Nehodnocené provozní režimy elektrických strojů by měly být chápány jako provoz při napětí, frekvenci a zatížení, které se liší od těch, které jsou uvedeny v pasu, a také jako režimy s otevřenou fází.
Magnetický tok asynchronního motoru je úměrný síťovému napětí a nepřímo úměrný frekvenci. Proto má kvalita napájecího napětí významný vliv na činnost asynchronních motorů. Při výrazném kolísání napětí a jmenovité frekvence se mění elektromagnetický tok stroje, jeho otáčky a ztráty.
Při poklesu napětí klesá moment stroje a otáčky, což při jmenovitém zatížení vede ke zvýšení proudu statoru oproti jmenovitému. V tomto případě se vinutí přehřívají a snižuje se jejich životnost. Je známo, že když elektromotor pracuje při napětí o 15 % nižším, než je jmenovitá životnost jeho izolace, sníží se 1,5krát.
Při zvýšení napětí nad jmenovité se zvýší proud motoru naprázdno a ztráty v oceli, což vede ke snížení cosφ a přehřátí oceli.
Snížení frekvence napájecí sítě při jmenovitém napětí vede ke zvýšení proudu motoru naprázdno, snížení otáček a snížení účiníku. Zvýšení frekvence sítě způsobí pokles točivého momentu.
Asymetrie síťového napětí má na asynchronní elektromotory podobný vliv jako kolísání napětí. Běžným případem napěťové asymetrie je ztráta fáze (krátkofázový režim). Při přerušení fáze se zvyšuje proud ve zbývajících fázích, což způsobuje jejich přetížení a poruchu.
Když je zapnutý asynchronní motor bez fáze, hučí, ale neotáčí se, protože točivý moment je nulový. Během této doby protéká vinutím motoru proud téměř stejný jako startovací proud, což může způsobit spálení vinutí.
Pokud dojde k vymizení fáze při provozu pod zátěží blízkou jmenovité zátěži, proud ve zbývajících fázích vzroste oproti jmenovité hodnotě, což také způsobí nebezpečné přehřátí vinutí. K přetížení elektromotoru nad jmenovitou hodnotu může dojít v důsledku delších startů a přetížení z pracovního stroje.
Při přetěžování motoru pracovním strojem se zvyšuje moment odporu na hřídeli motoru, zvyšuje se skluz a statorový proud, což vede k přehřívání vinutí a urychlenému stárnutí elektroizolačních materiálů.
Režim podobný přetížení může nastat v důsledku snížení přenosu tepla z jednotlivých součástí stroje, které jsou pokryty prachem nebo nečistotami.
Vliv provozních podmínek a provozních režimů elektromotorů na jejich spolehlivost
1. Konstrukce motoru neodpovídá prostředí, ve kterém je používán.
2. Krátkodobý provozní režim.
3. Nadměrný proud statoru způsobený: a) přetížením, b) provozem v režimu otevřené fáze, c) sníženým napětím napájecí sítě.
4. Překročení přípustné teploty motoru, způsobené nedostatečným větráním v důsledku ucpaného ventilačního potrubí.
5. Zvýšené napájecí napětí.
6. Nedostatek spolehlivých prostředků ochrany a kontroly.
7. Nízká úroveň provozu.
8. Skryté výrobní vady.
9. Nedostatečná kvalita CD.
10. Sezónnost a jednosměnná práce.
Elektromotory v zemědělské výrobě pracují za nejrůznějších podmínek prostředí. Nejtěžší provozní podmínky pro elektromotory jsou chovy hospodářských zvířat s agresivním a velmi vlhkým prostředím. Obecná průmyslová zařízení instalovaná v těchto prostorách, určená pro provoz v prostředí bez korozivních plynů a vysoké vlhkosti, selhávají.
Přetížení elektromotorů je často spojeno s nedokonalostí pracovních strojů a mechanismů, nedostatkem automatizace a řízení zátěže (dávkovače krmiva, drtiče), zapínáním pod zátěží (drtiče, šneky, výtahy), zamrzáním pohyblivých částí strojů pracujících na volném prostranství vzduchu, zvýšení hmotnosti pohyblivých částí strojů vlivem ulpívání hnoje, zbytků krmiva apod., což má za následek zvýšení točivého momentu setrvačníku, deformaci a opotřebení třecích dílů, zhoršení mazání atd. To vše vede k přetěžování motoru , prodloužené starty a provoz ve zkratovém režimu, což vede k dynamickým a tepelným účinkům startovacích a nouzových proudů.
