Аварийный режим работы асинхронного двигателя - Авто Журнал
Aklaypart.ru

Авто Журнал
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Аварийный режим работы асинхронного двигателя

Основные характеристики асинхронных электродвигателей

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя довольно прост. На обмотку статора подается питающее напряжение, которое создает магнитный поток, в каждой фазе он будет смещен на 120 градусов. При этом суммирующий магнитный поток будет вращающимся.

Обмотка ротора является замкнутым контуром, в ней наводится ЭДС и возникающий магнитный поток придает вращение ротору, в направлении движения магнитного потока статора. Вращающий электромагнитный момент пытается уравнять скорости вращения магнитных полей статора и ротора.

Величина определяющая разность скоростей вращения магнитных полей ротора и статора, называется скольжение. Так как ротор асинхронного двигателя всегда вращается медленнее, чем поле статора — оно обычно меньше единицы. Может измеряться в относительных единицах или процентах.

Высчитывается она по формуле:

где n1— это частота вращения магнитного поля, n2 – частота вращения магнитного поля ротора.

Скольжение, это важная характеристика, характеризующая нормальную работу асинхронного электродвигателя.

Аварийные ситуации и их последствия

Обеспечение защиты асинхронных электродвигателей требуется при следующих аварийных ситуациях:

Обрыв фазы (ОФ) возникает в 50% случаев. Происходит это:

  • При коротком замыкании на фазе;
  • При перегрузке по току;
  • При возгорании электрокабеля;
  • Ввиду некачественного крепления контакта проводника фаз и его перегорания.

ОФ не всегда вызывает остановку двигателя, но, при увеличенных нагрузках на валу, электродвигатель перегревается, что приводит к его сгоранию и выходу из строя.

Остальные 50% аварийных случаев, приходятся на:

  • Нарушение чередования фаз – возможно при ошибочно проведенных ремонтных работах в щитовой и кабельной системе;
  • Слипание фаз – происходит при нарушении изоляции в кабеле питания, а также из-за положения проводов на столбах внахлест;
  • Перекос фаз – когда нагрузка на фазах распределена неравномерно;
  • Сбой в системе управления охлаждением двигателя;
  • Другие технологические перегрузки.

Схема работы

Асинхронный генератор считается одним из наиболее простых и надёжных в плане эксплуатации. Процесс работы выглядит следующим образом:

  • В якорной обмотке с помощью напряжения, что идёт от аккумулятора, создаётся магнитное поле.
  • Вращение элементов поля можно организовать своими руками или же автоматизировать процесс с помощью использования реле.
  • Скорость магнитного поля позволяет вырабатывать электромагнитную индукцию, что провоцирует возникновение электричества.

Из-за наличия внутри оборудования короткозамкнутого ротора не все схемы имеют возможность обеспечивать обмотку напряжением. Поэтому даже в случае активного вращения вала клемы будут обесточены.

Составляющие элементы

Генератор из асинхронного двигателя своими руками 220 В создать несложно, но предварительно нужно понять, какие детали входят в механизм. Даже простые модели требуют нужных элементов для воссоздания электричества. Стандартный асинхронный двигатель включает в себя:

  • Статор из сетевой обмотки на три фазы. Они размещаются по его рабочей поверхности в виде намотки.
  • Обмотку, напоминающую звезду и состоящую из контактных колец, что имеют выход к ротору.
  • Щётки, которые не совершают по факту никакой работы, но способствуют включению реостата. Такое приспособление влияет на функциональность обмотки и изменяет параметры её сопротивления.
  • Иногда в механизме может быть встроен специальный автоматический короткозамыкатель, который может закоротить обмотку и остановить элемент реостата, даже если деталь пребывает в работе.

В стадии замыкания щёток и контактных колец могут включаться дополнительно элементы для их разводки. Не все генераторы оснащены такими деталями, приспособление можно увидеть у новых моделей.

Секреты и тонкости

Чтобы сделать асинхронный двигатель в режиме генератора нужно не только изучить модель устройства, но и подобрать нужные элементы. Специалисты советуют использовать неполярные батареи конденсаторного типа, поскольку электролитические элементы в данную схему не вписываются.

Трёхфазный тип запускает детали конденсаторов с помощью звезды. Это даёт возможность запустить генеративный процесс с небольшими оборотами ротора, но такой способ негативно сказывается на выходе напряжения.

