Нагрев, режимы работы, характеристики | Основные сведения об асинхронных электродвигателях

Подробности

Категория: Электрические машины

• электродвигатель

Содержание материала

• Основные сведения об асинхронных электродвигателях
• Нагрев, режимы работы, характеристики

Страница 2 из 2

НАГРЕВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Преобразование двигателем электрической энергии в механическую неизбежно сопровождается ее потерями. Потери мощности происходят на активном сопротивлении обмоток статора и ротора, при трении, в сердечнике статора и т. д. Основная доля потерь обусловлена все же потерями в обмотках статора и ротора ( закон Джоуля—Ленца: Q = PRt).

Энергия, теряемая двигателем, преобразуется в теплоту и идет на его нагревание. В момент включения двигателя в работу температура его равна температуре окружающей среды Тос. Вся теплота, выделяющаяся в электродвигателе, идет на его нагрев. В дальнейшем, с повышением температуры, теплота от двигателя начинает поступать в окружающую среду, а затем наступает момент, когда вся выделившаяся теплота рассеивается в ней. Нагрев электродвигателя заканчивается, и его температура равна установившемуся значению Тдв.
После отключения двигатель начинает охлаждаться. Однако время охлаждения больше времени нагрева, поскольку в этом случае вентилятор электродвигателя не работает.

Допустимая температура нагрева двигателя определяется классом изоляции обмотки статора. Как известно, обмотка статора выполняется из медного обмоточного провода с изоляцией в виде тонкой пленки из полимерного лака. Эта изоляция в зависимости от марки провода выдерживает нагрев не более 130 °С, после чего начинает трескаться и осыпаться. Неизолированные витки обмотки замыкаются между собой, т. е. происходит короткое замыкание питающей цепи. В этом случае говорят, что обмотка «сгорает».
Температура двигателя зависит от многих факторов: температуры окружающей среды, условий охлаждения, режимов работы двигателя и т. д. Поэтому основной критерий при выборе конкретного двигателя для электропривода — его тепловой режим (нагрев).

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Номинальным режимом работы электродвигателя называют такой режим, при котором он может работать неограниченное время. При этом температура его основных частей не должна выходить за пределы допустимых значений. Номинальный режим указывают в паспорте электродвигателя условным обозначением S1, S2, S3 и т. д. В сельском хозяйстве используют электродвигатели с тремя основными номинальными режимами работы: продолжительным S1, кратковременным S2 и повторно-кратковременным S3.

Продолжительный режим характеризуется тем, что температура двигателя при работе с постоянной нагрузкой достигает установившегося значения. Температура считается установившейся, если в течение 1 ч она увеличивается не более чем на 1 °С. В продолжительном режиме работают двигатели вентиляторов, зерноочистительных машин, молотковых дробилок и др.
При кратковременном режиме работы температура не успевает достигнуть установившегося значения, а пауза между включениями столь продолжительна, что температура двигателя снижается до температуры окружающей среды. В паспорте такого электродвигателя укавши максимально допустимое время работы, при превышении которою он выйдет из строя. В кратковременном режиме работают двигатели привода задвижек, установленных на ороси тельных трубах.

При повторно-кратковременном режиме кратковременные периоды нагрузки чередуются с непродолжительными периодами отключения двигателя. Номинальной длительностью цикла считают 10 мин. Относительную продолжительность включенного состояния выражают в процентах, называют ПВ % и указывают в паспорте. Такие двигатели не предназначены для продолжительного режима работы.

ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Зависимость механического вращающего момента (произведение силы на радиус вращения), который создает электродвигатель, от частоты вращения ротора называется механической характеристикой (рис. 4).

В начале пуска при неподвижном роторе (п2 — 0) двигатель имеет некоторый момент, который называется пусковым (Мп). Под действием этого момента ротор раскручивается, скорость его вращения увеличивается и соответственно увеличивается момент на валу, достигая максимального (критического) значения Ммах. После этого при дальнейшем увеличении частоты вращения двигатель переходит в номинальный режим работы, в котором момент вращения двигателя Мн уравновешивает момент сопротивления нагрузки.
С увеличением момента нагрузки, как видно из рисунка 4, уменьшается частота вращения двигателя.  Если момент нагрузки превысит критическое Ммах, то двигатель остановится и будет стоять до тех пор, пока момент нагрузки не уменьшится до значения  пускового момента.

Рис. 4. Механическая  характеристика асинхронного двигателя

Зависимость основных параметров  двигателя: КПД (η), cos φ, потребляемых тока и мощности, а также частоты вращения ротора от механической мощности нагрузки принято называть рабочей характеристикой (рис. 5).
Ток, протекающий по обмотке статора во время пуска, и момент, когда ротор еще неподвижен, принято называть пусковым током. Характерная особенность асинхронного двигателя — большое значение пускового тока, который в 5…10 раз больше номинального.

