книги из ГПНТБ / Красник В.В. Повышение надежности и экономичности работы электрооборудования на предприятиях легкой промышленности

статора, иногда чрезмерно увеличивают воздушный зазор и тем самым заведомо ухудшают энергетические показатели машины.

Основными факторами, влияющими на выбор величины воздуш­ ного зазора, являются, с одной стороны, энергетические показа­ тели, для повышения которых стремятся получить минимальную величину зазора, а с другой — эксплуатационная надежность, шум и вибрация, из-за которых приходится несколько увеличивать воз­ душный зазор. Например, для асинхронных двухполюсных элек­ тродвигателей мощностью до 28 кВт величину воздушного зазора рекомендуют проверять по формуле Нюрнберга:

можно разделить на пять участков: воздушный зазор, зубцы ста­ тора, зубцы ротора, сердечник статора и сердечник ротора. Основ­ ным из участков, на долю которого приходится значительная часть магнитного потока, является воздушный зазор. Величина магнито­ движущей силы для этого участка равна:

статора и ротора.

При ремонте асинхронных электродвигателей необходимо не только соблюдать допустимые значения эксцентриситета и норма­ тивную величину воздушного зазора, но и принять все меры к обес­ печению равномерности его расположения между ротором и ста­ тором. Правильность зазора зачастую нарушается из-за деформа­ ции стали, смещения подшипниковых щитов, изгиба вала и других

причин. Подобные нарушения, как правило, приводят к возник­ новению высших гармонических полей, вследствие чего создаются дополнительные магнитные потери в стали и электрические по­ тери в меди машины. Величина этих потерь в отдельных случаях достигает 15% от номинальных потерь электродвигателя, что сни­ жает его к. п. д. примерно на 1—2%. Кроме снижения энергетиче­ ских показателей электродвигателя, при искажении формы кривой тока и напряжения нарушаются его рабочие характеристики из-за возникновения пульсирующих вращающих моментов, которые об­ разуются в результате взаимодействия основного магнитного по­ тока с высшими гармоническими тока и величина которых опреде­ ляется по формуле (9).

Для соблюдения необходимого воздушного зазора при ремонте электродвигателей и после их сборки производят измерение и со­ ответствующую регулировку зазора между ротором и статором. Измерения производят специальными щупами, которые имеют про­ стую конструкцию, что позволяет изготовить их наборы в любой ремонтной мастерской. Щуп представляет собой стальную прово­ лочку диаметром 2—3 мм, на одном конце которой имеется ручказахват, а на другом — кольцо, диаметр которого соответствует ве­ личине воздушного зазора машины. После нескольких замеров подсчитывают среднеарифметическое значение воздушного зазора. При значительных отклонениях зазора от требуемой величины про­ веряют совпадение осей и цилиндрических поверхностей статора и ротора с последующим регулированием зазора.

Запрещается исправлять эксцентриситет наклепыванием, накерниванием и подшабриванием посадочных поверхностей подшипни­ ковых щитов, станины и других деталей, поскольку регулировка воздушного зазора после первой же разборки машины нарушается.

Для анализа влияния параметров обмотки асинхронных элек­ тродвигателей с короткозамкнутым ротором на их энергетические показатели необходимо предварительно рассмотреть общий прин­ цип построения обмоток.

Обмотки машин переменного тока в основном разделяются на однослойные, применяемые для электродвигателей мощностью от 0,6 до 5 кВт, и двухслойные, применяемые для электродвигателей мощностью свыше 5 кВт.

Принцип построения обмоток заключается в том, что провод­ ники, лежащие в различных пазах, соединяются между собой в витки и катушки таким образом, что индуктированные в них электродвижущие силы (э. д. с.) складываются. У однослойных обмоток стороны катушки занимают весь паз. У двухслойных об ­ моток в каждый паз укладываются две катушки и каждая из них расположена в двух слоях. Пазы расположены на внутренней по­ верхности статора и на внешней поверхности ротора. На каждый

полюс 2р и каждую фазу трехфазного асинхронного электродвига­ теля приходится определенное число пазов q, равное:

катушечные группы в фазе соединены последовательно, т. е. число

Активное г и индуктивное х сопротивления каждой фазы об­

где kx и ki — постоянные машины, значения которых равны:

все меры к обеспечению синусоидальной формы кривой намагни­ чивающей силы, которая распределена вдоль окружности статора.

Рассмотрев общие принципы выполнения обмоток асинхронных электродвигателей, проведем конкретную оценку влияния измене­ ний обмоточных данных при ремонте машины на ее энергетические показатели.

Чтобы судить о номинальной мощности и номинальных значе­ ниях coscp и к . 'п . д. отремонтированного асинхронного электро­ двигателя, необходимо иметь представление о величине плотности тока в обмотке статора. Плотностью тока в обмотке называется отношение номинального тока обмотки к площади поперечного се­ чения проводника, к числу параллельных проводников а и парал­ лельных ветвей а':

Зная плотность тока, можно определить полезную мощность электродвигателя, а также его энергетические показатели. Дело в том, что при перемотке обмоток электродвигателя его мощность, coscp и к. п. д. могут не соответствовать паспортным данным, что

На рис. 3 показаны кривые зависимости соэф (сплошные ли­ нии) и к. п. д. (пунктирные линии) от полной мощности асин­ хронных электродвигателей (номинальной мощностью до 14 кВт), наиболее часто ремонтируемых на предприятиях легкой промыш­ ленности.

Известно, что полезная мощность Рг на валу асинхронного электродвигателя связана с соэф и к. п. д. следующим равенством:

Таким образом, воспользовавшись графиками на рис. 2 и 3, можно определить полезную мощность асинхронного электродви­ гателя при его перемотке и оценить степень загрузки (%) в зави­ симости от номинальной мощности машины. Покажем это на кон­ кретном примере.

П р и м е р ' 2 . В перемотку поступил четырехполюсный асинхронный элект­ родвигатель открытого исполнения с нормальной вентиляцией, номинальная мощ­ ность которого до перемотки составляла 7 кВт. Обмотки электродвигателя сое­

44

3.Полная мощность электродвигателя будет равна

Р 2 = у 3 -380-11 -0,854-0,85 = 5250^ Вт = 5,25 кВт,

что составляет 75% от его номинальной мощности.

При ремонте электродвигателя можно изменить число витков обмотки в фазе или ее сечение. При этом возможны следующие' случаи:

число витков в обмотке фазы уменьшено при прочих равных условиях;

число витков в обмотке увеличено, а сечение обмоток в фазе уменьшено с таким расчетом, чтобы объем проводникового мате­ риала в пазах статора остался без изменения;

число витков в обмотке фазы увеличено при неизменном ее се­ чении путем соответствующего повышения коэффициента запол­ нения паза.

5. Энергетические показатели асинхронных электродвигателей при пересчете их обмоток на новые параметры

При ремонте асинхронных электродвигателей в ряде случаев возникает необходимость в пересчете обмоток на новые пара­ метры. Такие пересчеты чаще всего могут возникнуть в следую­ щих случаях:

при перемотке обмотки статора на новое напряжение с сохра­ нением той же мощности и скорости вращения ротора;

при перемотке обмотки двигателя с целью изменения скорости вращения с сохранением той же мощности и напряжения обмоток; при замене обмотки с сохранением паспортных данных ма­

шины.

Первый случай может возникнуть при изменении системы элек­ троснабжения предприятий и использовании существующего парка электродвигателей. Перед перемоткой обмотки асинхрон­ ного электродвигателя по этой причине необходимо выявить воз­ можности его использования без перемотки, например:

если напряжение сети увеличилось с 220 до 380 В, то три фазы

другое напряжение изменяется число витков и сечение обмоточ­ ного провода. Число витков обмотки изменяется прямо пропор­ ционально фазному напряжению, а сечение — обратно пропорцио­ нально напряжению фазы. При этом энергетические показатели машины изменяют первоначальные значения.

Например, при повышении напряжения питающей сети в пере­ мотанном электродвигателе увеличивается число витков в обмотке фазы, а ее сечение уменьшается. Увеличение числа витков при по­ вышенном напряжении приводит к снижению магнитной индук­ ции и соответственно тока намагничивания машины, что видно из формул (23) и (23'), а также к увеличению реактивного сопро­ тивления обмотки каждой фазы, что видно из выражения (25'). При этом реактивная мощность рассеяния машины несколько уменьшится, вследствие чего cos ф увеличится.

Что касается коэффициента полезного действия машины, то картина его изменения в данном случае несколько сложнее и за-' висит от соотношения магнитных потерь в стали и нагрузочных, потерь в обмотках электродвигателя. С одной стороны, магнитные потери в стали снизятся за счет уменьшения магнитной индукции,

пропорциональны квадрату плотности тока. Отсюда ясно, что если перемотанный электродвигатель будет работать в режиме полных нагрузок, то срок его службы резко сократится из-за систематиче­ ского превышения допустимой температуры перегрева обмотки машины, вызываемого повышенными нагрузочными потерями. Следовательно, перемотанный электродвигатель для данного ва­ рианта может работать лишь с запасом мощности не менее 15—20%.

При перемотке электродвигателя на новое напряжение расчет новых параметров обмотки производят следующим образом.

1.Определяют новое число витков в фазе: старое число вит­ ков, рассчитанное по формуле (24'), изменяют во столько раз, во сколько раз изменяется напряжение.

2.Находят число эффективных проводов N В пазе, которое из­

Перемотку обмотки электродвигателя для работы на другой скорости можно осуществить при необходимости увеличения про­ изводительности технологического оборудования.

Из формулы (15) видно, что изменение скорости вращения вала электродвигателя можно достигнуть изменением числа по­ люсов машины, что в свою очередь связано с изменением числа

нием паспортной мощности электродвигателя и сечения его об­ мотки, а также энергетических показателей машины.

Например, если требуется перемотать асинхронный электро­ двигатель для получения более высокой скорости вращения вала,