Можно создать генератор, используя и однофазный механизм, но это только в случае, если имеются короткозамкнутые роторы. Нельзя использовать для переделки под генератор коллекторный тип двигателей, поскольку их мощность слишком высока для такого механизма. В домашних условиях узнать о ёмкости батареи конденсаторного типа нельзя. Это стоит учитывать в процессе переделки.

Узнать, подходит ли батарея для генератора можно исходя из её веса. Тяжесть детали должна быть равной электродвигателю.

Типы механизмов, участвующих в самозапуске

По классу ответственности все электродвигатели СН можно разделить на три группы.

  • К первой группе относят неответственные электродвигатели, отключение которых не приведет к останову основного оборудования (котлов, генераторов, турбин). Их отключение во время процесса самозапуска должно осуществляться первой ступенью ЗМН (защиты минимального напряжения). К таким механизмам можно отнести ЭД мельниц, перекачивающих или багерных насосов, насосов топливоподачи. Время отключения данных механизмов должно быть самым минимальным.
  • Ко второй группе относятся агрегаты (электродвигатель плюс насос), отключение которых вызывает снижение параметров производительности основного оборудования, но не приводит к аварийному отключению этого оборудования. К таким агрегатам можно отнести дутьевые вентиляторы котлов, конденсатные насосы. Отключение этой группы двигателей должно предусматриваться второй ступенью действия ЗМН.
  • К третьей, и самой ответственной группе относятся механизмы, отключение которых приведет к повреждению котлов, турбин, генераторов. Они не отключаются действием ЗМН, или в случае 2-х скоростных электродвигателей переводятся на первую скорость.
Читать еще:  Характеристики двигателей hrs 550s

Однако, эта классификация условная. Точный состав оборудования определяется на предприятии и согласовывается главным инженером.

В процессе самозапуска участвуют ответственные механизмы, отключение которых может привести к нарушению работы основного оборудования ТЭЦ или нарушению технологического процесса на предприятии, что в свою очередь может привести к недоотпуску электроэнергии, выходу из строя основного и вспомогательного оборудования.

Бывают случаи, когда самозапуск отдельных механизмов недопустим по условиям техники безопасности, например самозапуск электродвигателей компрессорной установки, работающей с взрывоопасными веществами.

Перед выбором механизмов, которые будут принимать участие в самозапуске, необходимо учитывать, что в некоторых случаях во время перерыва питания, мощность источника питания становится меньше. В таких условиях нецелесообразно повышать суммарную мощность самозапускающихся механизмов. Если же мощность источника питания позволяет, то можно самозапускать все механизмы, для которых этот режим необходим.

Также следует следить за загрузкой агрегатов собственных нужд. Выключатели механизмов, принимающих участие в самозапуске должны находиться во включенном состоянии. Двигатели до 1 кВ, подключенные через магнитные пускатели, контакторы в общем случае не участвуют в самозапуске. Однако если они являются ответственными, то для поддержания на них напряжения при перерывах питания применяют устройства АПВ, УЗОПы (устройство защиты от отключения пускателя), бесперебойники.

Обзор устройств плавного пуска –применение, принципы действия, разновидности, схемы включения

Проблема пускового тока

Одна из особенностей работы асинхронного двигателя, которую можно назвать недостатком – большой пусковой ток при старте, который может превышать номинальный в 8 и более раз. Это обусловлено принципом его работы – при подаче на него номинального напряжения он стремится сразу выйти на полную мощность. Данная особенность проявляется в большой мере при пуске через линейный контактор, это также называют прямым пуском двигателя.

В некоторых механизмах принципиально важно, чтобы пуск был плавный, без рывков и ударов. Это касается прежде всего технологического оборудования, у которого высокий момент инерции при запуске. Например, тяжелые маховики и конвейеры с продукцией, а также мощные насосы и вентиляторы.

Иными словами, большой пусковой ток и большой момент инерции механической нагрузки на валу двигателя – взаимосвязанные вещи, от который часто необходимо избавляться.

Кстати, в некоторых странах законодательно запрещено включать электродвигатели большой мощности прямой подачей напряжения, поскольку это создает помехи, падение напряжения и перегружает электросети, что может вызвать проблемы у других потребителей и даже стать причиной аварий.

Как обеспечить плавный пуск двигателя

Существуют несколько вариантов уменьшения пускового тока, которые используются на практике.

1. Применение преобразователей частоты. В этом случае можно обеспечить сколь угодно долгий разгон, а также ограничить превышение номинального тока, например, на уровне 110%. Это лучший способ плавного пуска, однако, он используется далеко не всегда, поскольку преобразователь частоты – дорогостоящее электронное устройство, которое имеет множество функций. Если нужно только ограничение пускового тока и плавный разгон, преобразователь частоты будет избыточен, и большинство его функций останутся не востребованы.