На рисунке 5  показаны изменения во времени тока статора и частоты вращения ротора в процессе пуска асинхронного двигателя. По мере увеличения частоты вращения ротора ток уменьшается и при номинальной частоте вращения пн становится равным номинальному.

Рис. 5.  Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя

Рис. 6. Пуск асинхронного двигателя

Теплота, выделяемая в обмотках, пропорциональна квадрату тока, но поскольку процесс пуска быстротечен, обмотка двигателя не успевает нагреваться. Если же по какой- либо причине остановить (заклинить) ротор работающего двигателя, то ток в его обмотке станет равным пусковому (5…10) и, следовательно, количество теплоты, выделяющееся на обмотке, увеличится в 25… 100 раз. Температура обмотки увеличится и быстро достигнет критической, обмотка «сгорит», и двигатель выйдет из строя. Поэтому тормозить работающий двигатель более чем на 1…2 мин не рекомендуется.

• Назад
• Вперёд

org/BreadcrumbList»>
• Вы здесь:  
• Главная
• Оборудование
• Эл. машины
• Типы подшипников взрывозащищенных асинхронных двигателей

Еще по теме:

• Испытания по определению электрических величин электрических машин
• Основные повреждения электродвигателей
• Двигатели типа ДАБ
• Методы сушки электрических машин
• Автоматизация испытаний электрических машин

Контроль температуры обмоток электрических машин переменного тока

Новости

К нагреву склонен любой электродвигатель. Сам по себе нагрев, если он находится в установленных пределах, не страшен, а вот перегрева допускать никогда нельзя. Перегрев не вреден для металлических частей и подшипников, однако он чрезвычайно опасен для обмоток. В случае повышения температуры сверх установленного предела в них начинает разрушаться изолирующий лак, а это приводит к замыканию витков.
Чтобы не допустить перегрева гарантированно, нужно установить термодатчик и соединить его с цепью, разрывающей питание мотора при превышении допустимой температуры. Такую защитную схему можно приобрести в составе модуля для тепловой защиты электродвигателя. При этом его нужно отрегулировать на нужную температуру срабатывания. Это следует делать, согласуясь с классом изоляции электродвигателя. Таким образом, можно избежать слишком частого отключения при допустимых температурах и уберечь электродвигатель при слишком высоких температурах.

Допустимая температура подшипника электродвигателя

Предельно-допустимая температура подшипников электродвигателя должна соответствовать следующим значениям:

• для подшипников качения (шариковых или роликовых), использующихся в бытовых моторах и применяющихся в большинстве случаев на производстве, температура должна быть не более 100°С;
• для подшипников скольжения, не должна превышать 80°С, в этом случае температура масла должна быть менее 65°С.

На производстве, при необходимости работы электродвигателя в жарких условиях нужно применять специальные модели подшипников, которые могут выдерживать достаточно высокие температуры.

Классы нагревостойкости изоляции обмоток

Уровень допустимого нагрева зависит от класса нагревостойкости изоляции обмоток, которая является наименее теплостойкой частью конструкции. Он условно обозначается следующими маркерами:

• У – предельная t 90 С. Материалы – бумага, пряжа, шелковые или хлопчатобумажные ткани без пропитки изолирующим составом.
• А — предельная t 105 С. Материалы те же, но с пропиткой.
• Е — предельная t 120 С. Материал – синтетическая органическая пленка.
• В — предельная t 130 С. Материалы – стекловолокно, слюда, асбест с органическим связующим веществом.
• F — предельная t 155 С. Материалы те же что и в В c синтетическим пропитывающим и связующим веществом.
• Н — предельная t 180 С. Материалы те же что в В с кремнийорганическим пропитывающим и связующим веществом.
• С — предельная t от 180 С и выше. Материалы – стекло, керамика, кварц, слюда с неорганическим связующим составом или без. Допустимая температура электродвигателя при работе в этом случае ограничивается только свойствами изоляционных материалов.

Для перехода электродвигателя на более высокий класс требуется его капитальный ремонт.

Подписка на рассылку

Рабочая температура электродвигателя (в дальнейшем ЭД) определяется в первую очередь классом нагревостойкости изоляции обмоток. И её контроль очень важен. При перегреве электродвигатель может быть повреждён.

Классы нагревостойкости изоляции обмоток

Обмотки – наименее устойчивая к нагреву часть конструкции электродвигателя. Поэтому предел рабочей температуры всего устройства определяется именно температурой, при которой они перегорают.

