Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Аварийные режимы работы асинхронных двигателей

Аварийные режимы работы электродвигателей

Защита асинхронных электродвигателей

Асинхронные двигатели трехфазного переменного тока напряжением до 500 в при мощностях от 0,05 до 350 — 400 кВт являются наиболее распространенным видом электродвигателей.

Надежная и бесперебойная работа электродвигателей обеспечивается в первую очередь надлежащим выбором их по номинальной мощности, режиму работы и форме исполнения. Не меньшее значение имеет также соблюдение необходимых требований и правил при составлении электрической схемы, выборе пускорегулирующей аппаратуры, проводов и кабелей, монтаже и эксплуатации электропривода.

Аварийные режимы работы электродвигателей

Даже для правильно спроектированных и эксплуатируемых электроприводов при их работе всегда остается вероятность появления режимов, аварийных или ненормальных для двигателя и другого электрооборудования.

К аварийным режимам относятся:

1) многофазные (трех- и двухфазные) и однофазные короткие замыкания в обмотках электродвигателя; многофазные короткие замыкания в выводной коробке электродвигателя и во внешней силовой цепи (в проводах и кабелях, на контактах коммутационных аппаратов, в ящиках сопротивлений); короткие замыкания фазы на корпус или нулевой провод внутри двигателя или во внешней цепи — в сетях с заземленной нейтралью; короткие замыкания в цепи управления; короткие замыкания между витками обмотки двигателя (витковые замыкания).

Короткие замыкания являются наиболее опасными аварийными режимами в электроустановках. В большинстве случаев они возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции. Токи короткого замыкания иногда достигают величин, в десятки и сотни раз превосходящих значения токов нормального режима, а их тепловое воздействие и динамические усилия, которым подвергаются токоведущие части, могут привести к повреждению всей электроустановки;

2) тепловые перегрузки электродвигателя из-за прохождения по его обмоткам повышенных токов: при перегрузках рабочего механизма по технологическим причинам, особо тяжелых условиях пуска двигателя под нагрузкой или его застопоривании, длительном понижении напряжения сети, выпадении одной из фаз внешней силовой цепи или обрыве провода в обмотке двигателя, механических повреждениях в двигателе или рабочем механизме, а также тепловые перегрузки при ухудшении условий охлаждения двигателя.

Тепловые перегрузки вызывают в первую очередь ускоренное старение и разрушение изоляции двигателя, что приводит к коротким замыканиям, т. е. к серьезной аварии и преждевременному выходу двигателя из строя.

Дата добавления: 2016-06-02 ; просмотров: 4928 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Аварийные режимы асинхронных электродвигателей и способы их защиты

Книга название: Аварийные режимы асинхронных электродвигателей и способы их защиты
Автор: А.М. Мусин
Год печати: 1979
Кол-во страниц: 111
Формат: Djvu

Современные сельскохозяйственные предприятия с автоматизированными и полуавтоматизированными тех-нологическими линиями — крупные потребители электрической энергии. На каждом таком предприятии сосредоточено несколько сотен электродвигателей, приводящих в действие основное технологическое оборудование. Отказ одного из них останавливает всю технологическую линию. Чем выше уровень механизации производства, тем выше требования, предъявляемые к надежности оборудования. Важнейшая задача сельских электриков заключается в том, чтобы рационально использовать эту технику и обеспечить ее безотказное действие. Короткозамкнутый асинхронный двигатель считается самой надежной электрической машиной. Вместе с тем на практике наблюдается сравнительно высокий процент их выхода из строя. Объясняется это главным образом тем, что в процессе эксплуатации возникают такие условия, на которые машина не рассчитана при проектировании. Статистический материал, собранный в ряде научно-исследовательских организаций и вузов, свидетельствует о том, что в отдельных колхозах и совхозах ежегодно приходится заменять 20-25% электродвигателей. Высокая аварийность электрооборудования наносит большой ущерб производству.