Napájení elektrických přijímačů umístěných ve značných vzdálenostech od sebe se obvykle provádí z nadzemních vedení, jejichž spolehlivost je nižší než u kabelových vedení. Přerušení jednoho z vodičů vede k provozu s otevřenou fází a selhání elektromotoru, protože při provozu v režimu otevřené fáze se proud motoru zvýší dvakrát a nárůst teploty je 2 – 4 ° C za sekundu .
Vzhledem k tomu, že v zemědělské výrobě má zátěž výrazný sezónní charakter a výkon jednotlivých spotřebičů je často úměrný výkonu transformátoru s dlouhou sítí 0,38 kV a při absenci regulátorů napětí, napětí v síť se liší ve významných mezích, od 0,85 Un do 1,15 Un. V okamžiku spouštění motorů, zejména velkých, napětí klesne na 0,65 Un.
Navíc dochází k nerovnoměrnému zatížení napříč fázemi, které je doprovázeno napěťovou nerovnováhou. Tyto jevy také vedou k přetížení motoru. Elektrická zařízení pracující v noci jsou často vystavena zvýšenému napětí.
Při krátkodobém provozu dochází ke stálé výměně tepla mezi elektromotorem a okolím, přičemž vlivem ztrát ve vinutí a v oceli dochází k jeho zahřívání a vysychání izolace. V době nečinnosti (nepracovní pauzy) se elektromotor ochlazuje a nasává vlhký vzduch, někdy obsahující agresivní složky.
Čím kratší je doba provozu, tedy čím delší je nepracovní pauza, a čím vyšší je vlhkost prostředí, tím intenzivněji dochází k vlhčení izolace elektromotoru. Vlhčení je snížení izolačního odporu a možnost jeho porušení
Cyklické zapínání a vypínání elektromotoru je doprovázeno jeho zahříváním a chlazením, což vede k tepelným „šokům“ v izolaci a jejímu poškození.
Když se elektromotor zahřeje, zvětší se rozměry vodičů vinutí, což vede k natažení lakových filmů vodičů. Po ochlazení se fólie vrátí do původního stavu. V průběhu času se vlivem tepla fólie ničí a ztrácejí svou pružnost a elasticitu, po čemž jakákoli změna teplotního pole elektromotoru vede ke zničení lakových filmů, vodičů a vzniku mikro a makrotrhlin v jim. Pronikáním vlhkosti nebo jejích roztoků do těchto trhlin vznikají vodivé můstky – cesty pro porušení izolace vinutí.
Tato metoda se používá při spouštění výkonných motorů, pro které je přímé připojení k síti nepřijatelné. Pro snížení napětí dodávaného do statorového vinutí se používají tlumivky a autotransformátory snižující rychlost. Po spuštění je na vinutí statoru přivedeno síťové napětí.
Napětí se sníží, aby se snížil rozběhový proud, ale zároveň se sníží rozběhový moment. Pokud se spouštěcí napětí sníží faktorem, rozběhový moment se sníží faktorem 3. Proto lze tento způsob spouštění použít pouze tehdy, když hřídel není zatížena, tzn. v klidovém režimu.
Pokud musí být podle údajů pasu motor připojen k síti podle trojúhelníkového obvodu, pak pro snížení rozběhového proudu je vinutí statoru během doby spouštění zapojeno podle obvodu hvězdy.
Hlavními nevýhodami tohoto způsobu startování jsou vysoké náklady na startovací zařízení a nemožnost startování se zátěží na hřídeli.
2.11.3. Reostatické spouštění asynchronních motorů
Tato metoda se používá za obtížných startovacích podmínek, tzn. s velkým zatížením hřídele. Pro spouštění reostatu se používají asynchronní motory s vinutým rotorem, na obvod rotoru je zapojen spouštěcí reostat. Reostatické spouštění slouží ke zvýšení rozběhového momentu. Současně se snižuje rozběhový proud motoru. Při zrychlování motoru je startovací reostat odstraněn a po dokončení startu je vinutí rotoru zkratováno.
Na Obr. Obrázek 2.19 ukazuje schéma startu reostatu (obr. 2.19.a) a mechanické charakteristiky (obr. 2.19.b) pro tento start.