Выделяют следующие классы нагревостойкости изоляции обмоток:

• У (максимальная температура – 90 градусов Цельсия). Обмотки выполняются из бумаги или натуральных тканей без дополнительной изоляционной пропитки;
• А (максимальная температура – 105 градусов Цельсия). Обмотки бумажные или из натуральных тканей с дополнительной изоляционной пропиткой;
• Е (максимальная температура – 120 градусов Цельсия). Обмотки из органической плёнки синтетического происхождения;
• B (максимальная температура – 130 градусов Цельсия). Обмотки из стекловолокна или минеральных составов;
• F (максимальная температура – 155 градусов Цельсия). Обмотки из стекловолокна или минеральных составов с синтетической связующей пропиткой;
• H (максимальная температура – 180 градусов Цельсия). Обмотки из стекловолокна или минеральных составов с кремнийорганической связующей пропиткой;
• С (максимальная температура от 180 градусов Цельсия). Обмотки из термоустойчивых материалов с неорганической связующей пропиткой или без неё.

Если рабочая температура асинхронного двигателя слишком мала, то перевести его на более высокий класс нагревостойкости можно лишь при капитальном ремонте с заменой обмоток.

Рабочая температура подшипников электродвигателей

Кроме обмоток, к температурным условиям работы также очень чувствительны и подшипники электродвигателя. Установленные нормы нагрева следующие:

• Подшипники качения – 95-100 градусов Цельсия;
• Подшипники скольжения – 80-85 градусов Цельсия;
• Стальные детали коллектора и контактных колец – 105-110 градусов Цельсия.

При достижении критических значений температуры подшипника необходимо либо уменьшить нагрузку на используемый ЭД, либо организовать систему охлаждения.

Температурный режим эксплуатации электродвигателей

Нормальные значения температуры внешней среды, при которых электродвигатель работает с номинальной мощностью, определяются климатическим исполнением ЭД. Так, машины с исполнением У1 и ХЛ1 предназначены для эксплуатации при температуре внешней среды до +40 градусов Цельсия, У3 и Т2 – до +45 градусов Цельсия, Т1 – до +50 градусов Цельсия. Если температура внешней среды превышает данный параметр и организовать охлаждение не получится, то необходимо снизить нагрузку на используемый электродвигатель.

Для контроля за температурным режимом следует отслеживать напряжение в питающей сети. При его снижении до 95% от номинального и ниже на ЭД подаётся повышенный ток, что приводит к перегреву устройства. Аналогичное явление наблюдается и при повышении напряжения до 110% и выше от номинального, поскольку вихревые потоки приводят к нагреву статора.

Согласно статистике, срок службы изоляции при повышении температуры на 8 градусов выше допустимой нормы вдвое снижает её эксплуатационный период. Поэтому, для сохранения работоспособности машины, стоит выяснить допустимую рабочую температуру, не допускать перегрева и превышения (либо снижения) токовых нагрузок.

Температурный режим эксплуатации электродвигателей

Для того чтобы двигатель работал с номинальной мощностью, температура окружающей среды не должна превышать 40 С. При ее увеличении следует снизить нагрузку на агрегат и следить за тем, чтобы температура отдельных узлов не превышала допустимого значения.

Температура электродвигателя во время работы повышается при увеличении тока устройства, что может быть спровоцировано уменьшением напряжения в питающей сети до 95% и ниже. Рост напряжения сети свыше 110% также негативно сказывается на температурном режиме двигателя, так как из-за вихревых потоков нагревается статор и растет ток в обмотках, из-за чего они перегреваются.

Исследования показывают, что нагрев изоляции на каждые 8 С сверх допустимой нормы вдвое уменьшает срок ее службы. Поэтому, если вы не хотите, чтобы агрегат вышел из строя раньше времени, перед началом его эксплуатации необходимо выяснить, какая рабочая температура электродвигателя приемлема, и строго соблюдать правила, не допуская перегрева и увеличения токовых нагрузок более чем на 10%.

Источник

Нагрев подшипников качения

Здравствуйте, уважаемые читатели моего блога!

В одной из статей мы с вами рассмотрели явление вибрации подшипников качения и причины её возникновения. В качестве основной причины этого явления мы определили износ подшипников. По вопросам, наиболее часто задаваемым в сети Интернет, пользователей беспокоит ещё одно явление, которое, кстати, сопутствует вибрации, — нагрев подшипников качения.

Для введения в тему сразу оговоримся, почему подшипники греются и что считается нормальной рабочей температурой подшипников качения.