За последние годы много сделано для обеспечения сельского хозяйства необходимым электрооборудованием. Одновременно с повышением качества и количества электротехнических изделий, поступающих в сельское хозяйство, значительно улучшилась их эксплуатация. Межхозяйствеиные объединения «Сельхозэнерго» и организации «Сельхозтехники» с каждым годом увеличивают объемы работ по техническому обслуживанию и ремонту электрооборудования колхозов и совхозов. Устройство и работа аппаратуры защиты асинхронных двигателей достаточно подробно освещены в техни-ческой литературе. Однако ряд важных моментов, от которых зависит эффективность действия средств защиты, остались нераскрытыми. Срок службы и надежность электродвигателя зависят от ряда факторов. Это действие окружающей среды, режимы работы электроустановки, согласованность характеристик пускозащитной аппаратуры и другие. Для оценки достоинств и недостатков тех или иных устройств защиты необходимо рассмотреть совместное действие этих факторов. В связи с этим в книге большое внимание уделено аварийным режимам работы асинхронных двигателей и сопоставлению разных методов и аппаратов защиты.

Совершенствование методов расчета и проектирования приводит к более интенсивному использованию активных материалов, закладываемых в конструкцию электрических машин. Нагрузка на узлы и детали машины возрастает. Например, за последнее десятилетие плотность тока в асинхронных двигателях возросла. Этот показатель при одновременном увеличении срока службы характеризует совершенство машины. Вместе с тем повышаются требования к техническому уровню эксплуатации. Заложенные в машину возможности могут быть реализованы только при тех условиях, на которые они рассчитаны, и небольшие отклонения от них создают опасность повреждения. Интенсивное использование активных материалов машины снижает запас прочности. Таким образом, совершенство конструкции также сопровождается повышением требований к аппаратуре защиты. Однако применение защитных устройств полностью не решает проблемы повышения надежности. Оно должно быть дополнено системой мероприятий по выполнению планово-предупредительных осмотров и обслуживания. Разработку и применение средств защиты следует рассматривать как важнейшую часть мероприятий повышения надежности и срока службы электродвигателей.

Читать еще:  Электростатический ионный двигатель принцип работы

Под надежностью технического устройства понимают его способность выполнять свои функции в течение заданного промежутка времени. Одним из важнейших показателей надежности является наработка на отказ, измеряющаяся числом часов работы до первого отказа. Чем больше это число, тем выше надежность изделия. Различают конструкционную и эксплуатационную надежность электродвигателя. Конструкционная надежность зависит от качества применяемых в машине материалов, от качества изготовления отдельных узлов и элементов, от совершенства технологии сборки и других факторов. На эксплуатационную надежность оказывают влияние качество изготовления машины, условия окружающей среды при эксплуатации, соответствие характеристик электродвигателя требованиям рабочей машины и технологического процесса, уровень технического обслуживания. Экономическая эффективность использования электродвигателей определяется не только их первоначальной стоимостью, но также и затратами на эксплуатацию. Выпуск ненадежных машин требует больших затрат на поддержание их в работоспособном состоянии. Неправильное использование и отсутствие надлежащего обслуживания приводит к тому, что изделия хорошего качества не обеспечивают безотказной работы. Таким образом, для эффективного использования всех заложенных в электрическую машину возможностей необходим комплекс мероприятий, начиная с правильного проектирования электропривода и кончая своевременным техническим обслуживанием и качественным ремонтом. Нарушение одного из звеньев этой цепи не позволяет достичь требуемого эффекта.

Станция управления и защиты Родник для асинхронных электродвигателей

Станции управления и защиты Родник предназначены для выполнения функций автоматического управления и защиты от аварийных режимов электронасосных агрегатов с трёхфазным двигателем, используемых для подъёма воды из скважин и емкостей, орошения и водопонижения, в том числе в групповом режиме.

