7.1 Ненормальные режимы работы и повреждения электродвигателей
А
нализ
повреждений электродвигателей (ЭД)
указывает на возможные ненормальные
режимы работы и повреждения. К ненормальным
режимам работы относятся:
‑ перегрузка. В соответствии с МЭК допустимое время tДОП перегрузки можно рассчитать:
,
(Л7-1)
где
,
IПР – ток перегрузки,
IН,ДВ – номинальный
ток двигателя, А – тепловая постоянная
(для мощных машин А=250, для остальных
А=150);
- понижения напряжения и последующих его восстановлениях. Для неответственных потребителей допускается снижение напряжения до (0,65-0,75)Uном, а для ответственных – до 0,5Uном, а при дальнейшем снижении надо отключать асинхронный двигатель (так как при снижении напряжения увеличивается ток);
- несимметрия возникает в результате неодинаковой фазной нагрузки сети, происходит перекос питающего напряжения. При работе двигателя от несимметричного напряжения возникает обратная последовательность, которая ведет к нагреву статора и ротора. Рекомендуют [Федосеев] отключать двигатель при I2 0,1IН,ДВ. К ненормальному режиму причисляется обрыв фазы. Двигатель может быстро перегреться и повредится, если не отключить при возникновении такого режима (в этом случае I2 = 0,5I1).
К повреждениям относятся:
- междуфазные КЗ – двух- (К(2)) и трехфазные (К(3)) сопровождаются сверхтоками, из-за чего происходят необратимые процессы - выгорание изоляции, расплавление обмоток, их деформации в лобовых частях и т. д.;
- однофазное замыкание обмотки К(з) статора на землю или на корпус может происходить у двигателей, работающих в сетях с изолированной нейтралью или заземленной через дугогасящий реактор (для сетей с напряжениями 3, 6, 10 кВ). При таком повреждении к фазной изоляции прикладывается линейное напряжение. Как известно, в процессе эксплуатации изоляция стареет, поэтому велика вероятность электрического пробоя изоляция и возникновения двойного замыкания на землю. Из-за горения дуги возможно также сваривания магнитопровода;
- однофазное КЗ К(1) в сети с заземленной нейтралью (с напряжениями 0,4 кВ или 0,66 кВ) сопровождается сверхтоком, из-за чего происходит выгорание изоляции, расплавление обмоток и т. д;
- витковое замыкание в обмотке сопровождается местным нагревом короткозамкнутого витка, с дальнейшем повреждением изоляции и перерастания в междуфазные КЗ [Гимоян, Новожилов];
- замыкание обмотки ротора на землю в общем случае не считается опасным и двигатель в таком режиме может работать сколь угодно долго, если не считать, что повышается вероятность двойного замыкания на землю, которое необходимо отключать без выдержки времени;
- обрыв одной фазы двигателя сопровождается большими токами обратной последовательности, возникновением двойной частоты ротора, нагрев магнитопровода и и обмоток двигателя;
- исчезновение напряжения возбуждения у синхронных машин. Двигатель работает в асинхронном режиме [Кужеков];
- асинхронный ход синхронной машины возможен при перегрузке и потере устойчивости. В этом режиме ротор вращается медленнее поля статора, возникают пульсирующие токи, сравнимые с пусковыми и токами КЗ;
- разрыв стержня ротора (для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором). Возникает перерасход электрической энергии, при расширении повреждения и нарушении контактов всей обмотки – останов ЭД;
- эксцентриситет – смещение оси ротора относительно статора. Чаще всего это повреждение возникает у высоковольтных двигателей, когда смещаются подшипники вала, и ротор может при вращении в наихудшем случае задевать статор.