В процессе эксплуатации механической или электромеханической машины совершается работа, часть которой расходуется на нагрев её исполнительных органов и узлов трения. Подшипник качения, будучи узлом трения, нагревается как от рассеиваемой тепловой энергии, так и от внутреннего трения. Всё это совместно создаёт определённый температурный фон. Нормальной температурой в полости подшипника считается температура до 65⁰С. При температуре, не превышающей 65⁰С, реализуется максимальный эксплуатационный ресурс подшипника. Допускается, однако, перегрев подшипника до температуры 95⁰С. Но это уже критическая температура, при которой происходит повышенный износ рабочих деталей и изменяются свойства смазочного материала. Следствием изменения свойств смазки (масла) снова становится повышенный износ. Перегрев подшипника – явление не нормальное и требует исследования его причин.

Что греется в электродвигателе

Основной источник нагрева — обмотка статора

. Как и любая катушка, намотанная проводом, она греется. И максимальная температура нагрева ограничена температурной стойкостью изоляции обмоточного провода.

Термическая стойкость провода характеризуется параметром класс нагревостойкости. По этим классам максимальные температуры обозначаются буквами:

Y, A, E, B

— эти классы не терпят температуры выше 130 гр, сейчас двигателя с такими обмотками практически не выпускаются.

F — 155 гр

— именно с таким классом изготавливается большинство современных двигателей

Н — 180 гр

— это уже двигатели спец.исполнения, которые работают в тяжелых условиях — например, в горячих цехах и под палящим солнцем.

Температуры максимума по классам в разных справочниках могут разниться, это зависит от скорости нагрева и условий применения.

Второй источник внутреннего нагрева — подшипники

. Подшипники будут греться только тогда, когда они неисправны, либо работают в запредельных режимах.

Смазка подшипника электродвигателя

Работа подшипника зависит от смазки, сделанной изначально при его установке, потому что для большого количества электродвигателей, добавление смазки в подшипники после их сборки конструктивно не предусмотрено.

Для моторов с оборотами до 3000 оборотов в минуту, при смазке подшипников лучше всего использовать густую смазку, такую как Литол 24 (влагостойкая) или Циатим 201 (не влагостойкая), а для двигателей с более высокими скоростями, лучше применять смазку ЦИАТИМ-202.

Камеру подшипника электромотора с оборотами до 3000 оборотов минуту заполняют примерно на половину смазкой, а для скоростных моторов подшипниковую камеру заполняют не более чем на одну треть ее объема.

Причины перегрева

Если с подшипниками всё понятно, то электрических причин может быть много. Вот несколько причин нагрева двигателя:

1. перекос фаз
2. пониженное или повышенное напряжение
3. обрыв фазы (питания или внутри двигателя)
4. межвитковое замыкание
5. замыкание на корпус
6. поломка крыльчатки (отсутствие охлаждения)
7. высокая температура рабочей среды
8. неправильная схема подключения
9. перегрузка в механике привода

В любом случае, допускать двигатель до перегрева не должен мотор-автомат ( автомат защиты двигателя ), тепловое реле, позистор.

Влияние токовых перегрузок

на работу и срок службы электродвигателей

Анализ повреждений асинхронных двигателей показывает, что основной причиной их выхода из строя является разрушение изоляции из-за перегрева.

Температура нагрева обмоток электродвигателя

зависит от теплотехнических характеристик двигателя и параметров окружающей среды. Часть выделяемого в двигателе тепла идет на нагрев обмоток, а остальное отдается в окружающую среду. На процесс нагрева влияют такие физические параметры, как
теплоемкость
и
теплоотдача
.

В зависимости от теплового состояния электродвигателя и окружающего воздуха

степень их влияния может быть различной. Если разность температур двигателя и окружающей среды невелика, а выделяемая энергия значительна, то ее основная часть поглощается обмоткой, сталью статора и ротора, корпусом двигателя и другими его частями. Происходит
интенсивный рост температуры изоляции
.

Как измерить температуру двигателя?

Есть несколько способов.

1. Рука
   . Да, рука терпит температуру до 60 гр, дальше — больно. Проверено на практике
2. Нос
   . Если температура больше 80 гр, начитает «пахнуть жареным». Начинает интенсивно испаряться масло, пахнуть пыль, краска, и т.п.
3. Термометр с контактным датчиком
   . Более точный способ, но может быть проблематично или опасно залезть в некоторые места
4. Термометр с дистанционным датчиком (ИК)
   . Более простой и безопасный способ, но бывает большая погрешность.
5. Тепловизор
   . Лучший способ для оперативной проверки. Сразу видна вся картина.
6. Встроенные датчики.
   Это могут быть термопары, терморезисторы или позисторы. Можно завести на температурный контроллер или индикатор, а можно — на пороговое устройство, выключающее двигатель по аварии.
   Лучший способ для постоянного и оперативного контроля температуры двигателя.

Какой способ контроля используете вы?