Группа состоит из трёх станций разного уровня сложности «Родник-1», «Родник-2» и «Родник-3», обладающим единством схемных, конструктивных и программных решений, а также единством способов и приёмов настройки. Станции отличаются количеством выполняемых функций, количеством необходимых настроек, наличием или отсутствием телеметрии. Все станции оснащены цифровым амперметром, и выполняют весь комплекс защит насосного агрегата.

Станция «Родник-1»
— простой вариант массовой маломощной станции (до 11 кВт). Станция состоит из автоматического выключателя, пускателя и одноплатного контроллера «Слог-3», собранных в схему на монтажной панели металлического ящика. Станция отличается низкой ценой и предельно малым (всего две) числом настроек. При этом станция выполняет все функции по управлению и защите насосных агрегатов, для любой работы:

  • режимы управления от электроконтактного манометра;
  • дренаж по электроконтактным датчикам уровня;
  • управление от реле давления или удалённого контакта;
  • водоподъём по электроконтактным датчикам уровня.

Для настройки оператор вводит лишь требуемый режим работы и ток защитного отключения, причём последний может быть введён явно, своим численным значением, либо автоматически, при пробном пуске, нажатием только одной кнопки.

Варианты исполнения:
1,1–2,2 кВт; 3–11кВт.

Станция «Родник-2»
предназначена для предприятий, которым требуются групповая работа станций, дистанционное управление и иные сложные алгоритмы работы.

Дополнительно к возможностям предыдущей станции имеются: селективный самозапуск, таймеры наполнения и слива, возможность регулировки длительности пауз управления после каждого переключения пускателя, регулируемая защита от срыва нагрузки (минимального тока), регулируемые таймеры для автоматического сброса аварий, регулируемые таймеры задержки исполнения команд для работы в составе резервируемой группы, регулируемая установка длительности пуска насоса. При выборе младших режимов управления станция настраивается аналогично предыдущей, при этом необходимо вводить лишь два параметра, остальные не видны и на работу не влияют — действуют заводские установки. В старших режимах работы удобно воспользоваться внутренней «записной книжкой» для сохранения выбранных параметров и быстрого их восстановления в последующем. Существуют готовые наборы заводских настроек. Их можно вызвать их из памяти и редактировать.

Станция позволяет осуществлять резервирование в паре с аналогичной станцией, с управлением от ЭКМ или РД, с ручным переключением приоритетов включения.

Читать еще:  Что такое гарантия на установку двигателя

Станция может управляться дистанционно от ЭКМ, РД или кнопок управления по любому кабелю длиной до 10 км без дополнительных устройств (реле или источники тока), при этом на дистанциях до 2 км нет необходимости прокладывать кабель отдельно от силовых.

Для телесигнализации на клеммный зажим управления выведен сухой замыкающий блок-контакт пускателя.

Станция выпускается на мощность от 1 до 65 кВт.

Варианты исполнения:
1,1–2,2 кВт; 3–11кВт; 11–32 кВт; 32–45 кВт; 45–65 кВт.

Станция «Родник-3»
предназначена для работы в составе АСУТП или полностью автоматических резервируемых групп станций, в том числе с автоматическим наращиванием числа включённых насосов, с запоминанием кнопочных вызовов (например, с пожарного поста), в комплексах многоуровневого водоподъёма или дренажа (КНС) а также в случаях необходимости телеуправления, телеметрии и телесигнализации. Станции соединяются в группу экранированной витой парой. К внешнему контроллеру или компьютеру станция подключается посредством стыка RS232 через специальный пульт, который также может служить самостоятельным средством визуализации информации и телеуправления. В пульт встроены звуковая сигнализация и два реле, которые гибко настраиваются на условия срабатывания. Таким условием может быть отказ одной из станций, обрыв связи, затопление машзала или вскрытие помещения.


ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Аварийные режимы работы электродвигателей.

Под коротким замыканием понимается режим, когда ток перегрузки превышает номинальный в несколько раз. Перегрузочный режим характеризуется превышением тока в 1,5 — 1,8 раза. Технологические перегрузки приводят к увеличению температуры обмоток электродвигателя выше допустимой, постепенному разрушению ее и выходу из строя.

