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:

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.