потери. Происходит нагрев обмотки. Через некоторое время температура достигнет значения, допустимого для данного класса изоляции. При малых перегрузках время будет длиннее, при больших – короче. Каждому значению перегрузки соответствует свое допустимое безопасное время перегрева.

Зависимость допустимой длительности перегрузки от ее величины называется перегрузочной характеристикой электродвигателя.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: