CC BY
1
ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
А.О. Атабаев, аспирант
Международный научно-технологический парк Академии наук Туркменистана (Туркменистан, г. Ашхабад)
DOL10.244W2500-Ж0-2024-9-1-m-Ш
Аннотация. В статье рассматривается в условиях современного энергетического хозяйства надежная работа электродвигателей имеет ключевое значение для производственных процессов. Увеличение срока службы электродвигателя является комплексной задачей, и поэтому, полезным является более подробный анализ факторов, наибольшим образом влияющих на надежность электродвигателя. Особое практическое значение приобретает актуальная задача технического совершенствования защиты от перегрузки с целью повышения эффективности ее функционирования, и как следствие эксплуатационной надежности наиболее распространенных в промышленности асинхронных электродвигателей.
Ключевые слова: асинхронный электродвигатель, магнитный поток, вращающий момент, нагрузка.
Ненормальные режимы работы асинхронного электродвигателя может быть вызвана чрезмерным увеличением нагрузки на валу или снижением качества вырабатываемой электроэнергии. В первую очередь, опасны те режимы, которые приводят к повышению тока статора. Остающиеся неизменными условия охлаждения электродвигателя и выделяющееся при этом тепло приводят к значительному повышению температуры обмоток, в случае если процесс не будет остановлен в ближайшее время, произойдет тепловое разрушение изоляции.
При нормальной работе двигателя вращающий момент, который направлен на двигатель, уравновешивает момент сопротивления механизма при скольжении, которое не превышает номинальное значе-
Р = Рн/Лн =
ние. Нагрузка, увеличиваясь в объеме, способствует увеличению скольжения и тока статора. При этом скорость ротора снижается, но при этом увеличивается крутящий момент. Пока скольжение ниже критического значения, двигатель работает стабильно, однако ток статора может значительно превышать номинальное значение.
Следует подчеркнуть, что на заводской табличке двигателя указываются номинальные значения: полезной мощности на валу; линейного напряжения питания; к.п.д. и коэффициента мощности.
Например, если на табличке указаны Р1 = 18кВт, ин = 380 В, соБу = 0,8, = 0,75, то двигатель потребляет из сети в номинальном режиме мощность:
20 0,75
= 24 кВт.
Если нагрузка увеличится настолько, что скольжение превысит критическую величину, крутящий момент начнет уменьшаться, а дальнейшее увеличение скольжения может привести к торможению двигателя до полной остановки. При неподвижном роторе ток статора достигает пускового тока, который превышает
номинальный в 7-9 раз. При таких условиях температура витка быстро повышается, что угрожает разрушением изоляции [1].
Отклонение напряжения питания электродвигателя от номинального значения оказывает влияние на механические и электрические характеристики двигателя.
При этом возникает риск перегрева изоляции.
Важное практическое значение имеет зависимость вращающего
момента асинхронного электродвигателя
от скольжения. Электромагнитный вращающий момент М, развиваемый асинхронным двигателем, связан с электромагнитной мощностью соотношением:
М = — = ш1
Рэ 3 (I2)2R'2
SWi
Следует отметить, что вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален активной мощности, которая выделяется в активном сопротивлении обмотки ротора.
Используя схему замещения, эту связь можно выразить через параметры статора и ротора:
М =
зу?Й2
R'
W1s[(fl1+12)2 + (x1+x2)2]
Анализируя приведенную выше формулу, можно получить достаточно полное представление о механических свойствах асинхронных двигателей.
Прежде всего необходимо отметить, что вращающий момент двигателя зависит от трех групп величин: первая - величины, определяемые конструкцией электродвигателя (И1, й^, х1, х^); вторая - величины, характеризующие источник питания (уровень напряжения и частота); третья - величины, связанные с механической нагрузкой (момент сопротивления, скольжение или скорость вращения ротора) [2].
Понятно, что уменьшение напряжения в электросети приводит к значительному снижению крутящего момента. Если механическая нагрузка на двигатель остаётся неизменной, скольжение увеличивается, что приводит к увеличению тока статора и потерь в меди. В результате возрастает температура обмотки, что может привести к перегреву изоляции. При существенном снижении напряжения вращающий момент может оказаться меньше момента сопротивления, что приведет к затормаживанию двигателя. При этом ток статора будет определяться параметрами машины при неподвижном роторе. Увеличение напряжения питания вызовет увеличение тока намагничивания. Поскольку зависимость намагничивания стали не линейна,
даже небольшое увеличение напряжения приводит к значительному возрастанию тока намагничивания и нагреву активной стали статора.
При работе двигателя с номинальной нагрузкой допускаются отклонения напряжения питания в пределах от -5% до +10%. В указанном диапазоне температур обмотка сохраняет допустимые значения, так как рост потерь в стали компенсируется уменьшением потерь в меди при увеличении напряжения, а увеличение потерь в меди компенсируется снижением потерь в стали при снижении напряжения.
Колебания частоты тока в энергосистемах случаются редко и обычно связаны с дисбалансом активной мощности между генераторами и потребителями. Изменение частоты в электросети приводит к изменению максимального вращающего момента, критического скольжения и частоты вращения ротора. Магнитный поток и электродвижущая сила двигателя изменяются в соответствии с частотой. Поэтому уменьшение частоты приводит к уменьшению тока ротора, а увеличение тока намагничивания [3]. При изменении частоты нагрузки ток статора возрастает как при её понижении, так и при повышении. При снижении частоты это происходит за счет увеличения тока ротора, а при повышении - за счет увеличения тока намагничивания.
Библиографический список
1. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984.
2. Булычев А.В., Ванин В.К., Меркурьев Г.В. Методы и технические средства контроля параметров и защиты электродвигателей переменного тока. Учеб. пособие. - Санкт-Петербург, 1996. - 10 с.
3. Мусин A.M. Аварийные режимы асинхронных электродвигателей и способы их защиты. - М.: Колос. 1979. - 111 с.
CHARACTERISTICS OF ABNORMAL OPERATING MODES OF AN ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR
A.O. Atabayev, Postgraduate
International Scientific and Technological Park of the Academy of Sciences of Turkmenistan
(Turkmenistan, Ashgabat)
Abstract. The article discusses the situation in the conditions of modern energy industry, reliable operation of electric motors is of key importance for production processes. Increasing the service life of an electric motor is a complex task, and therefore, a more detailed analysis of the factors that most influence the reliability of an electric motor is useful. Of particular practical importance is the urgent task of technical improvement of overload protection in order to increase the efficiency of its operation, and as a consequence, the operational reliability of the most common asynchronous electric motors in industry.
Keywords: asynchronous electric motor, magnetic flux, torque, load.