Необходимое оборудование

Для оперативной и качественной проверки состояния смазки (надлежащего она качества или нет) рекомендуется недорогой и простой тестер масла

BALTECH OA-5000

. Переносной аппарат, сравнив диэлектрическую проницательность масел (нового и имеющегося в узле), способен за несколько минут выдать заключение. Он может порекомендовать сменить масло или продолжить его эксплуатацию.

Устранить расцентровку сопрягаемых валов поможет система их лазерной .

Решить проблему отсутствия дисбаланса ротора призван виброметр-балансировщик «ПРОТОН-Баланс-II». С его помощью можно проконтролировать вибрацию (измерить виброперемещение или виброскорость) и быстро и просто ликвидировать имеющийся дисбаланс.

Наши рекомендации

Если подшипник нагревается, то первоначально мы рекомендуем сделать термограммы подшипникового узла с помощью недорогого тепловизора BALTECH TR-0110-Zero и прислать в наш отел технического сервиса. Мы оперативно проконсультируем вас.

Вы можете вызвать специалистов отдела технического сервиса, которые полностью проведут ревизию и диагностику подшипниковых узлов. Прайс-лист на услуги здесь.

Следующим этапом мы рекомендуем отправить ваших специалистов на наши учебные курсы ПУ-201 «Надежность подшипниковых узлов» в Санкт-Петербурге или записаться на наши научно-практические семинары «Технологии надежности» в Астане и в Алматы.

Какая температура критичная?

Безусловно, при температуре корпуса двигателя +30 он будет работать лучше и дольше, чем при +100 гр. Но и та, и другая температура допускается.

Но до +100 гр. можно спокойно работать и не беспокоиться, а после — нужно обязательно выяснять причину и принимать меры.

Из этого вытекает правило — электрику, ответственному за электрохозяйство, нужно регулярно делать обходы и проверять состояние двигателей и оборудования в целом.

Как у вас с этим на заводе? Расскажите в комментариях!

Используйте подшипники высоко качества

Приобретая дешевые детали от неизвестных брендов, вы рискуете получить подшипники, которые будут греться без очевидных причин. Это связано с тем, что многие продукции нарушают технологию производства изделий и используют материалы низкого качества. В своем стремлении снизить себестоимость продукции, такие производители могут применять сплавы и полимеры совершенно не предназначенные для использования там, где присутствует трение. Разумеется, такой подшипник будет сильно нагреваться и выйдет из строя в рекордно короткий срок.

В нашем интернет-магазине вы можете купить подшипники от самых известных мировых брендов, качество которых проверено десятилетиями и не вызывает ни малейшего сомнения. Все товары нашей компании сертифицированы, проверены на соответствие заявленным параметрам и имеют официальную гарантию от производителя. При необходимости менеджеры компании помогут подобрать подшипник с учетом необходимых вам параметров, который будет служить долго и эффективно.

Способы контроля нагрева электрооборудования в процессе эксплуатации

Методы контроля нагрева электрооборудования

Для контроля нагрева электрооборудования применяют метод:

контроль нагрева электрооборудования по методу термометра

Метод термометра

применяют для измерения температуры доступных поверхностей. Используют ртутные (избегать, токсично!), спиртовые и толуоловые стеклянные термометры, погружаемые в специальные гильзы, герметически встроенные в крышки и кожухи оборудования.

Ртутные термометры

обладают более высокой точностью, но применять их в условиях действия электромагнитных полей не рекомендуется ввиду высокой погрешности, вносимой дополнительным нагревом ртути вихревыми токами.

При необходимости передачи измерительного сигнала на расстояние нескольких метров (например, от теплообменника в крышке трансформатора до уровня 2–3 м от земли) используют термометры манометрического типа

, например, термосигнализаторы ТСМ-10.

Термосигнализатор ТСМ-10

состоит из термобаллона и полой трубки, соединяющей баллон с пружиной показывающей части прибора. Термосигнализатор заполнен жидким метилом и его парами. При изменении температуры изменяется давление паров хлористого метила, который передается стрелке прибора. Достоинство манометрических приборов заключается в их вибрационной устойчивости.

Повышение температуры и срок службы двигателя переменного тока

Загрузить PDF

1. Повышение температуры и класс термостойкости двигателя переменного тока

Преобразование и потери электрической энергии мощность для вращения и выдает ее. Электрическая энергия не на 100 % преобразуется в мощность, и часть энергии теряется (тепло).

Повышение температуры двигателя влияет на ограничение времени работы и срок службы двигателя.

Класс теплостойкости двигателя и выгорание

Класс жаростойкости — это классификация, основанная на классе термостойкости изоляционного материала. Он определяется стандартом JIS. Наши двигатели переменного тока относятся к классу E (120°C) или классу B (130°C). Классификация варьируется от серии к серии.

