Какие токи перегрузки двигателя допустимые

Влияние токовых перегрузок на электродвигатели

Токовые перегрузки электродвигателей – основная причина их выхода из строя. Чаще всего они приводят к перегреву изоляции, что ускоряет ее разрушение. На температуру нагрева обмоток движка влияют:

  • окружающая среда;
  • теплотехнические характеристики мотора (теплопотеря и теплоемкость).

Вырабатываемое двигателем тепло частично расходуется на нагрев обмоток, остаток тепла выделяется во внешнюю среду. При незначительной разнице температур окружающей среды и мотора и большом объеме производимой энергии основную ее часть поглощает обмотка, сталь ротора и статора, корпус агрегата и другие его узлы. Это приводит к ускоренному росту температуры изоляции. Чем больше нагрев – тем больше теплоотдача, поэтому оптимальное соотношение температур устанавливается в момент, когда количество выделяемого тепла примерно равно количеству тепла, поглощаемого внешней средой.

Поскольку требуется достаточно большое время на то, чтобы ротор и статор нагрелись до предельной температуры, повышение тока, превосходящее допустимое значение, приводит к возникновению аварийной ситуации не сразу. Исходя из этого, защита рассчитывается таким образом, чтобы она не реагировала на малейшее превышение тока, а отключала двигатель только в случае опасности скорого износа изоляции.

На нагрев изоляции в большой степени влияют такие параметры, как длительности и величина протекания токов больше номинального значения, зависящие от характера технологических процессов.

Перегрузки электродвигателей могут быть вызваны разными причинами, которые мы рассмотрим ниже.

Перегрузки технологического происхождения

Они обычно вызваны периодически происходящим увеличением момента на валу рабочего устройства (станка, установки), мощность двигателя которого постоянно изменяется. Броски тока провоцируются кратковременными большими моментами сопротивления (они возникают периодически). Так как обмотки двигателя имеют достаточно большую тепловую инерцию, перегрев возникает не сразу, а после неоднократных и длительных перегрузок. Поэтому защита должна включаться не при кратковременных нагрузках, а при опасном нагреве агрегата.

В машинах определенного типа возникают длительные, но сравнительно небольшие нагрузки. При этом происходит постепенный нагрев обмоток движка до близкой к предельно допустимому значению температуры. Поскольку электродвигатель подбирается с запасом по нагреву, такие незначительные превышения показателя тока даже продолжительного действия не приводят к возникновению опасной ситуации. Отключения механизма в этом случае не происходит, так как защита «определяет» перегрузку такого характера как неопасную.

Аварийные перегрузки

Причиной аварийных перегрузок могут быть:

  • аварии на питающей линии;
  • резкое снижение напряжения;
  • заклинивание рабочих узлов агрегата и т.д.

Выбор средства защиты в этих случаях зависит от режима работы асинхронного двигателя. Ниже мы перечислим основные типы аварийных режимов.

Длительный режим работы с постоянной нагрузкой. В этом случае перегрузки возникают при:

  • поломках;
  • нарушениях технологии эксплуатации;
  • заклинивании или заедании узлов рабочего устройства.

При отсутствии этих факторов возможность перегрузки очень низка, так как, покупая электродвигатель, обычно выбирают модель с достаточным запасом мощности, и агрегат работает с недогрузкой (когда ток движка намного ниже номинального значения) большую часть времени.

С постоянной или слабо изменяющейся нагрузкой работают центробежные насосы, вентиляторы, шнековые и ленточные транспортеры и т.д. В этих устройствах нагрев двигателя практически не изменяется при кратковременных изменениях подачи материала. Если же механизм работает с нарушением нормальных условий длительное время, перегрузки могут оказать пагубное влияние на состояние обмоток.

Поломка деталей провоцируется прежде всего механическими перегрузками. Определить, при каких обстоятельствах электродвигатель окажется перегруженным, не представляется возможным, так как характер возникновения поломок такого рода случаен. Например, перегрузка может возникнуть при изменении физико-механических свойств транспортируемых материалов (размер частиц, влажность и т.п.) – когда вследствие этих изменений требуется большая мощность на их перемещение. Двигатель отключается защитой при перегрузках, которые могут вызвать опасный перегрев обмоток.

