Меню

Двигатель берет ток больше номинального значит машина

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

  • главная
  • инфо
  • блог
  • словарь электромеханика
  • электроника
  • крюинговые компании
    • Одесса/Odessa
    • Николаев/Nikolaev
  • Обучение
    • Предметы по специальности
      • АГЭУ
      • АСЭЭС
      • Диагностика и обслуживание судовых технических средств
      • Мехатронные системы
      • Микропроцессоры
      • Моделирование электромеханических систем
      • МПСУ
      • САЭП
      • САЭЭС
      • СДВС
      • СИВС
      • Силовая электроника
      • Судовые компьютерные ceти
      • СУЭ и ОСУ
      • ТАУ
      • Технология судоремонта
      • ТЭП
      • ТЭЭО и АС
    • Общие предметы
      • Безопасность жизнедеятельности
      • Высшая математика
      • Ділова українська мова
      • Интеллектуальная собственность
      • Культурология
      • Материаловедение
      • Охрана труда
      • Политология
      • Системы технологий
      • Судовые вспомогательные механизмы
      • Судовые холодильные установки
    • I курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • II курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • III курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • IV курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • V курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
  • Теория
    • английский
    • интернет-ресурсы
    • литература
    • тематические статьи
  • Практика
    • типы судов
    • пиратство
    • видеоуроки
  • мануалы
  • морской словарь
  • технический словарь
  • история
  • новости науки и техники
    • авиация
    • автомобили
    • военная техника
    • робототехника

01.02.2013

Неисправности электрических машин постоянного тока

1. Генератор не возбуждается

Причина неисправности:

а) Генератор размагничен (потерял остаточный магнетизм)
б) Неправильное соединение параллельной обмотки возбуждения с якорем
в) Обрыв или плохой контакт в цепи обмотки возбуждения
г) Щетки смещены с нейтрального положения
д) Большое переходное сопротивление между коллектором и щетками
е) Неправильное чередование полярности главных полюсов вследствие неправильного соединения катушек
ж) Параллельная обмотка имеет соединение с обмоткой дополнительных полюсов или с последовательной обмоткой; параллельная обмотка зашунтирована
з) Межвитковое соединение в секции обмотки якоря, короткое замыкание одной или нескольких секций, соединение обмотки якоря с корпусом в двух местах
и) Шунтовой регулятор неправильно включен в цепь возбуждения
к) Обрыв или плохой контакт в цепи возбуждения, загрязнение контактов регулятора

Принимаемые меры:

а) Намагнитить машину от постороннего источника постоянного тока. Проверить полярность
б) Изменить полярность обмотки возбуждение
в) Проверить исправность цепи возбуждения
г) Установить щетки в нейтральное положение по заводской метке на траверсе
д) Очистить коллектор, проверить величину нажатия щеток
е) Проверить полярность главных и дополнительных полюсов, соединить параллельные обмотки согласно заводской схеме
ж) Проверить сопротивление изоляции параллельной обмотки относительно корпуса, дополнительных полюсов и последовательной обмотки. Устранить найденное соединение
з) Тщательно осмотреть коллектор, удалить заусенцы. Проверить и устранить замыкание «петушков». Если замыкание имеет место в самой обмотке якоря, определить по обгоранию коллекторных пластин неисправные секции и отсоединить их
и) Проверить по схеме соединение шунтового регулятора с генератором и произвести необходимое присоединение
к) Отыскать обрыв или плохой контакт и устранить повреждение. Осмотреть и очистить регулятор возбуждения

2. Генератор на холостом ходу дает напряжение ниже номинального

Причина неисправности:

а) Частота вращения первичного двигателя ниже номинальной
б) Неправильное положение маховичка регулятора возбуждения
в) Межвитковое или короткое замыкание в одной или нескольких катушках параллельной обмотки возбуждения
г) Обрыв или плохой контакт в обмотке якоря или «петушках»
д) Неправильное положение щеток относительно нейтрали
е) Неправильное соединение катушек параллельной обмотки
ж) Увеличение зазора под главными полюсами

Принимаемые меры:

а) Довести частоту вращения первичного двигателя до номинальной
б) Установить маховичок регулятора возбуждения в нужное положение
в) Проверить вольтметром напряжение на зажимах отдельных катушек. Неисправные катушки заменить
г) Осмотреть пайку соединений обмотки якоря с пластинами коллектора. Плохие пайки перепаять. В случае обрыва проводов внутри обмотки якоря найти поврежденную секцию и отсоединить ее; при первой возможности заменить
д) Установить траверсу на нейтраль
е) Проверить чередование полярности катушек параллельной обмотки и при необходимости пересоединить их
ж) Установить правильный зазор по формуляру машины

3. Генератор на холостом ходу дает напряжение ниже номинального

Причина неисправности:

а) Последовательная включена встречно
б) Генератор перегружен
в) Щетки сдвинуты с нейтрали

Принимаемые меры:

а) Проверить правильность включения последовательной обмотки. Неправильно соединенные концы обмотки пересоединить
б) Проверить нагрузку и довести ее до номинальной
в) Установить траверсу на нейтраль

4. Генератор на холостом ходу дает напряжение выше номинального

Причина неисправности:

а) Частота вращения первичного двигателя выше номинальной в том числе регулятора, неисправна нейтраль по формуляру
б) Сопротивление цепи возбуждения мало вследствие имеющихся в ней неисправностей
в) Щетки сдвинуты с нейтрали
г) Уменьшен зазор под главными полюсами

Принимаемые меры:

а) Довести частоту вращения первичного двигателя до номинальной
б) Проверить сопротивление внешней части цепи возбуждения, сопротивление шунтового регулятора, устранить обнаруженные неисправности
в) Установить траверсу
г) Установить зазор электрической машины

5. Электродвигатель не работает при пуске

Причина неисправности:

а) Отключен выключатель цепи управления либо аварийный выключатель электропривода
б) Перегорели предохранители
в) Напряжение сети ниже номинального
г) Электродвигатель чрезмерно перегружен при пуске
д) Неисправность отдельных элементов магнитной станции
е) Обрыв в пусковом реостате или во внешних проводах цепи якоря
ж) Обрыв в обмотке якоря

Принимаемые меры:

а) Проверить состояние выключателей
б) Поставить новые предохранители
в) Установить номинальное напряжение
г) Устранить причины перегрузки
д) Проверить и устранить выявленную неисправность
е) Найти место обрыва и устранить его
ж) Проверить состояние присоединений обмотки якоря к потемневшим коллекторным пластинам и при необходимости перепаять эти соединения

6. Электродвигатель потребляет большой ток при пуске

Причина неисправности:

а) Чрезмерная нагрузка электродвигателя при пуске
б) Неисправность контакторов ускорения, мала выдержка времени на пусковых ступенях
обмотка
в) Параллельная обмотка включена после пускового реостата (недостаточен ток возбуждения)
г) Последовательная включена встречно

Принимаемые меры:

а) Выяснить причины перегрузки электродвигателя (состояние механической части) и устранить их
б) Проверить контакторы и реле, устранить неисправности; отрегулировать выдержки времени реле ускорения
в) Проверить схему включения пускового реостата и правильность включения параллельной обмотки; устранить неисправность
г) Пересоединить обмотку возбуждения

7. Частота вращения электродвигателя ниже номинальной

Причина неисправности:

а) Электродвигатель перегружен
б) Напряжение сети ниже номинального
в) Ненормально большой ток возбуждения (малое сопротивление в цепи возбуждения)
г) Неисправность контакторов или реле контакторов ускорения

Принимаемые меры:

а) Устранить перегрузку
б) Установить номинальное напряжение
в) Проверить сопротивление параллельной обмотки. Обнаруженные неисправности устранить
г) Проверить и устранить неисправности

8. Частота вращения электродвигателя выше номинальной

Причина неисправности:

а) Установить номинальное напряжение
б) Установить траверсу на нейтраль
в) Сопротивление регулятора возбуждения слишком велико
г) Встречное включение последовательной обмотки

Принимаемые меры:

а) Напряжение сети выше номинального
б) Щетки сдвинуты с нейтрального положения против направления вращения электродвигателя
в) Уменьшить или полностью вывести сопротивление регулятора в цепи возбуждения
г) Пересоединить последовательную обмотку.