Не полнофазный режим (потеря фазы) возникает в случае перегорания предохранителя в фазе, обрыва провода, нарушения контакта. При этом происходит перераспределение токов, по обмоткам электродвигателя начинают протекать повышенные токи, не исключается остановка механизма и выход электрической машины из строя. Наиболее чувствительны к неполнофазным режимам электродвигатели малой и средней мощности, т. е., которые наиболее часто используются.

Заклинивание ротора электрической машины может возникнуть при разрушении подшипника, заклинивании рабочей машины. Это наиболее тяжелый режим. Скорость нарастания температуры обмотки статора достигает 7 — 10С в секунду, через 10 — 15С температура двигателя выходит за допустимые пределы. Наиболее опасен такой режим для двигателей малой и средней мощности.

Наибольшее количество аварийных выходов из строя электродвигателей обусловлено технологическими перегрузками, заклиниванием, разрушением подшипникового узла. До 15 % отказов происходит из-за обрыва фаз и возникновения недопустимой несимметрии напряжений.

В паспорте электрического двигателя указан ток при номинальной нагрузке на валу. Если, например, указано 13,8/8 А, то это означает, что при включении двигателя в сеть 220 В и при номинальной нагрузке ток, потребляемый из сети, будет равен 13,8 А. При включении в сеть 380 В из сети будет потребляться ток 8 А, то есть справедливо равенство мощностей:

√3 х 380 х 8 = √3 х 220 х 13,8.

Зная номинальную мощность двигателя (из паспорта) можно определить его номинальный ток. При включении двигателя в трехфазную сеть 380В номинальный ток можно посчитать по следующей формуле:

Iн = Pн/(√3Uн х η х сosφ),

где Pн — номинальная мощность двигателя в кВт, Uн — напряжение в сети, в кВ (0,38 кВ). Коэффициент полезного действия (η) и коэффициент мощности (сosφ) — паспортные значения двигателя, которые написаны на щитке в виде металлической таблички. См. также — Какие паспортные данные указываются на щитке асинхронного двигателя.

Рис2.1. Паспорт электрического двигателя. номинальная мощность 1,5кВ, номинальный ток 3,4А при напряжении 380В

Если не известны к.п.д. и коэффициент мощности двигателя, например, при отсутствии на двигателе паспорта-таблички, то номинальный его ток с небольшой погрешностью можно определить по соотношению «два ампера на киловатт», т.е. если номинальная мощность двигателя 10 кВт, то потребляемый им ток будет примерно равен 20 А.

Для указанного на рисунке двигателя это соотношение тоже выполняется (3,4 А ≈ 2 х 1,5). Более точные значения токов при использовании данного соотношения получаются при мощностях двигателей от 3 кВт.

При холостом ходе электродвигателя из сети потребляется незначительный ток (ток холостого хода). При увеличении нагрузки увеличивается и потребляемый ток. С увеличением тока повышается нагрев обмоток. Большая перегрузка приводит к тому, что увеличенный ток вызывает перегрев обмоток двигателя, и возникает опасность обугливания изоляции (сгорания электродвигателя).

В момент пуска из сети электрическим двигателем потребляется так называемый пусковой ток, который может быть в 3 — 8 раз больше номинального. Характер изменения тока представлен на графике (рис. 16, а).

Читать еще:  Что дает v образный двигатель

Рис.2.2. Характер изменения тока, потребляемого двигателем из сети (а), и влияние большого тока на колебания напряжения в сети (б)

Точное значение пускового тока для каждого конкретного двигателя можно определить зная значение кратности пускового тока — Iпуск/Iном. Кратность пускового тока — одна из технических характеристик двигателя, которую можно найти в каталогах. Пусковой ток определяется по следующей формуле: I пуск = Iн х (Iпуск/Iном).

Например, при номинальном токе двигателя 20 А и кратности пускового тока — 6, пусковой ток равен 20 х 6 = 120 А.

