- •1. Основные понятия, определения, принципы работы
- •2. Конструкция асинхронных двигателей
- •2. Коллекторные.
- •Конструкция ротора
- •Обмотки статора.
- •3. Номинальные данные асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
- •4.1 Реостатная характеристика.
- •4.3 Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов в обмотке статора
- •9. Эксплуатация асинхронных двигателей
9. 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 |
3000 |
1500 |
1000 |
750 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.
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.