9. Электродвигатель отключается при отпускании кнопки «Пуск»

Причина неисправности:

Нарушена цепь блок-контактов контактора, шунтирующих пусковую кнопку

Принимаемые меры:

Проверить цепь, шунтирующую пусковую кнопку; устранить неисправность

10. Перегрев обмотки якоря

Причина неисправности:

а) Недостаточная вентиляция
б) Межвитковое соединение, короткое замыкание обмотки якоря, соединение обмотки якоря с корпусом в двух местах

Принимаемые меры:

а) Устранить причину недостаточной вентиляции
б) Просмотреть и очистить коллектор, проверить, нет ли замыкания «петушков», проверить неисправность обмотки якоря. Выявленные неисправности устранить

11. Перегрев коллектора

Причина неисправности:

а) Чрезмерное нажатие щеток
б) Искрение на коллекторе
в) Перегрузка машины

Принимаемые меры:

а) Проверить нажатие щеток и отрегулировать
б) Устранить искрение щеток
в) Выяснить и устранить причину перегрузки обмотки возбуждения

12. Перегрев обмотки возбуждения

Причина неисправности:

а) Большой ток возбуждения, добавочное сопротивление в цепи возбуждения слишком мало или отсутствует, неправильное соединение катушек полюсов
б) Замыкание между параллельной и последовательной обмотками
в) Межвитковое замыкание обмотки возбуждения

Принимаемые меры:

а) Отрегулировать добавочное сопротивление так, чтобы скорость вращения электродвигателя при номинальных нагрузках и напряжении соответствовала указанной на заводском щитке машины; в случае необходимости увеличить добавочное сопротивление; проверить правильность соединения катушек
б) Устранить замыкание
в) Заменить поврежденную катушку возбуждения новой

13. Искрение под щетками у генератора или электродвигателей

Причина неисправности:

а) Неправильное положение щеток относительно нейтрали
б) Коллектор загрязнен
в) Коллектор изношен больше допустимого предела
г) Недопустимая неравномерность воздушного зазора (междужелезного пространства)
д) Неисправности щеток или щеточного аппарата
е) Обрыв цепи резисторов, шунтирующих обмотку дополнительных полюсов ЭМУ

Принимаемые меры:

а) Проверить правильность установки щеток и установить их на нейтраль
б) Очистить коллектор
в) Проточить коллектор
г) Проверить состояние подшипников. Отрегулировать зазоры по формуляру машины
д) Проверить щетки и щеточный аппарат
е) Найти место обрыва и устранить неисправность

14. Круговой огонь по коллектору

Причина неисправности:

а) Обрыв обмотки якоря
б) Неправильное положение щеток
в) Неправильная полярность полюсов
г) Чрезмерное загрязнение коллектора

Читайте также:  Как называется вещь которая током бьется

Принимаемые меры:

а) Проверить состояние мест присоединения обмотки якоря к потемневшим коллекторным пластинам и в случае необходимости перепаять эти соединения. При обрыве провода внутри самой обмотки найти и отключить поврежденную секцию. Если невозможно выполнить ремонт в судовых условиях, заменить якорь
б) Проверить и установить щетки на нейтраль
в) Проверить чередование полюсов
г) Очистить коллектор

15. Сильное искрение и выгорание изоляции между отдельными коллекторными пластинами, потемнение отдельных пластин

Причина неисправности:

а) Ослабло крепление коллекторных пластин, появились выступающие или запавшие коллекторные пластины
б) Обрыв в обмотке якоря (чаще всего в местах присоединения к коллекторным пластинам)

Принимаемые меры:

а) Подтянуть крепление коллектора, продорожить изоляцию между пластинами, проточить и отшлифовать коллектор
б) Проверить состояние мест присоединения обмотки якоря к потемневшим коллекторным пластинам и в случае необходимости перепаять эти соединения. При обрыве провода внутри самой обмотки найти и отключить поврежденную секцию. Если невозможно выполнить ремонт в судовых условиях, заменить якорь

16. Щетки одного полюса искрят сильнее щеток других полюсов

Причина неисправности:

а) Неодинаковые расстояния по окружности коллектора между щетками разных пальцев
Примечание. Следует иметь в виду, что для некоторых специальных машин заводом предусматриваются неодинаковые расстояния между щетками отдельных пальцев
б) Междувитковое замыкание одной или нескольких катушек в цепи параллельной обмотки, последовательной обмотки или обмотки дополнительных полюсов; замыкание на корпус в двух местах цепи одной из этих обмоток
в) Замыкание параллельной обмотки с последовательной или обмоткой дополнительных полюсов, вследствие чего часть параллельной обмотки шунтируется и ток в ней увеличивается

Принимаемые меры:

а) Проверить расстояние по коллектору и установить щетки разных пальцев на одинаковом расстоянии друг от друга
б) Найти поврежденную катушку, отремонтировать либо заменить ее
в) Отсоединить концы параллельной обмотки на клеммном щитке, проверить наличие замыкания параллельной обмотки с другими обмотками. Разъединить отдельные катушки параллельной обмотки; определить, какая катушка имеет замыкание, и устранить его. Если место замыкания обмоток доступно, изолировать его, а если недоступно, заменить катушку

17. Самовозбуждение ЭМУ

Причина неисправности:

а) Обрыв цепи резисторов, шунтирующих компенсационную обмотку
б) Сдвиг траверсы по отношению к нейтрали против направления вращения
в) Сопротивление цепи обмотки самовозбуждения ЭМУ продольного поля менее критического значения

Принимаемые меры:

а) Найти место обрыва и устранить неисправность
б) Установить траверсу в нейтральное положение
в) Принять меры к увеличению сопротивления цепи; установить при необходимости дополнительный балластный резистор

18. ЭМУ не возбуждается

Причина неисправности:

а) Обрыв цепи обмотки поперечного подмагничивания ЭМУ поперечного поля
б) Обрыв цепи задающей обмотки управления
в) Обрыв цепи якоря

Принимаемые меры:

а) Найти место обрыва и устранить неисправность
б) Найти место обрыва и устранить неисправность
в) Найти место обрыва и устранить неисправность

19. Напряжение на выходе ЭМУ при нагрузке меньше номинального при номинальном токе в задающей обмотке управления

Причина неисправности:

а) Неправильная регулировка степени компенсации реакции якоря
б) Сдвиг траверсы по отношению к нейтрали по направлению вращения обрыва и устранить
в) Обрыв в обмотке самовозбуждения ЭМУ продольного поля

Принимаемые меры:

а) Проверить и произвести регулировку степени компенсации реакции якоря посредством подстроечных резисторов в нагретом состоянии ЭМУ
б) Установить траверсу в нейтральное положение
в) Найти место неисправность

Источник

9 основных неисправностей электродвигателя

В этом обзоре мы рассмотрим типичные неисправности трехфазных асинхронных электродвигателей и способы их предупреждения и устранения.

Электрические неисправности электродвигателя

Электрические неисправности двигателя всегда связаны с обмоткой.

  1. Межвитковое замыкание может возникнуть при ухудшении изоляции в пределах одной обмотки. Возможные причины: перегрев обмотки, некачественная изоляция, износ изоляции вследствие вибрации. Определить межвитковое замыкание бывает сложно. Основной метод диагностики – сравнение сопротивления и рабочего тока всех трех обмоток. Первые симптомы межвиткового замыкания – повышенный нагрев двигателя и падение момента на валу. При этом по одной из фаз ток больше, чем по двум другим.
  2. Замыкание между обмотками происходит из-за смещения обмоток, механической вибрации и ударов. При отсутствии должной электрической защиты может возникнуть короткое замыкание и пожар.
  3. Замыкание обмотки на корпус. При данной неисправности электродвигатель может продолжать работать, если неправильно выполнены заземление и защита от короткого замыкания. Однако в работе он будет смертельно опасен, так как его потенциал будет находиться под фазным напряжением.
  4. Обрыв обмотки. Эта неисправность равносильна пропаданию фазы. Если обрыв происходит в работе, то двигатель резко теряет мощность и начинает перегреваться. При правильно выполненной защите двигатель отключится, поскольку ток по другим фазам будет повышен.