Главное требование к защите от перегрузок – ее срабатывание только при недопустимых значениях тока и определенной длительности его протекания. Ложные срабатывания (например, при пуске движка) должны быть исключены. Наряду с токовой защитой на агрегат устанавливается защита, действующая в функции температуры обмоток. Независимо от причины нагрева она отключает двигатель, когда температура обмоток достигает опасной величины.

Читайте также:  Если в бензин добавить ацетон что произойдет с двигателем

По влиянию длительных превышений тока перегрузки подразделяются на небольшие и большие. Последствия первых проявляются постепенно, но по мере увеличения температуры процесс разрушения изоляции намного ускоряется. При перегреве на 10 градусов срок службы изоляции обмоток сокращается вдвое, но последствия можно обнаружить только после нескольких месяцев эксплуатации. Перегрузки второго типа разрушают изоляцию очень быстро.

Переменный длительный режим работы. Рабочие узлы машин для измельчения и дробления и других подобных устройств создают изменяющуюся в больших пределах нагрузку. При таком режиме перегрузки могут чередоваться с недогрузками и работой вхолостую. Если увеличение тока происходит часто, оно носит накопительный характер, что приводит к разрушению изоляции.

Колебания температуры обмотки практически незаметны, если частота нагрузки высокая, но их амплитуда гораздо больше при низкой частоте нагрузки (сотые доли герца).

Изменение нагрузки моментально влечет за собой изменение температуры обмоток. Из-за разницы теплофизических параметров отдельных частей устройства их нагрев неравномерен, и внутри механизма происходит переток тепла из одних узлов в другие. Температура обмоток статора может расти даже после отключения двигателя за счет тепла, передающегося от ротора. То есть, в этом случае степень нагрева изоляции зависит не только от величины тока, но и от тепловых свойств узлов машины.

Контролировать нагрев электродвигателя достаточно трудно из-за сложности процесса теплообмена, но более или менее точный результат можно получить путем измерения температуры обмотки (но и тут возможна некоторая погрешность).

Повторно-кратковременный режим работы. Он считается самым неблагоприятным для сохранности изоляции обмотки, поскольку кратковременная перегрузка электродвигателя происходит при каждом включении в работу. Защита часто не справляется со своей ролью, так как ее действие основано на измерении тока, а в переходных режимах температура и ток часто не соответствуют друг другу.

Влияние на электродвигатели токовых перегрузок – сложное явление, изучение которого требует основательного подхода и тщательных расчетов.

Источник

Допустимые режимы работы электродвигателей .Их обслуживание

В установках собственных нужд электростанций возникают отклонения напряжения, частоты и других параметров питающей сети от номинальных значений. Рассмотрим возможные и допустимые изменения номинальных значений и их влияние на работу электродвигателя.

При номинальной нагрузке электродвигателя допускается отклонение напряжения от номинального значения в пределах +10 и — 5%. При повышении напряжения увеличиваются намагничивающий ток и потери активной стали, что приводит к перегреву сердечника и обмотки статора. Работа электродвигателя при напряжении выше 110% номинального не рекомендуется. При уменьшении напряжения ниже 95% номинального повышаются скольжение и потери в роторе, а также повышается ток в статоре, вызывая увеличенный нагрев обмотки статора. Вращающий момент электродвигателя пропорционален квадрату напряжения, поэтому при значительном снижении напряжения резко уменьшается перегрузочная способность и может наступить состояние «опрокидывания» электродвигателя с возможным переходом его в режим короткого замыкания (при п — =0 об/мин). Поэтому при уменьшении напряжения ток статора не должен превышать 105% номинального значения, что уменьшает мощность двигателя на валу. Ниже приводится зависимость тока статора от напряжения в процентах от номинального значения:

Напряжение статора 110 105 100 95 90 85 80

Ток статора 90 95 100 105 105 105 105

При изменении частоты в пределах (50±2,5) Гц электродвигатель может быть нагружен до номинальной мощности. Работа электродвигателя при частоте, лежащей вне этих пределов, не допускается.

При одновременном отклонении напряжения и частоты от номинальных значений допускается работа

электродвигателя с номинальной нагрузкой, если сумма абсолютных процентных значений этих отклонений не превышает 10%.

