Режимы работы, основные характеристики

Важнейшим показателем электродвигателя является его номинальная мощность, т.е. та полезная мощность, которую двигатель может развивать, не перегреваясь сверх допустимой температуры при работе в определенном, обусловленным заводом-изготовителем режиме. В паспорте (на табличке) электродвигателя указывается режим работы, на который двигатель рассчитан: длительный, повторно-кратковременный или кратковременный ГОСТ 18311-72.

-105-

1.Продолжительный номинальный режим, при котором рабочий период без отключения машины продолжается длительное время, так что все части ее нагреваются до установившейся температуры, а при выключении остывают до температуры внешней среды.

2.Кратковременный номинальный режим работы, при котором длительность рабочего периода составляет 15, 30, 60 или 90 мин. При этом в рабочий период температура отдельных частей электродвигателя не успевает достигнуть установившегося значения, а в период отключения она снижается до температуры окружающей среды.

3.Повторно-кратковременный номинальный режим, при котором рабочие периоды (Трп.) чередуются с периодами отключения (паузами) (Тп). При этом температура нагрева машины в рабочий период, не достигает установившегося значения, а за время паузы не успевает снизиться до температуры окружающей среды.

Для характеристики такого режима вводится понятие продолжительности включения (ПВ), т.е ПВ% - Трп./ Трп. + Тп. 100 %.

В соответствии с ГОСТ 183-66 продолжительность включения может составлять 15, 25, 40 или 60% с продолжительностью цикла не более 10 мин. Согласно вышеуказанной классификации электротехнической промышленностью выпускаются типы электродвигателей, специально предназначенных для соответствующих режимов работы. Так, например, для повторно-кратковременного режима изготавливаются специализированные двигатели МП (крановые), МТ (металлургические) и др.

Эксплуатационные свойства электродвигателя в значительной мере определяются его механической характеристикой, т.е. зависимостью между вращающим моментом на валу (М) и скоростью вращения (n).

Точка (f) характеристики соответствует вращающему моменту двигателя при пуске (пусковой момент Мпуск), т.е в тот момент времени, когда двигатель уже включен, но еще не начал вращаться (n = 0). Точка (d) соответствует наибольшему моменту (Мmaх), который способен развивать двигатель, а точка b – номинальному (паспортному) режиму, т.е. вращающему моменту (Мн) и частоте вращения (nн), которые отвечают работе двигателя с номинальной мощностью.

Рассматривая механическую характеристику асинхронного двигателя, можно установить, что она состоит из двух принципиально отличающихся участков: участок (аd) характеристики соответствует устойчивой работе двигателя, а участок df – неустойчивой.

Двигатель при работе в номинальном режиме развивает номинальный вращающий момент (Мн), который полностью уравновешивает момент сопротивления вращению, вызванный нагрузкой.

Поскольку вращающий момент и момент сопротивления уравновешивают друг друга, то ротор двигателя вращается с постоянной частотой (nн).

-106-

При возрастании нагрузки на двигатель увеличивается момент сопротивления вращению и становится больше, чем вращающий момент двигателя. Это приведет к постепенному снижению частоты вращения. Но так как двигатель работает на участке характеристики (ad), то снижение частоты вращения ротора вызывает соответствующее увеличение вращающего момента.

Наконец, в некоторый точке с характеристики вращающий момент двигателя сравняется с моментом сопротивления на валу от нагрузки, т.е. оба момента будут вновь уравновешивать друг друга.

Двигатель при этом будет устойчиво работать с постоянной частотой вращения (nc), несколько меньшей чем (nн). Иначе будет вести себя двигатель, если он работал в точке (е) характеристики.

При увеличении нагрузки и связанным с этим снижением частоты вращения вращающий момент двигателя не увеличивается, а уменьшается. Поэтому ротор двигателя с течением времени все интенсивнее будет снижать свою частоту вращения и быстро остановится. Таким образом, участок (df) механической характеристики соответствует неустойчивой работе двигателя, т.е. двигатель на этом участке характеристики обычно уравновешенно работать не может.

Он лишь проходит этот участок в процессе разгона. Если асинхронный двигатель нагрузить так, что момент сопротивления вращению вала будет больше, чем максимальный вращающий момент (Мmах), то двигатель остановится, или, как принято говорить, опрокинется. «Опрокидывание» для двигателя весьма опасно, так как он при этом потребляет весьма большой ток, быстро нагревается и может выйти из строя. Поэтому при «опрокидывании» двигатель следует немедленно отключить. Механическая характеристика асинхронного двигателя в своей устойчивой части (участок ad) имеет очень небольшой наклон, или, как принято говорить, является весьма жесткой, т.е. частота вращения двигателя при изменении нагрузки на валу меняется мало. Это очень важное свойство, которое следует учитывать в процессе эксплуатации асинхронных двигателей. При эксплуатации асинхронных двигателей необходимо учитывать их большую чувствительность к изменению напряжения питающей сети. Даже небольшое снижение напряжения на зажимах двигателя при его работе приводит к значительному уменьшению вращающего момента, который у асинхронных двигателей пропорционален квадрату напряжения.

Например, при снижении напряжения в сети на 10% вращающий момент двигателя уменьшится почти на 20%. Если нагрузка на двигатель при этом не будет снижена, то потребляемый им ток существенно возрастет, двигатель может чрезмерно перегреться и выйти из строя. При перегрузках асинхронного двигателя, работающего при пониженном напряжении, он легко может «опрокинуться».

В случае чрезмерного повышения напряжения питающей сети у асинхронных двигателей, стальные сердечники которых обычно весьма насыщены в магнитном отношении, также существенно возрастает потребляемый ток, что также может привести к излишнему перегреву и выходу двигателя из строя.

Таким образом, при эксплуатации асинхронных двигателей очень важно, чтобы напряжение питающей сети как можно меньше отклонялось от номинального значения. Одна из особенностей асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором – большой пусковой ток, который, как правило, в 5 – 7 раз больше номинального.

Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе предохранителей, защищающих двигатели, пусковой и коммутационной аппаратуры, определении сечения проводов из условия допустимого падения напряжения при пусках двигателей, а также при определении мощности и выборе аппаратуры автоматической стабилизации напряжения и источников питания.

-107-