2. Схема «Звезда – Треугольник». Двигатель при этом должен быть таким, чтобы номинальное напряжение питания при включении его обмоток «треугольником» было 380 В. В этом случае двигатель запускается в два этапа. На этапе разгона обмотки включаются «звездой». Таким образом получается, что 380 В подается на схему, которая для нормальной работы требует напряжения порядка 660 В. Поскольку двигатель в «звезде» работает при пониженном напряжении, разгон (выход на рабочие обороты) получается сравнительно плавным. На втором этапе обмотки включаются «треугольником», и двигатель выходит на свою номинальную мощность. Минус этого способа – разгон получается ступенчатым, а пусковые токи могут принимать большое значение.

3. Когда речь идет только о минимизации пускового тока, наиболее оптимальный вариант – использование устройства плавного пуска (softstarter).

Ниже рассмотрим принципы работы устройств плавного пуска (УПП) и схемы их включения.

Как работает устройство плавного пуска

Рассмотрим пошагово, какие процессы происходят при работе УПП, и какие регулировки влияют на его работу.

В минимальной конфигурации устройства плавного пуска (УПП) имеют три регулировки – время разгона, время торможения, и напряжение пуска.

При включении действующее напряжение на двигателе определяется регулировкой напряжения пуска, которое обычно составляет 30…80 % от номинала. Понижение напряжения и его регулировка производится тиристорами, которые открываются (пропускают ток) только в части полупериода сетевого напряжения. Фазой открытия тиристоров можно менять напряжение на двигателе.

Таким образом, регулируя фазу открытия тиристоров, можно менять ток и крутящий момент двигателя.

В зависимости от конкретного случая может потребоваться большой начальный момент, чтобы двигатель мог тронуться с места. Но для уменьшения пускового тока начальное напряжение лучше устанавливать минимально возможным.

При большом времени разгона пусковой ток будет минимальным. Однако, следует выбирать его оптимальным, обычно 10…20 секунд, в зависимости от типа нагрузки. При слишком большом времени разгона возможен излишний нагрев тиристоров. Критерием оптимального времени разгона служит время выхода двигателя на номинальные обороты и номинальный рабочий ток. По истечении времени разгона включается контактор байпаса, который может быть установлен внутри УПП, или быть внешним. Во время работы двигателя на номинальном режиме весь питающий ток идет только через этот контактор, при этом тиристоры в работе не участвуют.

Читать еще:  Вызвать ангела для запуска двигателя

Если пришел сигнал на остановку двигателя, контактор байпаса выключается. Вступают в работу тиристоры, которые работают в обратном режиме – постепенно уменьшают фазу (время открытия в течение полупериода) с максимальной до нуля. Если время торможения не важно, то можно его установить минимальным (0-2 секунды), это увеличит ресурс тиристоров, и улучшит тепловой режим электрощита в целом. Двигатель будет останавливаться на выбеге, к ак при питании через обычный контактор. Но если важно исключить гидроудар, или плавно замедлить движение объектов без их резкой остановки и падения, то функция плавной остановки будет очень полезной.

В УПП также могут присутствовать такие регулировки: управление крутящим моментом двигателя, конечное напряжение при останове, номинальный ток двигателя, ограничение пускового тока. Современные УПП имеют ЖК-дисплей и кнопки управления, которые позволяют конфигурировать несколько десятков различных параметров для тонкой настройки.

Схемы включения

Как во всех подобных устройствах, в схеме включения УПП имеется силовая часть, и часть управления.

Силовая часть схемы – это та часть, через которую проходит ток питания двигателя. Ток двигателя поступает через силовые клеммы L1, L2, L3 (или R, S, T) на входы тиристоров или контактора байпаса, и затем через выходные клеммы T1, T2, T3 (U, V, W) подается на двигатель.

Схема управления включает в себя в основном цепи запуска и остановки. Напряжение питания цепей управления обычно составляет 24…220 В, и может быть внешним, либо браться из УПП.

С участием УПП можно реализовать схему плавного пуска электродвигателя с реверсом. Для этого нужно на входе установить реверсивный контактор по классической схеме. Важно сделать блокировку для предотвращения реверса двигателя во время его вращения.

Допускается запускать УПП и начинать вращение двигателя подачей питания на цепи управления и силовые цепи. Это может быть удобно при дистанционной подаче силового питания. Однако, при этом следует предусмотреть меры безопасности – обслуживающий персонал должен понимать, что при подаче питания на УПП двигатель может начать вращаться.

Пример схемы

Рассмотрим для примера схему включения УПП ABBPSTX.

В силовую часть входят: автомат защиты двигателя (вводной), тиристоры и контактор байпаса (внутри УПС), и собственно двигатель.

Для питания цепей управления подается фазное напряжение 220В и нейтраль на клеммы 1, 2. В УПП имеется встроенный блок питания, который вырабатывает напряжение 24 В для питания органов управления. Допускается также применение внешнего БП 24 В, при этом напряжение на клеммы 1, 2 подавать не нужно.

При соответствующем подключении и настройках кнопки могут быть как с фиксацией, так и без. Управление может производиться не только с кнопок, но и через контакты реле или контроллера.

Имеются и другие входы для различных режимов работы, а также три выходных реле с сухими контактами, которые могут использоваться по необходимости для включения дополнительных контакторов и индикации.

Защита

В дешевых УПП часто не реализована защита от перегрузки по току, перегреву и короткому замыканию. В таких случаях необходимо устанавливать нужную защиту и включать УПП по схеме, рекомендованной производителем.

В состав защиты могут входить:

  • Мотор-автомат (автомат защиты двигателя),
  • Полупроводниковые предохранители, либо защитные автоматы с характеристикой «В»,
  • Тепловое реле,
  • Короткое либо межвитковое замыкание в обмотках двигателя,
  • Контактор аварийной цепи, выключающий питание УПП при срабатывании внутреннего аварийного реле либо нажатии кнопки «Аварийный останов».

Пример неправильной установки защиты, в результате которой произошел пожар:

Следует сказать, что даже если в УПП входят все виды защит, необходимо на вводе силового питания и питания схемы управления устанавливать соответствующие защитные автоматы либо предохранители.

Двухфазные УПП

В некоторых бюджетных моделях управление выходным напряжением происходит только по двум фазам. Таким образом, происходит экономия на тиристорах и на одном контакте контактора байпаса.

Это решение имеет право на жизнь, и главный плюс таких УПП – цена.

Однако, имеются минусы, о которых стоит знать:

  • При запуске и торможении происходит перекос фаз, который приводит к дополнительному нагреву двигателя,
  • Пусковой ток по «прямой» фазе почти не уменьшается,
  • Постоянное присутствие фазного напряжения на двигателе представляет опасность для персонала.

Заключение

УПП нашли достойное место там, где не нужна регулировка скорости вращения двигателя, но важным аспектом является минимизация пусковых перегрузок питающей сети и приводимых в движение механизмов. Однако, в последнее время их всё больше вытесняют преобразователи частоты, которые имеют гораздо более широкий спектр возможностей управления двигателем.

Техническое обслуживание электродвигателей

Любой электрический двигатель время от времени должен проходить технический осмотр с целью обеспечения его бесперебойной работы. На предприятиях различного типа обслуживанием электродвигателей занимается квалифицированный рабочий персонал.

Сотрудники обязаны осуществлять постоянный контроль таких показателей оборудования, как:

  • степень нагревания тех или иных элементов двигателя;
  • наличие необходимого количества смазочного материала в подшипниках;
  • проверку агрегата на соответствие нужному уровню производимого шума при его работе;
  • уровень нагрузки на все элементы двигателя;
  • соответствие вибрации необходимым стандартам;
  • отсутствие или присутствие появления искр при работе в щётках.
Читать еще:  Характеристика двигателя ldw1603 b3

Как часто проводится техобслуживание электродвигателей

Техническое обслуживание электрических двигателей предполагает осмотры агрегатов сотрудниками, обладающими квалификацией, отвечающей III группе. Если речь идёт о плановом осмотре, то он предусматривает выполнение:

  • оценки технического состояния агрегата;
  • составление плана необходимых работ для последующего ремонта оборудования.

Все графики работ по проведению контрольных мероприятий надлежит составлять главному инженеру предприятия. Более частые осмотры могут быть целесообразны в зависимости о той информации, которая была собрана при первом техосмотре. В таких данных должна быть указана степень износа оборудования. Среди факторов, которые могут существенно затруднять условия использования электродвигателей, следует упомянуть такие:

  • повышенная продолжительность запуска, либо же частота включения мотора;
  • неблагоприятные температурные условия для работы двигателя;
  • чрезмерная запыленность в пространстве, где находится агрегат.

Стоит заметить, что если присутствует большое количество пыли, то чистить аппарат от пыли, нагара и иных загрязнений сотрудники предприятия должны каждый день. Таким образом, можно избежать преждевременного ремонта электродвигателя.

Порядок обслуживания электродвигателей

Первые действия необходимо выполнить ещё до запуска двигателя. Прежде всего, персонал обязан проверить:

  • не соприкасаются ли посторонние предметы с механизмом и иными составляющими элементами оборудования;
  • не присутствуют ли на контактных кольцах какие-либо неисправности;
  • переведена ли в нужную позицию ручка пуска.

Что касается небольших двигателей, то прежде чем завести такой аппарат, ротор можно проверить собственными руками. Когда движок будет приведён в движение, следует понаблюдать, как происходит действие на предмет:

  • шумов, стуков, гудения, которые не являются приемлемыми для работы того или иного двигателя;
  • перегрева подшипников, корпуса агрегата;
  • биения ременной передачи;
  • непредусмотренной вибрации.

Устранение неисправностей электродвигателя

Неисправности, которые не требуют основательного ремонта, такие как разборка двигателя, устраняются по время техосмотра. Это может быть замена подшипников, щёток, колец и т.п. В некоторых ситуациях может понадобиться срочная аварийная остановка мотора. К таким случаям относятся:

  • повреждения приводного механизма;
  • задымление аппаратуры;
  • резкое усиление вибрации.

Отдельно следует проверить состояние и количество масла в оборудовании. Количество смазки должно поддерживаться на уровне, который установлен техническими нормами относительно конкретного двигателя. Естественно, если обнаруживается дефицит смазочных материалов, значит масло необходимо долить.

Переменные потери

Эти потери также называются потерями меди. Данные потери происходят из-за электрического тока, идущего по обмоткам статора и ротора. Когда нагрузка меняется, данный электрический ток также изменяется, а потому и потери эти тоже претерпевают изменения. Поэтому их и назвали переменными потерями. Их можно получить при помощи проведения теста с заблокированным ротором трёхфазного двигателя.

Основная функция асинхронного двигателя состоит в том, чтобы преобразовывать электрическую энергию в механическую энергию. В течение данного преобразования одной энергии в другую, энергия проходит через различные этапы. Данная энергия, проходящая через разные ступени, отображается на диаграмме течения энергии.

Как известно, на входе трёхфазного асинхронного двигателя трёхфазная подача. Так что эта трёхфазная подача идёт на статор трёхфазного электродвигателя.
Допустим, Pin = электрическая энергия, которая идёт на статор трёхфазного двигателя,
VL = линейное напряжение, поступающее статору трёхфазного двигателя,
IL = линейный ток,
Cos = коэффициент мощности трёхфазного двигателя.
Вход электрической энергии на статор, Pin = 3VLILcos.

Часть этой энергии на входе используется для поддержки потери статора, которыми являются потери железа статора и потери меди статора. Сохраняющаяся энергия (электроэнергия на входе – потери статора) идёт на ротор как вход на ротор.
Так что вход на ротор, P2 = Pin – потери статора (потери меди статора и потери железа статора). Теперь ротор должен преобразовать этот вход на ротор в механическую энергию, но этот завершённый вход не может быть преобразован в механический выход, поскольку он должен поддерживать потери ротора.

Бывает два типа потерь ротора, а именно потери меди и потери железа. Потери железа зависят от частоты ротора, которая очень мала, когда ротор вращается. Поэтому этим обычно пренебрегают. Так что можно сказать, что ротор имеет лишь потери меди. По этой причине вход на ротор должен поддерживать эти потери меди. После этой поддержки, оставшаяся часть входа ротора, P2 преобразовывается в механическую энергию, Pm.

Допустим, Pc будет потерями меди ротора,
I2 будет током ротора в рабочем состоянии,
R2 – сопротивлением ротора,
Pm – общая производимая механическая энергия.
Pc = 3I22R2
Pm = P2 – Pc

Теперь эта создаваемая механическая энергия идёт на нагрузку за счёт вала, но появляются некоторые механические потери, такие как потери трения и потери сопротивления воздуха. Так что общая воспроизводимая механическая энергия должна быть подана на поддержание этих потерь.

Поэтому выход образуемой энергии идёт на вал, который в конечном итоге подаёт её нагрузке, Pout.
Pout = Pm – механические потери (потери трения, а также потери, связанные с сопротивлением воздуха).
Pout зовется энергией вала. Также его называют полезной энергией.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector