Эксплуатация асинхронного двигателя

Правильная эксплуатация асинхронного двигателя — это добиться бесперебойной, надежной и качественной работы электрических машин, обеспечивающих их наилучшие технико-экономические показатели, повышать надежность их работы. Главная задача эксплуатации — поддерживать электрические машины в исправном состоянии в течение всего времени эксплуатации, обеспечивая их бесперебойную и экономичную работу. Для осуществления этой задачи необходимо проводить плановое техническое обслуживание электрических машин, включающее проведение планово-предупредительных ремонтов (ППР) и профилактических испытаний.

• Техническое обслуживание электродвигателей 
• Ремонт асинхронных электродвигателей

Асинхронные двигатели предназначены для работы в определенных режимах. Номинальные данные двигателей, указанные в паспорте или на заводском щитке машины (мощность, ток, напряжение, частота вращения и др.), характеризуют номинальный режим работы, причем термин «номинальный» применяется ко всем величинам, относящимся к номинальному режиму.

Однако на практике двигатели работают не только в номинальном режиме: допустимые отклонения от номинального режима работы регламентируются ГОСТ 183—74 *.

Отклонения напряжения 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 выше 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 сверх 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 обмотки. Повышение напряжения более чем на 10% не рекомендуется из-за возможностей повышенного нагрева активной стали статора.

Отклонения частоты питающей сети от номинальной допускаются длительно в пределах ±5%. При увеличении частоты будет возрастать ток статора, и тем больше, чем меньше ток XX данного типа асинхронного электродвигателя.

При снижении частоты у нагруженного двигателя при небольшом токе XX 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 к повреждениям или остаточным деформациям в двигателях.

При одновременном отклонении напряжения и частоты в питающей сети от номинальных значений асинхронный двигатель должен 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 электродвигатель 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 значений, приведенных в разделе "Выбор электродвигателя по уровню вибрации и шума".

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.

Асинхронные двигатели мощностью более 0,6 кВт допускают кратковременные перегрузки по току в пределах 50%, в течение 2 мин, кроме машин с непосредственным охлаждением, которые допускают такую перегрузку в течение 1 мин. Эти перегрузки допускаются при работе двигателей в нагретом состоянии.

Указанные перегрузки по току двигателя должны выдерживать без остаточных деформаций и повреждений, включая распайку соединений обмоток статора и ротора.

Начальный пусковой ток асинхронного короткозамкнутого двигателя может превышать номинальный ток в 5,5—7 раз для мощностей от 0,6 до 400 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, значение тока снижается до номинального, а при неполной нагрузке на валу — меньше номинального.

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 моментах сопротивления на валу. Кратность минимального вращающего момента оговорена в ГОСТ 183—74 * и должна быть не менее 0,5 номинального (но не менее 0,5 пускового) для односкоростных трехфазных двигателей мощностью до 100 кВт, 0,3 номинального   (но  не  менее  0,5 пускового) для односкоростных асинхронных двигателей мощностью 100 кВт и выше, 0,3 номинального для однофазных и многоскоростных трехфазных двигателей.

Начальный пусковой вращающий момент развивается трехфазным асинхронным короткозамкнутый двигателем при неподвижном роторе, установившемся токе, номинальном напряжении и номинальной частоте. Значения номинальной кратности этого момента оговариваются в стандартах на отдельные типы двигателей.

Максимальный вращающий момент, развиваемый трехфазными асинхронными двигателями, в установившемся режиме должен быть не менее 1,6 номинального для двигателей общего назначения, а также для двигателей с пусковым током не более 4,5 номинального.

Выше были приведены значения ряда наиболее важных параметров двигателей, знание которых необходимо при эксплуатации.

При эксплуатации асинхронных электродвигателей существует целый ряд правил и требований, предъявляемых к ним с точки зрения техники безопасности.

Прежде всего необходимо отметить наиболее характерные ситуации, при которых требуется немедленное (аварийное) отключение электродвигателя от сети: угроза несчастного случая или несчастный случай с человеком, требующие немедленной остановки двигателя; наличие дыма или огня из двигателя или его пускорегулирующей аппаратуры; вибрации сверх допустимых норм, угрожающие целости двигателя; поломка приводимого механизма; нагрев подшипников сверх допустимой температуры, указанной в инструкции завода—изготовителя двигателя; существенное снижение частоты вращения, сопровождающееся быстрым нагревом двигателя.

В зависимости от особенностей конкретного производства в инструкции по эксплуатации асинхронных двигателей могут быть указаны и другие случаи, при которых требуется аварийное отключение двигателей, а также указан порядок устранения аварийной ситуации и последующего пуска двигателя.

Для предотвращения поражения электрическим током обслуживающего персонала выводы статорной и роторной обмоток должны быть закрыты ограждениями, снятие которых требует отвертывания гаек или вывинчивания винтов, а корпус двигателя должен быть надежно заземлен.

Вращающиеся части машин также должны быть закрыты ограждениями, снятие которых во время работы двигателей строго воспрещается.

В тех производствах, где возможна систематическая перегрузка электродвигателей по технологическим причинам, необходима установка защиты от перегрузки. Эта защита должна воздействовать на аварийную сигнализацию, на управляющие органы с целью разгрузки механизма или на пусковую аппаратуру для отключения двигателя.

Асинхронные двигатели должны иметь защиту от коротких замыканий с помощью автоматического выключателя либо предохранителей с плавкими вставками. Уставки автоматов и номинальный ток плавких вставок выбираются так, чтобы не допускать ложного срабатывания защиты при пусковых токах.

Для короткозамкнутых двигателей с легкими условиями пуска ток плавкой вставки должен быть равным 0,4 пускового тока двигателя. Для тяжелых условий пуска ток плавкой вставки выбирается равным 0,5—0,6 пускового тока двигателя. Для электродвигателей с фазным ротором ток плавкой вставки составляет 1—2 номинального тока двигателя.

Перед пуском двигателя необходимо своевременное предупреждение рабочих, обслуживающих его, о запуске.