Если внутренняя температура двигателя на некоторое время превышает значение теплового класса, пленка обмотки плавится и происходит короткое замыкание. Это явление называется выгоранием. Сгоревший двигатель перестанет работать. Также, если не сгореть, повышение температуры влияет на срок службы мотора. Во время работы следите за тем, чтобы не превысить допустимую температуру обмотки.
Поскольку температура обмотки внутри двигателя не может быть измерена напрямую, измерьте температуру поверхности корпуса двигателя в качестве эталона.
Для нашего двигателя переменного тока разница температур между обмотками и корпусом двигателя составляет до 30 °C. Рекомендации для каждого класса термостойкости приведены в таблице ниже.

Наши двигатели переменного тока не сгорят, если температура корпуса двигателя ниже 90°C.

2. Номинальное время работы двигателя переменного тока

Мы представим повышение температуры обмотки двигателя при фактическом включении двигателя.

Изменение температуры обмотки двигателя по истечении времени работы

Мы определили превышение температуры и расчетное время работы двигателя переменного тока в самых тяжелых условиях для двигателя.

• Условия измерения:
・ Температура окружающей среды: 50° C (Верхний предел спецификации двигателя. Он зависит от продукта). Без нагрузки для однофазного двигателя, номинальная нагрузка для трехфазного двигателя
・ Условия нагрузки: без внешнего принудительного охлаждения (отсутствие воздушного потока или охлаждение внешним вентилятором). Только двигатель (без редуктора и радиатора)

120° C (130° C) на вертикальной оси графика соответствует линии класса термостойкости класса E (класс B). Указывает допустимую температуру обмотки двигателя.

• Асинхронный двигатель: «непрерывная мощность» В случае асинхронного двигателя, независимо от времени, он насыщается ниже допустимой температуры обмотки. Даже если он работает непрерывно, нет беспокойства о выгорании. Следовательно, асинхронные двигатели имеют «непрерывный номинал».

• Реверсивный двигатель: «30-минутный номинал» В случае реверсивного двигателя допустимая температура обмотки достигается примерно через 30 минут. Следовательно, реверсивные двигатели рассчитаны на «30 минут». Однако номинальное время является лишь ориентиром. Степень повышения температуры изменяется в зависимости от окружающей среды. Это условие измерения задано при условии, что тепловыделение является максимальным в условиях эксплуатации двигателя. При использовании двигателя судите по температуре поверхности корпуса двигателя.°С или меньше.

Причины перегрева двигателя

Если вас беспокоит повышение температуры двигателя, проверьте окружающую среду. Ниже приведены примеры причин высокой температуры двигателя:
・ Высокая температура окружающей среды
・ Вал двигателя заблокирован
・ Высокое напряжение
・ Большое падение напряжения
・ Емкость конденсатора выше номинальной
・ Часто старт и стоп (включая торможение тормозным пакетом)

Изменение условий, например снижение температуры окружающей среды, может уменьшить рост температуры.

3. Функция защиты двигателя переменного тока от перегорания

Если повышение температуры двигателя переменного тока превышает допустимую температуру обмотки, он может сгореть или сократить срок службы. Поэтому некоторые двигатели переменного тока имеют встроенные устройства защиты от перегрева для защиты от перегорания. Наличие или отсутствие функции можно проверить по таблице технических характеристик двигателя или на заводской табличке.

Термозащита (TP)

Термозащита — это функция, отключающая вход двигателя до достижения им допустимой температуры обмотки. Он определяет температуру обмотки внутри двигателя и размыкает точку контакта линии питания и останавливает двигатель, если он превышает определенную температуру.
Когда температура обмотки внутри двигателя падает ниже определенной температуры, он автоматически восстанавливается и возобновляет работу.

Наши двигатели переменного тока, имеющие маркировку «ТЕРМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА» или «TP» в таблице спецификаций или на заводской табличке, оснащены термозащитой с автоматическим сбросом. Он встроен в некоторые двигатели с размером монтажного уголка от 70 мм до 104 мм.

Изображение работы термозащиты с автоматическим сбросом

Термозащита с автоматическим сбросом автоматически включает/выключает контакт в зависимости от температуры. На рисунке ниже показан пример работы термозащиты.

Открытый: 130 °C ± 5 °C
Закрытый: 82 °C ± 5 °C

Спецификация рабочей температуры отличается в зависимости от установленного изделия. Кроме того, температура обмотки двигателя при срабатывании термозащиты немного выше указанной выше рабочей температуры. Когда термозащита открыта, может показаться, что двигатель остановился, но он может автоматически вернуться и внезапно начать движение. В целях безопасности выключите двигатель, прежде чем прикасаться к устройству персоналом для осмотра.