Для устранения большинства из этих поломок требуется перемотка двигателя.

Механические неисправности электродвигателя

Механические неисправности электродвигателя связаны с его конструкцией.

  1. Износ и трение в подшипниках. Проявляется в повышении механической вибрации и шума при работе. В этом случае требуется замена подшипников, иначе неисправность приведет к перегреву и падению производительности двигателя.
  2. Проворачивание ротора на валу. Ротор может вращаться в магнитном поле статора, а вал будет неподвижен. Требуется механическая фиксация ротора на валу.
  3. Зацепление ротора за статор. Эта проблема связана с механической поломкой подшипников, их посадочных мест или корпуса двигателя. Кроме того, подобная неисправность приводит к повреждению обмотки статора. Практически не подлежит ремонту.
  4. Повреждение корпуса двигателя. Может происходить из-за ударов, повышенных нагрузок, неправильного крепления или низкого качества двигателя. Ремонт является трудоемким из-за трудностей соосной установки переднего и заднего подшипников.
  5. Проворачивание или повреждение крыльчатки обдува. Несмотря на то, что двигатель продолжит работать, он будет перегреваться, что существенно сократит срок его службы. Крыльчатку необходимо закрепить (для этого используется шпонка или стопорное кольцо) или заменить.

Аварийные ситуации при работе электродвигателя

Существуют неисправности, не связанные непосредственно с двигателем, но влияющие на его работу, характеристики и срок службы. Большинство этих неисправностей вызваны механической перегрузкой, увеличением тока, и, как следствие, перегревом обмоток и корпуса.

  1. Увеличение нагрузки на валу вследствие заклинивания привода либо приводимых механизмов.
  2. Перекос напряжения питания, который может быть вызван проблемами питающей сети либо внутренними проблемами привода.
  3. Пропадание фазы, которое может произойти на любом участке питания двигателя – от питающей трансформаторной подстанции до обмотки двигателя.
  4. Проблема с обдувом (охлаждением). Может возникнуть из-за повреждения крыльчатки двигателя при собственном охлаждении, из-за останова вентилятора внешнего принудительного охлаждения или вследствие значительного повышения температуры окружающей среды.

Способы защиты электродвигателя

Для защиты электродвигателя от внутренних и внешних неисправностей, а также для минимизации дальнейших трудозатрат по его ремонту применяют различные устройства.

1. Мотор-автоматы и тепловые реле

Мотор-автоматы (автоматы защиты двигателя) и тепловые реле используют для обнаружения превышения тока по одной или всем фазам двигателя. В случае превышения через некоторое время происходит отключение привода.

В отличие от мотор-автомата, у теплового реле нет силовой коммутации. Оно имеет только управляющий контакт, который размыкает питание силовой цепи. Мотор-автомат является самостоятельным коммутационным устройством, способным выключать двигатель.

Минус теплового реле заключается в отсутствии защиты от короткого замыкания. Мотор-автомат имеет защиту от перегрузки и электромагнитную защиту от короткого замыкания, которая мгновенно срабатывает и выключает двигатель при превышении тока уставки в 10-20 раз.

Данные устройства используются наиболее широко и при правильной установке и настройке способны с большой долей вероятности защитить электродвигатель и оборудование от поломки и других негативных последствий.

2. Электронные реле защиты двигателей

Данный вид защиты обеспечивает большой выбор различных защит. Основным элементом таких реле является микропроцессор, который анализирует мгновенные значения напряжения и тока и принимает решения на основе заданных настроек. Это может быть выдача сигнала на индикацию либо на отключение двигателя.

3. Термисторы и термореле

Когда по какой-то причине не сработала тепловая защита по перегрузке, последний рубеж обороны — термозащита. Внутрь обмотки устанавливается термочувствительный элемент (как правило, термистор или позистор), который меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. При пересечении порога срабатывает соответствующая защита, и двигатель отключается.

Возможно применение более простых дискретных термореле (термоконтактов), которые размыкают контрольную или тепловую цепь, что приводит к аварийной остановке электродвигателя.

4. Преобразователи частоты

Обычно преобразователи частоты располагают несколькими видами защиты – по превышению момента и тока, по превышению напряжения, обрыву фазы и проч. Кроме того, возможно ограничение момента и тока. В этом случае на двигатель будет подаваться напряжение с меньшим уровнем и частотой, если будет обнаружена перегрузка. При этом будет выдано соответствующее сообщение оператору, а двигатель может продолжать работать.

Также производители частотных преобразователей рекомендуют устанавливать защитный автомат на входе ПЧ, тепловое реле на выходе и термисторную защиту.

Читайте также:  Трансформаторы тока тти 0 66 межповерочный интервал 16 лет

Источник

Токовые перегрузки и их влияние на работу и срок службы электродвигателей

Токовые перегрузки и их влияние на работу и срок службы электродвигателейАнализ повреждений асинхронных двигателей показывает, что основной причиной их выхода из строя является разрушение изоляции из-за перегрева.

Перегрузка электротехнического изделия (устройства) — превышение фактического значения мощности или тока электротехнического изделия (устройства) над номинальным значением. (ГОСТ 18311-80).

Температура нагрева обмоток электродви гателя зависит от теплотехнических характеристик двигателя и параметров окружающей среды. Часть выделяемого в двигателе тепла идет на нагрев обмоток, а остальное отдается в окружающую среду. На процесс нагрева влияют такие физические параметры, как теплоемкость и теплоотдача .

В зависимости от теплового состояния электродвигателя и окружающего воздуха степень их влияния может быть различной. Если разность температур двигателя и окружающей среды невелика, а выделяемая энергия значительна, то ее основная часть поглощается обмоткой, сталью статора и ротора, корпусом двигателя и другими его частями. Происходит интенсивный рост температуры изоляции . По мере нагрева все больше проявляется влияние теплоотдачи. Процесс устанавливается после достижения равновесия между выделяемым теплом и теплом, отдаваемым в окружающую среду.

Повышение тока сверх допустимого значения не сразу приводит к аварийному состоянию . Требуется некоторое время, прежде чем статор и ротор нагреются до предельной температуры. Поэтому нет необходимости в том, чтобы защита реагировала на каждое превышение тока. Она должна отключать машину только в тех случаях, когда возникает опасность быстрого износа изоляции.

С точки зрения нагрева изоляции большое значение имеют величина и длительность протекания токов, превышающих номинальное значение. Эти параметры зависят прежде всего от характера технологического процесса.

Перегрузки электродвигателя технологического происхождения

Токовые перегрузки и их влияние на работу и срок службы электродвигателейПерегрузки электродвигателя, вызванные периодическим увеличением момента на валу рабочей машины. В таких станках и установках мощность электродвигателя все время изменяется. Трудно заметить сколько-нибудь длительный промежуток времени, в течение которого ток оставался бы неизменным по величине. На валу двигателя периодически возникают кратковременные большие моменты сопротивления, создающие броски тока.

Такие перегрузки обычно не вызывают перегрева обмоток электродвигателя, имеющих сравнительно большую тепловую инерцию. Однако при достаточно большой длительности и неоднократной повторности создается опасный нагрев электродвигателя. Защита должна «различать» эти режимы. Она не должна реагировать на кратковременные толчки нагрузки.

В других машинах могут возникать сравнительно небольшие, но длительные перегрузки. Обмотки электродвигателя постепенно нагреваются до температуры, близкой к предельно допустимому значению. Обычно электродвигатель имеет некоторый запас по нагреву, и небольшие превышения тока, несмотря на продолжительность действия, не могут создать опасной ситуации. В этом случае отключение не обязательно. Таким образом, и здесь защита электродвигателя должна «различать» опасную перегрузку от неопасной.

Токовые перегрузки и их влияние на работу и срок службы электродвигателей

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.

Токовые перегрузки и их влияние на работу и срок службы электродвигателей

Аварийные перегрузки электродвигателя

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.

асинхронный электродвигательС 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

асинхронный электродвигательНекоторые 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.

Читайте также:  Укажите формулу по которой можно рассчитать мощность электрического тока варианты ответов

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.

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.

контроль нагрева электродвигателя

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.

Источник



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.

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