В соответствии с ГОСТ 183-74 допускается кратковременная перегрузка по току на 50% в течение 1 мин для электродвигателя с непосредственным охлаждением обмоток. Не допускается работа электродвигателя при исчезновении напряжения на одной из фаз.

Читайте также:  Как можно утеплить двигатель ваз 2107

Для всех режимов работы при номинальной частоте вращения удвоенная амплитуда колебаний не должна превышать 50 мкм во всех направлениях.

Представление о тепловом состоянии электродвигателя дает разность температур входящей и выходящей охлаждающей воды, контролируемых ртутными термометрами. Ниже приведены допустимые значения мощности электродвигателя в процентах от номинального значения при изменении температуры входящей в электродвигатель воды при номинальном ее расходе:

Температура входящей в электродвигатель воды, °С 50 45 40 35 30 и ниже

Мощность двигателя 90 100 102 105 105

Максимальная температура обмотки статора, измеренная терморезисторами, не должна превышать + 120°С. Расход охлаждающего конденсата через неподвижный ротор (при п=0 об/мин) должен быть не менее 35 м3/ч при давлении перед ротором 2 кгс/см2 (196 кПа). Во время работы электродвигателя при п = 2960 об/мин расход охлаждающего конденсата через ротор должен быть 40 м3/ч при давлении на входе 4 кгс/см2 (392 кПа). Давление конденсата на входе в статор должно быть не выше 5 кгс/см2 (490 кПа) при расходе не менее 5 м3/ч.

При уменьшении расхода воды через ротор и статор соответственно (менее 35 и 4,5 м3/ч) должна включаться световая сигнализация.

При прекращении подачи конденсата в ротор электродвигателя допускается работа его при номинальной нагрузке не более 3 мин, а при прекращении подачи в статор — не более 4 мин, после чего электродвигатель должен быть отключен от сети.

При эксплуатации воздухоохладителя ВПТ-108-1000 необходимо соблюдать следующие условия:

не допускать в теплообменивающихся средах (воде и воздухе) химически активных веществ, способствующих разрушению « самопроизвольному коррозионному растрескиванию охлаждающих трубок;

снабжать воздухоохладитель технической водой; не допускать резких колебаний температуры воды и воздуха, приводящих к нарушению нормального режима работы воздухоохладителя; температурный контроль работы воздухоохладителя осуществляется с помощью ртутных термометров, установленных на сливном и нагнетательном трубопроводах; разность температур охлажденного воздуха и входящей в воздухоохладитель воды не должна превышать +7°С; резкое увеличение этого перепада свидетельствует о малом расходе воды через охладитель;

при отпотевании снижать расход воды в соответствующих пределах; при низких температурах охлаждающей воды можно применять рециркуляцию, т. е. смешивать подогретую в воздухоохладителе воду с некоторым количеством холодной воды; такая схема водоснабжения позволяет иметь практически любую температуру воды и предотвращает отпотевание;

систематически проводить химический анализ воды и очистку ее от вредных примесей и взвешенных частиц; не допускать эксплуатацию воздухоохладителя с охлаждающими трубками, не заполненными водой; выпускать воздух следует через отверстия с пробками, расположенные в верхней части водяной камеры;

выпуск воды из внутренней полости производить через отверстия с пробками, расположенные в нижней части водяной камеры охладителя.

Количество масла, протекающего в единицу времени через каждый подшипник, должно быть отрегулировано с помощью специальных диафрагм или изменением давления масла таким образом, чтобы перегрев масла не превышал 15 — 20°С.

Температура подшипников не должна превышать 80°С, а температура горячего масла, измеренная на сливном патрубке, должна быть не выше 65°С.

Температура масла, подводимого к подшипникам, должна быть от 35 до 45°С; при пуске электродвигателя — не менее 25°С.

При эксплуатации электродвигателя сопротивление изоляции обмотки статора не нормируется. О ее состоянии судят по результатам систематического измерения сопротивления изоляции в горячем состоянии, сопоставляя их с данными предыдущих измерений абсолютных значений R60 и коэффициента абсорбции R60/R15.

Источник

Какие токи перегрузки двигателя допустимые

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.

Читайте также:  Ниссан жук технические характеристики двигателя

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.

Источник

Adblock
detector