Защита по полному сопротивлению (ZP)

Защита по полному сопротивлению — это функция, которая увеличивает полное сопротивление (сопротивление) обмотки двигателя и может уменьшить увеличение входного сигнала, даже если двигатель ограничен. Защита двигателя от импеданса разработана таким образом, чтобы повышение температуры не достигало допустимой температуры обмотки.
В наших двигателях переменного тока двигатели с маркировкой «IMPEDANCE PROTECTED» или «ZP» в таблице спецификаций или на паспортной табличке являются двигателями с защитой от полного сопротивления. Это относится к некоторым двигателям с монтажным углом 60 мм или менее.

4. Рабочий цикл и повышение температуры

Повышение температуры двигателя зависит от условий эксплуатации. Мы объясним повышение температуры и ограничение условий работы при повторно-кратковременной работе реверсивного двигателя и при повторно-кратковременной работе с использованием тормозного пакета.

Прерывистая работа и повышение температуры реверсивного двигателя

Когда реверсивный двигатель используется с перерывами в течение короткого времени, при пуске или реверсе двигателя протекает большой ток, и увеличивается тепловыделение. С другой стороны, когда время остановки двигателя велико, эффект естественного охлаждения велик, поэтому повышение температуры можно подавить.

• Рабочий цикл реверсивного двигателя и повышение температуры

Повышение температуры нашего реверсивного двигателя сравнивается в условиях нескольких ездовых циклов. Измерение предполагает наиболее тяжелые условия в спецификации двигателя. Также к двигателю крепится радиатор. (Размер: 165 х 165 мм, толщина: 5 мм, материал: алюминий).

Как и в условиях A и B, установка времени остановки, равного времени работы, может подавить повышение температуры двигателя. Как и в условиях от С до условий F, чем короче время остановки, тем больше повышение температуры.

• Тип радиатора и повышение температуры

Повышение температуры можно предотвратить, проверив порядок установки двигателя. В частности, размер и материал прикрепляемого радиатора влияет на повышение температуры двигателя, как показано ниже.

Если размер радиатора увеличен, как L · O или N · P, повышение температуры может быть подавлено. Отвод тепла улучшается за счет использования алюминия, который имеет более высокую теплопроводность, чем железо, например, M, N, O и P, и температура двигателя может быть снижена.
Если алюминий окрашен в черный цвет, как в случае P и Q, повышение температуры можно подавить.

Прерывистая работа и повышение температуры тормозного блока

Принцип работы тормозного блока объясняется тем, что при кратковременной остановке тормозного блока протекает большой ток торможения. Если работа/торможение двигателя повторяется в течение короткого промежутка времени, повышение температуры двигателя и тормозного блока будет значительным, а время непрерывного использования будет ограничено. Повторный цикл работы/торможения с тормозным пакетом должен быть следующим.

В зависимости от условий привода повышение температуры двигателя будет значительным. Используйте его так, чтобы температура поверхности корпуса двигателя была 90°C или меньше.

5. Срок службы двигателя переменного тока

Срок службы двигателя переменного тока зависит от срока службы смазки подшипника. Если смазка разлагается из-за нагревания, вал двигателя будет трудно вращаться.
Средний срок службы смазки подшипников асинхронного двигателя
В следующей таблице показан средний срок службы смазки подшипников при использовании асинхронного двигателя в определенных условиях эксплуатации.

Срок службы смазки зависит от повышения температуры из-за температуры окружающей среды и рабочего цикла. При условиях, указанных в приведенной выше таблице, срок службы смазки для подшипников уменьшается вдвое при повышении температуры подшипника на 15 °C. Напротив, чем ниже температура, тем дольше срок службы.

Срок службы двигателя с электромагнитным тормозом

В случае двигателя с электромагнитным тормозом помимо срока службы смазки подшипника также учитывается срок службы электромагнитного тормоза. Если электромагнитный тормоз поврежден, вы не можете заменить только электромагнитный тормоз. Каждый двигатель нуждается в замене. При повторном торможении с допустимым моментом инерции нагрузки двигателем с электромагнитным тормозом срок службы электромагнитного тормоза составляет 2 миллиона раз. Комбинированное использование тормозного пакета может продлить срок службы электромагнитного тормоза.

6. Срок службы редуктора

Срок службы редуктора зависит от механической долговечности подшипника. Механический срок службы определяется нагрузкой, приложенной к подшипнику, и частотой вращения.

Номинальный срок службы редуктора

Мы определяем номинальный срок службы после определения определенных условий эксплуатации. Следующая таблица является примером.

*Условия эксплуатации одинаковы для всех серий и типов редукторов.