Знание реальной величины пускового тока нужно для выбора плавких предохранителей, проверке срабатывания электромагнитных расцепителей во время пуска двигателя при выборе автоматических выключателей и для определения величины снижения напряжения в сети при пуске.

Процесс выбора плавких предохранителей подробно рассмотрен в этой статье: Выбор предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей

Большой пусковой ток, на который сеть обычно не рассчитана, вызывает значительные снижения напряжения в сети (рис. 17, б).

Если принять сопротивление проводов, идущих от источника до двигателя, равным 0,5 Ом, номинальный ток Iн=15А, а пусковой ток равным пятикратному от номинального, то потери напряжения в проводах в момент пуска составят 0,5 х 75 + 0,5 х 75 = 75 В.

На зажимах двигателя, а также и на зажимах рядом работающих электродвигателей будет 220 — 75 = 145 В. Такое снижение напряжения может вызвать торможение работающих двигателей, что повлечет за собой еще большее увеличение тока в сети и перегорание предохранителей.

В электрических лампах в моменты пуска двигателей уменьшается накал (лампы «мигают»). Поэтому при пуске электродвигателей стремятся уменьшить пусковые токи.

Для уменьшения пускового тока может использоваться схема пуска двигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник. При этом фазное напряжение уменьшится в √З раз и соответственно ограничивается пусковой ток. После достижения ротором некоторой скорости обмотки статора переключаются в схему треугольника и напряжение ни них становится равным номинальному. Переключение обычно производится автоматически с использованием реле времени или тока.

Рис. 2.3. Схема пуска электрического двигателя с переключением обмоток статора со звезды на треугольник.

Важно понимать, что не далеко каждый двигатель можно подключать по этой схеме. Наиболее распространенные асинхронные двигатели с рабочим напряжение 380/200В, в том числе и двигатель, показанный на рисунке 17 при включении по данной схеме выйдет из строя.

Выбор схемы соединения фаз электродвигателя

В настоящее время, для уменьшения пускового тока электрических двигателей активно используют специальные микропроцессорные устройства плавного пуска (софт- стартеры).

Асинхронный двигатель не имеет явно выраженных полюсов и поэтому его число полюсов зависит от схемы соединения катушек в обмотках каждой фазы статора. Если, например, обмотка фазы состоит из двух катушек, то при их последовательном соединении число пар полюсов Р = 2, а при параллельном соединении Р = 1. Начала и концы катушек выводятся на клеммы щитка, так что переключение катушек можно делать на работающем двигателе. Можно разместить в пазах статора две независимые обмотки, каждая из которых создает разное число пар полюсов, например, Р = 1 и Р = 2.

Одна из обмоток может, например, соединяться в одинарную звезду, а другая – в двойную звезду (рис. 18, а и б). Можно также переключать треугольник в двойную звезду (рис. 18, а и б).

В результате двигатель будет трехскоростной. В принципе можно разместить на статоре две обмотки, каждая из которых имеет две скорости, такая машина будет четырехскоростной. Однако размещение нескольких обмоток увеличивает габариты и стоимость машины. Поэтому лучше применять одну обмотку с переключением на четыре скорости. При этом можно получить синхронные скорости 3000 / 1500 / 1000 / 500 или 1500 / 1000 / 750 / 500 об/мин или другие комбинации. Регулирование изменением числа полюсов является ступенчатым регулированием. Механические характеристики при разном числе пар полюсов показаны на рис.19.

Рис.2.5. Механические характеристики при разном числе пар полюсов

Этот способ регулирования экономичен, рабочая часть характеристик жесткая, но данный способ применяется лишь в случаях, не требующих плавного регулирования, например в станках, где ступенчатое регулирование применяется с целью уменьшения числа ступеней в коробках скоростей, вентиляторах, насосах и др.

Последнее изменение этой страницы: 2019-06-08; Просмотров: 331; Нарушение авторского права страницы

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector