Выбор защиты электродвигателей

Правильный выбор и настройка защиты электродвигателей позволяют продлить ресурс их работы, обеспечить безаварийную работу и повысить их надежность в эксплуатации. Однако применение защиты удорожает двигатель, поэтому выбор типа и количества защит определяется не только технической, но и экономической целесообразностью их установки.

Предусматриваются следующие виды защиты электродвигателей напряжением до 1000 В:

1) защита от многофазных коротких замыканий и от минимального напряжения, а в сетях с глухозаземленной нейтралью - дополнительно от однофазных замыканий для двигателей переменного тока;

2) защита от коротких замыканий и от недопустимого повышения частоты вращения для двигателей постоянного тока;

3) Защита от перегрузки должна устанавливаться в случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловыми реле. Защита должна действовать на отключение, или на сигнал, или на разгрузку, если последняя возможна;

4) Защита от асинхронного режима синхронных двигателей должна, как правило, осуществляться с помощью защиты от перегрузки по току статора для двигателей напряжением до 1000 В.

0. 7. Как влияет механическая нагрузка электродвигателя на процесс пуска этого электродвигателя?

Ответ: Механическая нагрузка на шинах двигателя имеет некоторое значение начального момента сопротивления. Чем больше нагрузка, тем больше сопротивление. Следовательно - ухудшает процесс пуска.

0. 8. Как изменятся условия пуска электродвигателя, если увеличить мощность питающего силового трансформатора?

Ответ: Увеличение мощности питающего трансформатора приводит к снижению сопротивления на пути пускового тока, поскольку более мощные силовые трансформаторы имеют меньшее сопротивление. Следовательно -улучшается.

0. 9. Какие процессы могут происходить в системе электроснабжения, если условия успешного пуска электродвигателя не выполняются?

Ответ: При невозможности пуска двигателя должен сработать защитный аппарат. В случае, если защитный аппарат не сработает, то это приведет к перегреву двигателя и КЗ. Длительное действие тока КЗ на элементы схемы приведет к их термическому разрушению

0. 10. Как влияет предвключенная нагрузка трансформатора на процесс пуска электродвигателя и какое влияние оказывает пуск двигателя на эту нагрузку?

Ответ: 1)При наличии нагрузки на общих шинах двигателя уровень напряжения в нормальном и пусковом режиме ниже. Поэтому нагрузка негативно сказывается на пуски двигателя.

2) При пуске двигателя уровень напряжения на шинах нагрузки снижается, соответственно ухудшаются показатели качества напряжения у нагрузки.

0. 11. Какие способы могут быть использованы для пуска синхронных электродвигателей насосов?

Ответ: В подавляющем большинстве случаев применяется асинхронный пуск

синхронных двигателей

5. ПУСК СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ          Пуск синхронного двигателя непосредственным включением в сеть невозможен, так как ротор из-за своей значительной инерции не может быть сразу увлечен вращающимся полем статора, вращения которого устанавливается мгновенно. В результате устойчивая магнитная связь между статором и ротором не возникает. Для пуска синхронного двигателя приходится применять специальные способы, сущность которых состоит в предварительном приведении ротора во вращение до синхронной или близкой к ней части, при которой между статором и ротором устанавливается устойчивая магнитная связь.          Пуск синхронного двигателя по средствам вспомогательного двигателя. Процесс протекает аналогично процессу включения синхронного генератора на параллельную работу ротор возбужденного синхронного двигателя посредствам вспомогательного (пускового) двигателя приводится во вращение, разгоняется до синхронной частоты вращения и с помощью синхронизирующего устройства подключается к сети. Затем вспомогательный двигатель отключают. Обычно мощность вспомогательного двигателя составляет 5-15% от мощности синхронного двигателя. Это позволяет пускать синхронные двигатели либо без нагрузки, либо при малой нагрузки на валу. Применение вспомогательного двигателя мощностью, достаточной для пуска синхронного двигателя под нагрузкой нецелесообразно, так как при этом установка получается громоздкой и неэкономичной.          В качестве вспомогательного двигателя обычно применяют асинхронный двигатель с фазным ротором при числе полюсов 2p. Это делается для того, чтобы можно было ротор двигателя привести во вращение с частотой близкой к синхронной. Для регулировки частоты вращения в цепь ротора синхронного двигателя включают регулировочный реостат. В настоящее время описанные способ пуска имеет ограниченное применение.

6. АСИНХРОННЫЙ ПУСК СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ          Этот способ пуска возможен при наличии в полюсных наконечниках ротора пусковой обмотки (клетки), аналогичной успокоительной обмотке синхронного генератора.           Невозбужденный синхронный двигатель включают в сеть. Возникшее при этом вращающееся поле статора наводит в стержнях пусковой клетки ЭДС, которые создают токи. Взаимодействие этих токов с полем статора вызывает появление на стержнях пусковой клетки электромагнитных сил. Под действием этих сил ротор приводится во вращение. После разгона ротора до частоты вращения, близкой к синхронной (n = 0.95n). Обмотку возбуждения подключают к источнику постоянного тока. Образующийся при этом синхронный момент втягивает ротор двигателя в синхронизм. После этого пусковая обмотка двигателя выполняет функцию лишь успокоительной обмотки, ограничивая качание ротора.          Чем меньше нагрузка на валу двигателя, тем легче его вхождение в синхронизм. Синхронные двигатели малой мощности, пускаемые без нагрузки на валу, иногда входят в синхронизм лишь за счет реактивного момента, т.е. даже без включения обмотки возбуждения.          С увеличением нагрузки момента на валу вхождения двигателя в синхронизм затрудняется. Наибольший нагрузочный момент, при котором ротор синхронного двигателя еще втягивается в синхронизм, называют момент входа в синхронизм. Синхронный момент при частоте вращения n2=0,95n, зависит от активного сопротивления пусковой клетки, т.е. от сечения стержней и удельного электрического сопротивления металла, из которого они изготавливаются.          Следует обратить внимание что выбор сопротивления пусковой клетки, соответствующего значительному пусковому моменту и наоборот, при сопротивлении соответствующему небольшому пусковому моменту, момент входа в синхронизм увеличивается.          В процессе асинхронный пуск в обмотку возбуждения нельзя оставлять разомкнутой, пересекающей ее в начальный период пуска с синхронной скоростью, индуктирует в ней с ЭДС. В следствие большого числа витков обмотка возбуждения этих ЭДС достигается значения, опасных как для целостности изоляции самой обмотки, так и для обслуживающего на период разгона замыкают на активное сопротивление, примерно в 10 раз большее сопротивление обмотки возбуждения.          Замыкания накоротко обмотки возбуждения на время пуска двигателя не желательно, т.к. при этом обмотка ротора образует однофазный замкнутый контур, взаимодействия которого с вращающемся полем статора также создают дополнительный синхронный момент. Однако при частоте вращения, равной половине синхронной, этот момент становится тормозящим и создает «провал» в характеристике пускового (асинхронного) момента. Это заметно ухудшает пусковые свойства синхронного двигателя. При асинхронном пуске синхронного двигателя возникает значительный ток. По этому синхронных двигателей непосредственным при достаточной мощности сети, способной выдержать без заметного падения напряжения броски пускового тока пяти или семикратного значения. Если же мощность сети недостаточна, то можно применять пуск двигателя по пониженному напряжению (автотранспортный или реактивный).

Известны следующие способы пуска синхронного электродвигателя в ход: с помощью вспомогательного двигателя, частотный и асинхронный. В первом случае электродвигатель с отключенной нагрузкой разгоняется до синхронной частоты вращения вспомогательным пусковым двигателем небольшой мощности. При частотном пуске плавно изменяется (увеличивается) частота напряжения в статорной обмотке. При асинхронном способе пуска (получившем наибольшее распространение) вращающий электромагнитный момент возникает в результате взаимодействия магнитного поля статора с полем тока, наведённого в пусковой обмотке или в теле ротора; обмотку возбуждения при этом замыкают накоротко или на разрядный резистор. По достижении ротором установившейся частоты вращения, близкой к синхронной, обмотку возбуждения размыкают и подсоединяют к источнику постоянного тока. Синхронизирующий момент обеспечивает вхождение двигателя в синхронизм. Устойчивый синхронный режим работы двигателя возможен при равенстве электромагнитной и механической (тормозящей) мощностей. В случае, если мощность нагрузки превосходит электромагнитную, двигатель выходит из синхронизма и останавливается. Нарушение синхронной работы двигателя может быть вызвано также снижением напряжения в сети или уменьшением тока возбуждения.

0. 12. Как должны выбираться электродвигатели для привода насосов?

1. Ответ: Мощность двигателей должна выбираться исходя из производительности

насосов.

Мощность (кВт) электродвигателя для насоса определяется по формуле:

Подставив необходимые значения, Вы можете рассчитать мощность прямо сейчас

Начало формы

Конец формы

где   - коэффициент запаса, принимаемый 1,1-1,3 в зависимости от мощности электродвигателя;   - ускорение свободного падения;   - подача (производительность) насоса, м³/с;   - расчетная высота подъёма, м;   - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;   - КПД насоса (для поршневого 0,7-0,9; для центробежного с давлением свыше 0,4×10⁵ Па 0,6-0,75, с давлением до 0,4×10⁵ Па 0,45-0,6);   - КПД передачи, равный 0,9-0,95;   - давление, развиваемое насосом, Па.

Для центробежного насоса особенно важен правильный выбор частоты вращения электродвигателя, так как производительность насоса Q, расчетная высота H, момент М и мощность Р на валу электродвигателя зависят от угловой скорости W. Для одного и того же насоса значения Q₁, H₁, M₁, P₁ при W₁ связаны со значениями Q₂, H₂, M₂, P₂ при скорости W₂ соотношениями Q₁/Q₂=W₁/ W₂; H₁/H₂=M₁/M₂=W²₁/ W²₂; P₁/ P₂=W³₁/ W³₂.

Из этих соотношений следует, что при завышении угловой скорости электродвигателя потребляемая им мощность резко возрастает, что приводит к перегреву его и выходу из строя. При заниженной скорости создаваемый насосом напор может оказаться недостаточным, и насос не будет перекачивать жидкость.

0. 13. Какие факторы должны учитываться при выборе типа электродвигателя для привода насоса?

Ответ: Мощность двигателей должна выбираться исходя из производительности насосов.