Strāvas pārslodzes un to ietekme uz elektromotoru darbību un kalpošanas laiku
Asinhrono dzinēju atteices analīze liecina, ka galvenais to atteices cēlonis ir pārkaršanas izraisīta izolācijas pārrāvums.
Elektropreces (ierīces) pārslodze — elektropreces (ierīces) jaudas vai strāvas faktiskās vērtības pārsniegšana virs nominālās vērtības. (GOST 18311-80).
Elektromotora tinumu sildīšanas temperatūra ir atkarīga no motora termiskajiem raksturlielumiem un vides parametriem. Daļa no motorā radītā siltuma nonāk spoļu sildīšanai, bet pārējais tiek izvadīts vidē. Apkures procesu ietekmē tādi fizikālie parametri kā siltuma jauda un siltuma izkliede.
Atkarībā no elektromotora un apkārtējā gaisa termiskā stāvokļa to ietekmes pakāpe var atšķirties.Ja temperatūras starpība starp motoru un vidi ir neliela un izdalītā enerģija ir ievērojama, tad lielāko tās daļu absorbē tinums, statora un rotora tērauds, motora korpuss un pārējās tā daļas. Notiek intensīva izolācijas temperatūras paaugstināšanās... Ar apkuri arvien vairāk izpaužas siltuma apmaiņas efekts. Process tiek izveidots pēc līdzsvara sasniegšanas starp radīto siltumu un siltumu, kas izdalās vidē.
Strāvas palielināšana virs pieļaujamās vērtības uzreiz neizraisa avārijas stāvokli... Paiet zināms laiks, līdz stators un rotors sasniedz savu galējo temperatūru. Tāpēc aizsardzībai nav jāreaģē uz katru pārstrāvu. Viņai jāizslēdz mašīna tikai tad, ja pastāv straujas izolācijas nolietošanās risks.
No izolācijas apkures viedokļa liela nozīme ir strāvas plūsmas lielumam un ilgumam, kas pārsniedz nominālvērtību. Šie parametri galvenokārt ir atkarīgi no tehnoloģiskā procesa rakstura.
Tehnoloģiskās izcelsmes elektromotora pārslodze
Elektromotora pārslodze, ko izraisa periodisks griezes momenta pieaugums uz darbināmās mašīnas vārpstas. Šādās mašīnās un iekārtās elektromotora jauda visu laiku mainās. Ir grūti novērot ilgu laika periodu, kurā strāvas stiprums paliek nemainīgs. Uz motora vārpstas periodiski parādās īslaicīgi lieli pretestības momenti, radot strāvas pārspriegumu.
Šādas pārslodzes parasti neizraisa motora tinumu pārkaršanu, kuriem ir salīdzinoši augsta termiskā inerce.Tomēr ar pietiekami ilgu laiku un atkārtotu atkārtošanos, bīstama elektromotora uzkaršana... Aizsardzībai šie režīmi ir "jāatšķir". Tam nevajadzētu reaģēt uz īslaicīgiem slodzes triecieniem.
Citas mašīnas var piedzīvot salīdzinoši nelielas, bet ilgstošas pārslodzes. Motora tinumi pakāpeniski uzsilst līdz temperatūrai, kas ir tuvu maksimālajai pieļaujamajai vērtībai. Parasti elektromotoram ir noteikta apkures rezerve un nelielas pārstrāvas, neskatoties uz darbības ilgumu, nevar radīt bīstamu situāciju. Šajā gadījumā izslēgšana nav nepieciešama. Tādā veidā arī šeit motora aizsardzībai ir "jāatšķir" bīstamas un nebīstamas pārslodzes.
Elektromotora avārijas pārslodzes
izņemot tehnoloģiskas izcelsmes pārslodzi, iespējams, avārijas pārslodzes, kas radušās citu iemeslu dēļ (bojājumi barošanas līnijā, darba ierīču iestrēgšana, sprieguma kritums utt.). Tie rada īpašus asinhronā motora darbības režīmus un piedāvā savas prasības drošības ierīcēm... Apsveriet asinhronā motora darbību tipiskos avārijas režīmos.
Pārslodzes nepārtrauktā darbībā ar nemainīgu slodzi
Elektromotorus parasti izvēlas ar noteiktu jaudas rezervi. Tāpat lielāko daļu laika mašīnas darbojas zem slodzes. Tā rezultātā motora strāva bieži ir krietni zem nominālās vērtības. Pārslodzes parasti rodas tehnoloģisku pārkāpumu, bojājumu, iestrēgšanas un iestrēgšanas gadījumā darba mašīnā.
Tādām mašīnām kā ventilatori, centrbēdzes sūkņi, konveijera lentes un skrūves ir klusa, nemainīga vai nedaudz mainīga slodze.Īslaicīgas materiāla plūsmas izmaiņas praktiski neietekmē elektromotora sildīšanu. Tos var ignorēt. Cita lieta, ja normālu darba apstākļu pārkāpumi saglabājas ilgstoši.
Lielākajai daļai elektrisko piedziņu ir noteikta jaudas rezerve. Mehāniskās pārslodzes galvenokārt izraisa mašīnas detaļu bojājumus. Ņemot vērā to rašanās nejaušību, nevar būt droši, ka noteiktos apstākļos tiks pārslogots arī elektromotors. Piemēram, tas var notikt ar skrūvju motoriem. Izmaiņas transportējamā materiāla fizikālajās un mehāniskajās īpašībās (mitrums, daļiņu izmērs utt.) nekavējoties atspoguļojas tā pārvietošanai nepieciešamajā jaudā. Aizsardzībai ir jāizslēdz elektromotors pārslodzes gadījumā, kas izraisa bīstamu tinumu pārkaršanu.
No ilgstošu pārstrāvu ietekmes uz izolāciju viedokļa ir jāizšķir divu veidu pārslodzes: relatīvi mazas (līdz 50%) un lielas (vairāk nekā 50%).
Pirmā iedarbība neparādās uzreiz, bet pakāpeniski, savukārt otrā ietekme parādās pēc neilga laika. Ja temperatūras paaugstināšanās virs pieļaujamās vērtības ir neliela, izolācijas novecošanās notiek lēni. Nelielas izmaiņas izolācijas materiāla struktūrā uzkrājas pakāpeniski. Paaugstinoties temperatūrai, novecošanās process ievērojami paātrinās.
Es domāju, ka pārkaršana virs pieļaujamā par katriem 8–10 ° C samazina motora tinumu izolācijas kalpošanas laiku uz pusi.Tāpēc pārkaršana par 40 ° C samazina izolācijas kalpošanas laiku 32 reizes! Lai gan tas ir daudz, tas parādās pēc daudzu mēnešu darba.
Pie lielām pārslodzēm (vairāk nekā 50%) izolācija ātri sabrūk augstas temperatūras ietekmē.
Lai analizētu apkures procesu, mēs izmantosim vienkāršotu dzinēja modeli. Strāvas palielināšanās izraisa mainīgo zudumu pieaugumu. Spole sāk uzkarst. Izolācijas temperatūra mainās atbilstoši grafikam attēlā. Stabila stāvokļa temperatūras paaugstināšanās ātrums ir atkarīgs no strāvas stipruma.
Kādu laiku pēc pārslodzes tinumu temperatūra sasniedz norādītajai izolācijas klasei pieļaujamo vērtību. Pie lieliem G-spēkiem tas būs īsāks, pie zemiem G-spēkiem tas būs garāks. Tādējādi katrai pārslodzes vērtībai būs savs pieļaujamais laiks, ko var uzskatīt par drošu izolēšanai.
Pārslodzes pieļaujamā ilguma atkarību no tās lieluma sauc par elektromotora pārslodzes raksturlielumu... Termofizikālās īpašības dažāda veida elektromotori ir dažas atšķirības, un atšķiras arī to īpašības. Viena no šīm iezīmēm ir parādīta attēlā ar nepārtrauktu līniju.
Motora pārslodzes raksturlielums (nepārtraukta līnija) un vēlamā aizsardzības raksturlielums (raustīta līnija)
No dotajiem raksturlielumiem mēs varam formulēt vienu no galvenajām prasībām uz no strāvas atkarīgu pārslodzes aizsardzību… Tas jāpaaugstina atkarībā no pārslodzes lieluma.Tas ļauj izslēgt viltus trauksmes ar nebīstamiem strāvas palielinājumiem, kas rodas, piemēram, iedarbinot dzinēju. Aizsardzībai jādarbojas tikai tad, ja tā nonāk nepieņemamu strāvas vērtību un tās plūsmas ilguma zonā. Tā vēlamajam raksturlielumam, kas parādīts attēlā ar pārtrauktu līniju, vienmēr jāatrodas zem motora pārslodzes raksturlieluma.
Aizsardzības darbību ietekmē vairāki faktori (iestatījumu neprecizitāte, parametru izkliede u.c.), kā rezultātā tiek novērotas novirzes no reakcijas laika vidējām vērtībām. Tāpēc punktētā līnija grafikā ir jāuzskata par kaut kādu vidējo raksturlielumu. Lai nešķērsotu raksturlielumus nejaušu faktoru darbības rezultātā, kas novedīs pie nepareizas dzinēja apturēšanas, ir jānodrošina noteikta rezerve. Faktiski jāstrādā nevis ar atsevišķu raksturlielumu, bet ar aizsargzonu, ņemot vērā aizsardzības reakcijas laika sadalījumu.
Runājot par precīzām motora aizsardzības darbībām, ir vēlams, lai abi raksturlielumi būtu pēc iespējas tuvāk viens otram. Tas ļaus izvairīties no nevajadzīgas paklupšanas pie pieļaujamām pārslodzēm. Tomēr, ja ir liela abu raksturlielumu izplatība, to nevar panākt. Lai nejaušas novirzes no aprēķinātajiem parametriem gadījumā neiekļūtu nepieņemamo pašreizējo vērtību zonā, ir jānodrošina noteikta rezerve.
Aizsardzības raksturlielumam jāatrodas noteiktā attālumā no motora pārslodzes raksturlieluma, lai izslēgtu to savstarpējo krustošanos.Bet tas noved pie motora aizsardzības darbības precizitātes zuduma.
Strāvu apgabalā, kas ir tuvu nominālajai vērtībai, parādās nenoteiktības zona. Ieejot šajā zonā, nevar droši pateikt, vai aizsardzība darbosies vai nē.
Šis trūkums nepastāv aizsardzība darbojas atkarībā no tinuma temperatūras... Atšķirībā no pārstrāvas aizsardzības, tā darbojas atkarībā no izolācijas novecošanas cēloņa, tās sildīšanas. Kad tiek sasniegta tinumam bīstama temperatūra, tas izslēdz motoru neatkarīgi no iemesla, kas izraisīja apkuri. Šī ir viena no galvenajām priekšrocībām aizsardzībai pret temperatūru.
Tomēr nevajadzētu pārspīlēt pārmērīgas strāvas aizsardzības trūkumu. Fakts ir tāds, ka motoriem ir noteikta strāvas rezerve. Motora nominālā strāva vienmēr ir zemāka par strāvu, pie kuras tinumu temperatūra sasniedz pieļaujamo vērtību. Tas tiek noteikts, vadoties pēc ekonomiskiem aprēķiniem. Tāpēc pie nominālās slodzes motora tinumu temperatūra ir zem pieļaujamās vērtības. Sakarā ar to tiek izveidota dzinēja siltuma rezerve, kas zināmā mērā kompensē trūkumu siltuma releji.
Daudziem faktoriem, no kuriem atkarīgs izolācijas termiskais stāvoklis, ir nejaušas novirzes. Šajā sakarā raksturlielumu specifikācija ne vienmēr dod vēlamo rezultātu.
Pārslodzes mainīgā nepārtrauktā darbībā
Daži darba korpusi un mehānismi rada slodzes, kas atšķiras plašā diapazonā, piemēram, drupināšanas, slīpēšanas un citās līdzīgās darbībās. Šeit periodiskas pārslodzes pavada nepietiekama slodze uz tukšgaitu.Jebkurš strāvas pieaugums, ņemot vērā atsevišķi, neizraisa bīstamu temperatūras paaugstināšanos. Taču, ja to ir daudz un pietiekami bieži atkārtojas, paaugstinātās temperatūras ietekme uz izolāciju ātri uzkrājas.
Elektromotora sildīšanas process pie mainīgas slodzes atšķiras no sildīšanas procesa pie nemainīgas vai nedaudz mainīgas slodzes. Atšķirība izpaužas gan temperatūras izmaiņu gaitā, gan atsevišķu mašīnas daļu sildīšanas raksturā.
Mainoties slodzei, mainās arī spoļu temperatūra. Dzinēja termiskās inerces dēļ temperatūras svārstības ir mazāk izplatītas. Pie pietiekami augstas slodzes biežuma tinumu temperatūru var uzskatīt par praktiski nemainīgu. Tas būs līdzvērtīgs nepārtrauktai darbībai ar nemainīgu slodzi. Zemā frekvencē (hercu simtdaļās un zemākās) temperatūras svārstības kļūst pamanāmas. Periodiska tinuma pārkaršana var saīsināt izolācijas kalpošanas laiku.
Ar lielām slodzes svārstībām zemā frekvencē motors pastāvīgi atrodas pārejošā procesā. Tās spoles temperatūra mainās pēc slodzes svārstībām. Tā kā atsevišķām mašīnas daļām ir atšķirīgi termofiziskie parametri, katra no tām uzsilst savā veidā.
Termisko pāreju norise pie mainīgas slodzes ir sarežģīta parādība, un to ne vienmēr var aprēķināt. Tāpēc motora tinumu temperatūru nevar noteikt pēc strāvas, kas plūst jebkurā brīdī. Sakarā ar to, ka atsevišķas elektromotora daļas tiek uzkarsētas dažādos veidos, siltums elektromotorā pāriet no vienas daļas uz otru.Iespējams arī, ka pēc elektromotora izslēgšanas rotora pievadītā siltuma dēļ paaugstināsies statora tinumu temperatūra. Tādējādi strāvas stiprums var neatspoguļot izolācijas sildīšanas pakāpi. Jāpatur prātā arī tas, ka dažos režīmos rotors uzkarsēs intensīvāk un atdziest mazāk nekā stators.
Siltuma pārneses procesu sarežģītība apgrūtina motora sildīšanas regulēšanu... Pat tiešais tinumu temperatūras mērījums dažos apstākļos var radīt kļūdu. Fakts ir tāds, ka nestabilos siltuma procesos dažādu iekārtas daļu sildīšanas temperatūra var būt atšķirīga, un mērījumi vienā reizē nevar sniegt patiesu priekšstatu. Tomēr spoles temperatūras mērīšana ir precīzāka nekā citas metodes.
Periodisks darbs var attiecināt uz visnelabvēlīgāko no aizsardzības darbības viedokļa. Periodiska iekļaušana darbā nozīmē īslaicīgas motora pārslodzes iespēju. Šajā gadījumā pārslodzes lielums jāierobežo ar tinumu sildīšanas stāvokli, kas nepārsniedz pieļaujamo vērtību.
Aizsardzībai, kas "uzrauga" spoles sildīšanas stāvokli, jāsaņem atbilstošais signāls. Tā kā pārejas apstākļos strāva un temperatūra var neatbilst viens otram, aizsardzība, kuras pamatā ir strāvas mērījumi, nevar pareizi pildīt savu lomu.