Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Слоним Н.М. Алюминиевые провода при ремонте асинхронных двигателей

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
5.19 Mб
Скачать

s

Рис. 29. Схема двухслойной обмотки.

2 р = 8 ;

г , = 7 2 ;

9 , = 3 ;

i / D 1 = l - 9 ;

о , - 4 .

Рис. 30, Схема двухслойной обмотки. 2 р - 8 ; ?і-з; i/.i-i-s;

с»

-~1

В первом из этих уравнений допущено, что измене­

нием к. п. д. электродвигателя при изменении

тока ста­

тора можно пренебречь; во втором уравнении

примято,

что намагничивающие

силы

пропорциональны

/фі sin ср

и при сохранении величины индукции остаются

постоян­

ными.

 

 

 

 

В соответствии с изложенным следует, что, например,

для электродвигателя, имеющего в заводском

исполнении

обмотку из медного

провода

П Э Л Б О 0

1,0/1,2 мм и

coscp=0,85, после перемотки с переходом на алюминие­ вый провод ПЭВА-2 ( Л Э Л Р А - 2 ) 0 1,16/1,24 мм и сохра­ нением изоляции класса А потребуется согласно табл . 18

понижение допустимого тока

статора в отношении

 

 

 

 

 

0,91

 

 

и

соответственно

 

 

 

 

 

Таким образом, д л я рассмотренного случая снижение

тока составит 9%,

а понижение мощности 13%. П р и пе­

реходе на изоляцию класса Е электродвигатель

сохра­

нил бы номинальную мощность.

 

 

 

П р о в е р к а

на с о о т в е т с т в и е

Г О С Т

 

 

Действующие

в настоящее время

ГОСТ 186-52

(с из­

менением № 5)

на электродвигатели серии А и

А О и

ГОСТ 13859-68 на

электродвигатели

серии А2 и А 0 2 не

распространяются

 

на асинхронные

электродвигателя

с

алюминиевой

обмоткой

статора.

Все ж е интересно

дравнить электродвигатели, перематываемые с примене­ нием алюминиевых проводов согласно рекомендации на­ стоящей работы, с требованиями ГОСТ, действовавшего ранее.

Согласно ГОСТ 186-52

(с изменением № 4, принятым

в 1963 г.) д л я электродвигателей с алюминиевыми

обмот­

ками статора допускалось

снижение

к. п. д. по

сравне -

н и ю - с электродвигателями

с медными

обмотками, как

это указано в сравнительной табл . 23.

 

 

 

Руководствуясь табл . 23, определяем допустимый ко­

эффициент увеличения всех потерь

Р

электродвигателя

и потерь только в обмотке

cTaTqpa у по табл. 24.

Мощ­

К. п. д. электродвигателя, %

 

К. п. д . электродвигателя, %

1 500

об/мии

1 000

об/мни

Мощ­

1 500

об/мин

1 000

об/мин

ность

ность

элек-

 

с обмоткой статора

элек-

 

с обмоткой статора

тро-

 

тро-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

двнга­

 

алю­

 

алю­

двига-

 

алю­

 

алю­

тели,

мед­

мед­

теля,

мед­

мед­

кВт

ной

миние­

ной

миние­

кВт

ной

миние­

ной

миние­

 

 

вой

 

вой

 

 

вой

 

вой

1,0

78,5

79,0

77,0

73,5

20,0

89,0

87,5

88,0

86,5

1,7

81,5

79,5

76,5

28,0

90,0

88,5

89,0

87,5

2,8

83,5

81,0

82,5

80,0

40,0

90,5

89,0

90,0

88,5

4,5

85,5

83,5

84,5

82,0

55,0

91,0

90,0

91,0

89,5

7,0

87,0

85,0

86,0

83,5

75,0

91,5

90,5

92,0

90,5

10,0

87,5'

86,0

86,5

84,5

100,0

92,0

91,0

 

 

14,0

88,5

87,0

87,0

85,0

 

 

 

 

 

В табл. 24 допустимый коэффициент увеличения по­ терь в обмотке определен следующим образом:

пусть ,|J— допустимый коэффициент увеличения всех потерь при переходе на алюминиевую обмотку согласно ГОСТ 1'86-52; Y удельный вес джоулевых потерь в об­ мотке статора по отношению ко всем потерям электро­

двигателя

в долях

единицы; 1—удоля остальных по­

терь, остающихся

неизменными.

Тогда

искомый

допустимый коэффициент у (в долях

единицы) увеличения джоулевых потерь в обмотке опре­

делим

 

из уравнения уу+{1у)

='Р, откуда

 

 

 

 

 

Так

как

у

никогда

не

бывает

больше,

чем 0,5,

т.

е.

Y<0,5,

то

г/^2р—'1.

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощ­

 

Электро­

 

Электро­

 

Мощ­

Электро­

 

Электро­

 

 

ность

 

двигатель

на

двигатель

на

ность

двигатель

на

двигатель

на

 

элек -

 

1 500

об/мин

1 000

сб/мин

элек -

1 500

об/мин

1 000

об/мнн

 

тро-

 

 

 

 

 

 

 

тро-

 

 

 

 

 

 

двига-

 

Р

и

Р

У

двига-

Р

у

Р

У

 

теля,

 

теля,

 

кВт

 

 

 

 

 

 

 

кВт

 

 

 

 

 

 

 

1.0

1,14

1,28

1,15

1,30

20,0

1,135

1,27

1,12

1,24

'

1,7

1,15

1,30-

28,0

1,15

1,30

1,135

1,27

2,8

1,15

1,30

1,14

1,28

40,0

1,16

1,32

1,15

1,30

 

4,5

1,135

1,27

1,16

1,32

55,0

1,11

1,22

1,165

1,33

 

7,0

1,15

1,30

1,18

1,36

75

1,12

1,24

1,19

1,38

 

10,0

1,12

1,24

1,15

1,30

100,0

1,12

1,24

 

14,0

1,13

1,26

1,15

1,30

 

 

 

 

 

 

 

Н а г р е в

э л е к т р о д в и г а т е л я

с а л ю м и н и е в о й

о б м о т к о й

п р и п у с к е

 

П о д влиянием пускового тока, который обычно в не ­

сколько р а з больше

номинального тока,

обмотка статора

электродвигателя интенсивно нагревается, что обычно ха­ рактеризуется величиной dx, °С/с — скоростью возраста­ ния температуры обмотки статора в период пуска; высо­ кие значения dx приводят к ускоренному износу изоля­ ции.

Обычно у низковольтных асинхронных электродвига­ телей dx лежит в пределах 3—6°С/с; рассмотрим, как

изменится

эта величина

при замене меди

алюминием.

 

М о ж н о

считать,

что

за

время пуска

обмотка

статора

не

успевает отдать

тепло о х л а ж д а ю щ е м у

воздуху и на­

грев обмотки ограничивается ее теплоемкостью

согласно

уравнению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пер С

псР

Cwq-

 

 

 

 

где

/пер среднее

(эффективное)

значение

тока

статора

за

период пуска; С — теплоемкость

обмотки;

CW

— удель ­

ная теплоемкость обмотки на единицу объема;

q — сече­

ние проводниковой

жилы .

 

 

 

 

 

 

 

Если переход на алюминий осуществляется с сохра­

нением

прежнего числа

эффективных

проводов

в пазу,

то

величина среднего пускового тока /пер не изменится;

в этом

случае отношение dx& и dxM

для

данного

электро­

двигателя

выразится зависимостью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рм

С„,а V 9а )

 

 

 

 

 

Подставляя указанные в табл .

6 соотношения р а / р м и

Cwh/Cwm,

найдем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,675 \^ 9а у

 

^

q&)

 

 

 

Из

этого уравнения

видно, что

д л я

того, чтобы ско­

рость возрастания температуры во время пуска не уве­ личилась, необходимо, чтобы

 

 

 

Из

табл . 18 и 19

видно, что

условие соблюдается

очень

редко, поэтому

при переходе

на алюминий величи­

на dx обычно возрастает. Во избежание ускоренного из­ носа изоляции при пусках переход на более высокий

класс изоляции Е при

замене меди алюминием

оказы­

вается необходимым.

 

 

С этой точки зрения д л я электродвигателей с

т я ж е ­

лыми условиями пуска

вообще нельзя рекомендовать пе­

реход на алюминиевую

обмотку статора.

 

Вы в о д ы

1.При сохранении неизменным числа эффективных проводов в пазу, для того чтобы сохранить мощность электродвисателя при замене медных проводов алюми ­ ниевыми, необходимо увеличить диаметр алюминиевого провода на 28%' по сравнению с медным.

2.Если есть возможность повысить класс нагрево­ стойкости изоляции (класс Е вместо класса А ) , доста­ точно увеличить диаметр алюминиевого провода на 11% по сравнению с медным.

3.З а счет более тонкой изоляции алюминиевых про­

водов

можно при замене проводов марки П Э Л Б О

повы­

сить диаметр алюминиевого провода в среднем

на

10—

15%

по сравнению с медным, а при замене

проводов

марки П Б Д — в среднем на 10—20%.

 

 

4.З а счет увеличения коэффициента заполнения сво­ бодного сечения паза диаметр алюминиевого провода можно увеличить еще на 5%:.

5.З а счет уменьшения числа іщ (числа элементарных проводников в эффективном проводе) можно в некото­ рых случаях повысить сечение эффективного алюминие­ вого провода на несколько процентов.

6.Если нет возможности повысить класс нагревостой­ кости изоляции и использовать выгоду от более тонкой изоляции провода (например, когда в заводском испол­

нении у ж е использованы изоляция класса Е и провода с тонкой эмалевой изоляцией), снижение мощности элек­ тродвигателя при з а м е н е медных проводов алюминиевы­ ми является неизбежным.

7. Д л я электродвигателей с т я ж е л ы м и условиями пу­ ска замена медных проводов алюминиевыми нецелесооб­ разна .

1-4. РАСЧЕТ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПОЛНЕНИЯ ПАЗА (ОБЩИЙ СЛУЧАЙ)

При ремонте обмоток может представиться возможность повысить мощность электродвигателя за счет увеличения по сравнению с, за­ водским исполнением общего коэффициента заполнения паза Аз в ре­ зультате:

применения обмоточного провода с более тонкой изоляцией; применения более тонких материалов для пазовой изоляции;

уменьшения толщины межсекционной прокладки в лазу или лик­ видации ее путем перехода с двухслойной на однослойную обмотку;

увеличения (в допустимых пределах) индукции в зазоре путем соответствующего уменьшения числа эффективных проводов в пазу и увеличения их диаметра;

уменьшения числа элементарных проводников в эффективном проводе и числа параллельных ветвей в фазе с целью применения проводников максимально возможного диаметра.

Рассмотрим, в каких практически возможных пределах может быть увеличена и в какой степени ее увеличение может быть использовано для повышения номинальной мощности электродвига­ теля без ухудшения его эксплуатационных качеств.

Как указывалось в формуле (14), общий коэффициент заполне­ ния паза может быть представлен в виде произведения трех частных коэффициентов

/?з = &з.п&с.с^з.с.

Если обозначить индексами 1 и 2 данные, относящиеся к старо­ му н новому исполнению, то отношение общих коэффициентов запол­ нения паза выразится так:

^32

^3 • Д5

^С.С2

^3 .С2

^31

^ З . П 1

^ G . C l

^3.01

Для круглых проводов

марок

ПЭВ-2 и ПЭВА-2, применяемых

в настоящее время для изготовления обмоток, коэффициент запол­ нения провода Аз.п приведен в табл. 10. Как видно из таблицы, этот коэффициент изменяется в небольших пределах: от 0,65 — для про­ водов малого диаметра до 0,73 — для проводов большого диаметра. Относительно высокая величина k3.„ определяется относительно топ­ кой изоляцией провода.

Обмотки электродвигателей старых выпусков выполнялись про­ водом марки ПБД или ПЭЛБО, у которых двусторонняя толщина изоляции Д больше и соответствующие коэффициенты заполнения провода fe.n значительно меньшие, чем у проводов ПЭВ-2 и ПЭВА-2, приведены в табл. 25.

Отношение Лз.пг/^з.ш при замене проводов марок ПБД или ПЭЛБО проводом ПЭВ-2 или ПЭВА-2 большего сечения, но с тем же диаметром изолированного провода указано в табл. 26.

Величина коэффициента свободного сечения пазаfec-.o,как ука­ зывалось, зависит от толщины пазовой изоляции, прокладок и клина. При пазовой изоляции (пазовой коробочке), применяемой в электро- • двигателях старых выпусков, состоящей из двух слоев электрокартона и одного слоя лакоткани общей толщиной 0,6 мм, Ас.оі (в зависимо­ сти от соотношения между высотой и шириной паза) составлял 0,7— 0,73. Для электродвигателей, изготовляемых и ремонтируемых в на­ стоящее время, в которых пазовая изоляция выполняется из одного

слоя пленкоэлектрокартона толщиной

0,27 мм, kc.o2 достигает

0,77—0,8.

 

 

Таким образом, если при ремонте

не изменялась изоляция па­

за, то

 

 

^С.С2

|

 

^0.01

 

 

fc s

Л §

Е

я 3 -

е й

провод;

Дпамет нэолирс

Провод

марки

О _

Провод

марки

U

л

 

 

 

 

П Б Д

ПЭЛБО

я„', g

s

П Б Д

ПЭЛБО

5

 

 

°- Я «

 

 

Д, мм

Д, мм

 

 

Д, мм * з . п

Д, мм

0,51

0,22

0,38

0,17

 

0,44

1,35

0,27

0,53

 

0,21

0,59

0,59

0,22

0,42

0,17

 

0,47

1,5

0,27

0,56

 

0,21

0,60

0,69

0,22

0,46

0,17

 

0,51

1,81

0,27

0,61

 

0,21

0,64

0,80

0,22

0,48

0,18

 

0,53

2,02

0,27

0,61

 

0,21

0,64

0,9

0,22

0,50

0,18

 

0,54

2,26

0,33

0,62

 

1,0

0,27

0,50

0,21

 

0,54

2,44

0,33

0,63

 

1,2

0,27

0,52

0,21

 

0,57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е .

Значение Ад п дл я

промежуточных

значении

d

находится

 

 

 

 

 

 

 

.«?

 

 

 

 

 

 

 

интерполяцией

или вычислением

по формуле ks п

= — г / и з — д и а м е т р

изолирован-

 

 

 

 

 

 

 

из

 

 

 

 

 

 

 

ного провода указан в каталогах обмоточныхпроводов.

 

 

 

 

 

 

 

Если же трехслойная изоляция заменена

на

однослойную

из

плеикоэлектрокартоыа, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,77-^-0,8

1,1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,7н - 0,73'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Коэффициент заполнения свободного сечения

паза

&3

зависит

от того, как плотно удается заполнить паз проводом. Практически на

величину fco.c не влияет размер и марка

обмоточного

провода; имеет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

26

 

 

Д л я ебмоткн

из

прово­

 

 

Д л я

обмотки

вз прово­

Диаметр

неизо­

да ПЭВ-2 или ПЭВА-2,

Диаметр не­

да ПЭВ-2 или ПЭВА-2,

взамен' обмотки, вы­

изолированного

взамен

обмотки, вы­

лированного

полненной из провода

провода d,

полненной из провода

провода d, мм

 

 

 

 

 

МЛІ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П Б Д

ПЭЛБО

 

 

 

П Б Д

 

 

ПЭЛБО

0,51

1,65

1,43

1,35

 

1,28

 

1,15

 

0,59

1,51

1,35

1,5

 

1,23

 

1,14

 

0,69

1,38

1,24

1,81

 

1,15

 

1,11

 

0,80

1,34

1,21

2,02

 

1,15

 

1,11

 

0,9

1,28

1,19

2,26

 

1,13

 

 

 

1,0

1,35

1,22

2,44

 

1,12

 

 

 

1,2

1,28

1,17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е. Отношение

ft 2 /ft

Для промежуточных

значений d на­

ходится

интерполяцией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значение только материал провода. Для медных проводов /г3.о. состайляет 0,68—0,70, а для алюминиевых, менее жестких, чем медные — 0,72—0,75.

Таким образом, если при ремонте не изменялся материал прово­ да, то

 

/>

'

 

 

"•Э.С1

 

если медные провода заменены алюминиевыми, то

Аа

0,68^-0,7

1,05;

 

если алюминиевые, провода заменены медными, то

&з.сг

0,68-h0,7

: 0,95-

 

0,72 4-0,75

 

 

В качестве практического примера определим отношение общих

коэффициентов заполнения

паза

в заводском исполнении и при ре­

монте с заменой провода ПБД диаметром 1,04 мм проводом ПЭВ-2 и одновременной заменой трехслойной изоляции на более тонкую однослойную.

Из табл. 26 видно, что в данном случае без увеличения диамет­ ра изолированного провода можно использовать провод ПЭВ-2 диа­ метром 1.2 мм:

Аз.п2/Аа.ш=1,28 из

табл. 26;

замены трехслойной

изоляции на

Ас.с2/Ас.с|= 1,1в результате

более тонкую — однослойную;

 

материал

обмоточного

про­

.с2/£а.сі = 1—так как при ремонте

вода не изменен;

 

 

 

 

 

 

 

 

,

^32

^ З . н 2 &С-С2 ^3 . 0 2

,

n o І І

і

І

л

 

Ь==

 

k—

~F~ k= 1.28-1, Ы

=

1,41.

 

 

к3\

К З . П 1 / 1 0 . О 1 '«З.С1

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим, насколько может быть увеличена мощность электро­

двигателя при

повышении общего

коэффициента

заполнения

паза

в отношении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При рассмотрении вопроса поставим требования:

1.При увеличении мощности электродвигателя должна быть со­ хранена кратность максимального вращающего момента — отношение максимального вращающего момента Мк к номинальному Мп , если же у ремонтируемой машины это отношение М„/М,і в заводском исполнении было выше величины, требуемой ГОСТ, оно ие должно опуститься ниже этой величины.

2.Сумма потерь в активной стали и обмотке статора должна остаться на прежнем уровне.

Если обозначить искомый коэффициент увеличения мощности у=

РПОМІПОМІ, то с некоторым приближением можно считать, что номинальные токи в старом и новом исполнении пропорциональны номинальным мощностям, т. е.

^ н о м 2

- ^ п о м г

у

Так как максимальный вращающий момент приблизительно про­ порционален квадрату индукции, то индукцию в зазоре следует уве­ личить (если это не приведет к недопустимому увеличению индук­ ций в зубце п спинке) в отношении

для чего (при сохранении старой схемы обмотки) число эффектив­ ных проводов в пазу следует уменьшить в том же соотношении

И ' а ф . п 2 _ 1

Сечение эффективного провода увеличивается за счет Двух фак­ торов; уменьшения числа эффективных проводов в пазу и увеличе­ ния коэффициента заполнения паза, поэтому

Рассмотрим, как в результате такой переделки изменяются по­ тери в стали и в обмотке статора.

Потери в стали приблизительно пропорциональны квадрату

индукции в зазоре, поэтому

 

 

 

 

 

 

Для определения потерь в обмотке

Роо

найдем, как

изменится

ее сопротивление R постоянному току:

 

 

 

 

# 2 _

Ю»ф.Д 2

С?афі _ _

і

1

_

1

 

# і

аівф.пі

<2зФ2

уу~

b V"y

 

6т"'

 

поэтому

 

Аюма^г

 

 

 

 

 

Р о б 2 _

у2_

у

 

 

 

 

4 м і « .

*

ь

'

 

По поставленному условию неизменности суммы потерь в актив­

ной стали и в обмотке статора

 

 

 

 

 

 

Р с т 2 +

Роб2 =

Р с т 1 + Р о б 1 .

 

 

 

Обозначим Рсті/Робі = 0

и в предыдущее

уравнение

подставим:

PCT2=POTIYРоогуп;

Y

Роб2 = Рові

Тогда

Y° + y = ° + l .

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