Оценка срока службы головки редуктора

Срок службы при фактическом использовании рассчитывается по следующему уравнению с учетом рабочей скорости, величины нагрузки и типа нагрузки. Чем меньше нагрузка, используемая для допустимого крутящего момента, тем дольше срок службы.

L1 : номинальный срок службы редуктора
K1 : коэффициент скорости вращения. Рассчитывается на основе входной скорости вращения и фактически используемой входной скорости вращения.
K2 : коэффициент нагрузки. Он получается из допустимого крутящего момента каждого редуктора и фактически используемого крутящего момента. При приложении большой нагрузки только при пуске и останове, как в случае движения инерционного тела, за рабочий момент принимается средний момент.
f : Коэффициент Ia (эксплуатационный коэффициент), который изменяется в зависимости от типа нагрузки. Подробнее см. в таблице ниже.

* ・В этой оценке срока службы значения радиальной нагрузки и осевой нагрузки также рассчитываются пропорционально коэффициенту нагрузки. Следовательно, когда коэффициент нагрузки составляет 50 %, радиальные и осевые нагрузки также имеют срок службы 50 %.・Если коэффициент нагрузки низкий, а радиальная или осевая нагрузка велика, срок службы будет меньше, чем рассчитанный по этой формуле.

Работа двигателя в жарком и холодном климате

Рисунок 1. Подавляющее большинство промышленных двигателей надежно работают в диапазоне температур от -20°C до 40°C. Источник: WorldWide Electric

Перегрев — один из наиболее распространенных способов повреждения электронных и электрических машин. Особенно это касается электродвигателей.

Температурный диапазон двигателя четко указан в руководстве по эксплуатации и на паспортной табличке двигателя. Диапазон рабочих температур окружающей среды от -20°C до 40°C является наиболее распространенным для промышленных двигателей общего назначения. Этот температурный диапазон соответствует наиболее распространенным промышленным применениям. Применения, в которых температура окружающей среды превышает 40°C, требуют особого внимания к таким компонентам, как уплотнения, вентилятор, изоляция и смазка в подшипниках.

Несмотря на то, что рабочая температура двигателя в большинстве случаев ограничена 40°C, в промышленных двигателях общего назначения есть такие компоненты, как обмотки двигателя, которые по своей конструкции сильно нагреваются. Разница между температурой окружающей среды и средней температурой обмоток при полной рабочей нагрузке называется повышением температуры. Неизбежно, что часть энергии, подаваемой двигателю, теряется в виде тепла, а допустимое повышение температуры мощного или неэффективного двигателя может превышать 105°C для систем изоляции класса F.

Чтобы компенсировать повышение температуры, производители выбирают прочный изолирующий магнитный провод, изоляцию заземления, лак, изоляцию проводов, ленты, струны и гильзы для сборки двигателя. Каждому из этих компонентов присвоен класс изоляции MG1-2016 Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA), который оценивает компоненты двигателя на основе 20 000 часов номинального срока службы двигателя при максимально допустимой рабочей температуре. В стандарте также признается, что повышение температуры может быть локально выше на некоторых компонентах, поэтому при выборе класса температуры изоляции для компонентов двигателя предусмотрен допуск на точки перегрева.

Например, для двигателя с повышением температуры на 100°C потребуются материалы класса F, так как стандарт предполагает температуру окружающей среды 40°C, а этот класс обеспечивает допуск 15°C. Каждые 10° C выше номинальной рабочей температуры сокращают срок службы двигателя наполовину.

Эксплуатация двигателя в условиях холода и мороза вызывает дополнительные опасения, а перегрев остается серьезной опасностью. Если вентилируемые кожухи двигателя покрыты льдом или снегом, может произойти перегрев. Перегрев также может быть вызван перегрузкой или переводом двигателя в рабочий режим. Для операторов важно продолжать следовать спецификациям работы двигателя, как обычно, в холодную погоду.

Рисунок 2. При температуре ниже -20°C или выше 40°C операторам необходимо уделять особое внимание таким компонентам, как смазка, подшипники, уплотнения, вентиляторы, изоляция или провода. Источник: istock.com/MankiKim

При падении температуры ниже -20°C также возникают проблемы с отдельными компонентами, а именно с уплотнениями, вентиляторами и смазкой в ​​подшипниках. Некоторые пластмассы и эластомеры становятся хрупкими при низких температурах, поэтому следует рассмотреть альтернативные материалы, устойчивые к климатическим условиям, такие как силикон вместо неопрена. Уплотнение из нитрилового каучука может быть лучше выполнено с помощью металлического уплотнения или улучшенного нитрилового компаунда. Моторная смазка также должна сохранять достаточную вязкость при этих температурах, чтобы смазывать все трущиеся детали.