V okamžiku rozběhu (obr. 2.19.a) je do okruhu rotoru zaveden plně rozběhový reostat (Rstart-up3=Rstart-up1+Rstart-up2), k čemu jsou kontakty relé K?1 a K2 OTEVŘENO. V tomto případě se motor spustí podle charakteristiky 3 (obr. 2.19.b) vlivem rozběhového momentu Mstart-up. Při daném zatížení na hřídeli a zavedeném reostatu Rstart-up3 zrychlení skončí v bodě A. Pro další zrychlení motoru musíte uzavřít kontakty K1, zatímco odpor startovacího reostatu se sníží na Rstart-up2 a zrychlení bude pokračovat podle charakteristiky 2 až do bodu B. Při uzavírání kontaktů K2, startovací reostat bude zcela odstraněn (Rstart-up=0) a konečné zrychlení motoru bude pokračovat podle jeho přirozené mechanické charakteristiky 1 a skončí v bodě C.
Kritický skluz je:
Počáteční moment pro umělou charakteristiku lze vypočítat pomocí Klossova vzorce
Vzhledem k požadované hodnotě počátečního momentu můžete vypočítat Scr3 a hodnotu startovacího odporu
2.11.4. Použití motorů se zlepšenými startovacími vlastnostmi
K vytvoření těchto motorů vedla touha spojit výhody asynchronních motorů s rotorem nakrátko (vysoká spolehlivost) a vinutým rotorem (vysoký rozběhový moment). Mají zkratované vinutí rotoru se speciální konstrukcí. Existují motory s vinutím rotoru ve tvaru dvojité „klece nakrátko“ (obr. 2.20.a) as hlubokou drážkou (obr. 2.20.b).
Na Obr. Obrázek 2.20 ukazuje návrhy rotorů pro motory se zlepšenými startovacími vlastnostmi.
Motor s dvojitou „klecí nakrátko“ má na rotoru dvě vinutí nakrátko. Vinutí 1 funguje jako spouštěcí vinutí a vinutí 2 je funkční. Pro získání zvýšeného rozběhového momentu musí mít rozběhové vinutí větší aktivní odpor než pracovní vinutí. Proto je vinutí 1 vyrobeno z materiálu s vyšším měrným odporem (mosaz) než vinutí 2 (měď). Průřez vodičů tvořících spouštěcí vinutí je menší než u pracovního vinutí. Díky tomu se zvyšuje aktivní odpor startovacího vinutí.
Pracovní vinutí, umístěné hlouběji, je pokryto větším magnetickým tokem než počáteční vinutí. Proto je indukční reaktance pracovního vinutí mnohem větší než počátečního vinutí. Díky tomu bude v okamžiku rozběhu, kdy je frekvence rotorového proudu největší, proud v pracovním vinutí, jak vyplývá z Ohmova zákona, malý a rozběhové vinutí, které má vysoký činný odpor, bude podílejí se především na vytváření rozběhového momentu. Jak motor zrychluje, frekvence rotorového proudu klesá, indukční odpor vinutí rotoru se také snižuje, to vede ke zvýšení proudu v pracovním vinutí, díky tomu se na tvorbě bude podílet hlavně pracovní vinutí. točivý moment. Protože Má nízký aktivní odpor, přirozená mechanická charakteristika motoru bude tuhá.
Podobný obrázek je pozorován u motoru s hlubokou drážkou (obr. 2.20.b). Hluboké jádro vinutí (1) může být reprezentováno jako několik vodičů umístěných podél výšky drážky. V důsledku vysoké frekvence proudu ve vinutí rotoru v okamžiku rozběhu dochází k „posunu proudu na povrch vodiče“. Díky tomu se na vytváření rozběhového momentu podílí pouze horní vrstva vodičů vinutí rotoru. Průřez vrchní vrstvy je výrazně menší než průřez celého vodiče. Proto má při startování vinutí rotoru zvýšený aktivní odpor a motor vyvíjí zvýšený startovací moment. Jak motor zrychluje, proudová hustota napříč průřezem vodičů vinutí rotoru se vyrovnává a odpor vinutí rotoru klesá.
Obecně mají tyto motory tuhé mechanické vlastnosti, zvýšený rozběhový moment a nižší poměr rozběhového proudu než běžné motory s kotvou nakrátko.
