Эксплуатация электродвигателей

как hэ = h / [1 - е (1 - h)], (1)

где е - относительное  снижение суммарных потерь в двигателе.

Очевидно, производство энергосберегающих электродвигателей  связано с дополнительными затратами, которые можно оценить с помощью  коэффициента удорожания

Ку = 1 + (1 - h) е2.100 (2)

Результаты  расчетов показывают, что дополнительные затраты, связанные с приобретением  энергосберегающих электродвигателей, окупаются за счет экономии электроэнергии за 2-3 года в зависимости от мощности двигателя. При этом срок окупаемости  более мощных двигателей меньше, так  как эти двигатели имеют большую  годовую наработку и более  высокий коэффициент загрузки.

В ряде стран  вопросы энергосбережения в стандартных  асинхронных двигателях связывают  не столько со снижением эксплуатационных затрат, сколько с экологическими проблемами, обусловленными производством  электроэнергии. В Российской Федерации  Владимирский электромоторный завод  начиная с 1998 г. выпускает энергосберегающие  двигатели 5А280 и с 1999 г. 5А315 мощностью  от 110 до 200 кВт, с 200 г.энергосберегающие  двигатели 5А355 мощностью 315 кВт, а с 2003 готовиться к выпуску асинхронных  двигателей серии 6А.

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА. СНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ШУМА.

С энергосбережением - уменьшением потерь в асинхронном  двигателе - неразрывно связано повышение  его ресурса вследствие снижения температуры его обмоток. При  применении системы изоляции класса нагревостойкости F (qб = 100°С и qб - q = 20°С, где qб и q - превышение температуры  обмоток над температурой окружающей среды, соответствующее базовому ресурсу  и фактическое) теоретический ресурс системы изоляции обмотки увеличивается  в 4 раза согласно известному соотношению

Тсл = Тсл.б  ехр [-0,1 ln2 (qб - q)] , где

Тсл и Тсл.б - средний и базовый ресурсы  системы изоляции обмоток, причем Тсл.б = 20.103 ч.

В действительности ресурс обмотки определяется не только термодеструкцией, но и другими факторами (коммутационным перенапряжением, механическими  усилиями, влажностью и др.), поэтому  он увеличивается не так значительно, но при этом не менее, чем в 2 раза.

Руководствуясь  этими соображениями, европейские  фирмы-производители стандартных  асинхронных двигателей придерживаются правила применения систем изоляции класса нагревостойкости F (qб = 100°С) при  превышении температуры обмоток, соответствующем  базовому для систем изоляции класса нагревостойкости В (qб = 80°С). Снижение температуры обмоток стандартных  асинхронных двигателей способом охлаждения ICO141 МЭК 60034-6 позволяет в уменьшить  диаметр вентилятора наружного  обдува и существенно (до 5 дБ(А)) снизить  уровень вентиляционного шума, который  в двигателях с частотой вращения 3000 и 1500 мин-1 является определяющим.

УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ

ПИТАНИЯ

В настоящее  время большинство стандартных  асинхронных двигателей в России выпускают на напряжение сети 380 В  при частоте 50 Гц.

Вместе с  тем МЭК предусматривает к 2003 г. переход на напряжение 400 В (публикация МЭК 60038). При этом необходимо будет  обеспечивать длительную работу двигателя  при отклонениях напряжения от номинального ±10 % (сейчас это ограничение установлено  на уровне ±5 % - публикация МЭК 60031-1). Для  обеспечения работы двигателя при  пониженном на 10 % напряжении питания  потребуются новые подходы при  проектировании с целью создания соответствующих температурных  запасов. Следует отметить, что и  в этом случае для энергосберегающих  двигателей с сервис-фактором 1,15 проблем  не будет.

Все европейские  фирмы уже производят стандартные  асинхронные двигатели на напряжение 400 В, российские заводы - пока только для  поставок на экспорт. Одним из насущных требований европейского рынка является обеспечение возможности работы двигателя при напряжении 400 В  и частоте 50 Гц от сети 480 В и 60 Гц при повышенной на 20 % номинальной  мощности. Такую возможность также  следует предусматривать при  проектировании новых машин.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ

СОВМЕСТИМОСТЬ

Вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС) в настоящее  время приобретают все большее  значение при освоении и сертификации новых серий электродвигателей. ЭМС электродвигателя определяется его способностью в реальных условиях эксплуатации функционировать при  воздействии случайных электрических  помех и при этом не создавать  недопустимых радиопомех другим средствам. Помехи от электродвигателя могут возникать  в присоединенных к нему цепях  питания, заземления, управления, в  окружающем пространстве.

ГОСТ Р 50034-92 устанавливает нормы на уровни устойчивости двигателей к отклонениям напряжения и частоты, несимметрии и несинусоидальности питающего трехфазного напряжения, а также методы испытания двигателей на устойчивость к помехам. Вместе с  тем при проектировании и производстве асинхронных двигателей для внешнего рынка необходимо руководствоваться  публикацией МЭК 1000-2-2, в которой  установлены уровни совместимости  для низкочастотных распространяющихся по проводам помех и передаче сигналов в низковольтных системах электропитания. При этом измерительное оборудование должно обеспечивать и спектральный анализ на базе компьютерных информационно-измерительных  систем.

ВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТЫ В СИСТЕМАХ РЕГУЛИРУЕМОГО

ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

При работе от преобразователя частоты (ПЧ) в  ряде случаев необходимо предусматривать  защиту двигателя от перенапряжения (если это не предусмотрено в системе) путем усиления витковой и корпусной  изоляции.

Большинство выпускаемых и применяемых в  настоящее время ПЧ, рассчитанных на среднюю мощность до 3000 кВт, по своей  структуре являются инверторами. Выходное трехфазное напряжение в этих ПЧ формируется  методом широтно-импульсной модуляции, что приводит к воздействию на изоляцию (витковую, межфазовую) электродвигателя напряжения импульсной формы, амплитуда  которого значительно превышает  амплитуду первой гармоники выходного  напряжения. Это приводит к преждевременному старению изоляции и снижению срока  службы обмотки и двигателя в  целом.

Увеличение  срока службы асинхронного двигателя  общепромышленного применения в  составе регулируемого привода  может и должно быть обеспечено схемотехническими  решениями ПЧ или введением специальных  фильтрующих устройств в цепь питания электродвигателя.

Разработка  ПЧ и регулируемого электродвигателя в едином конструктивном исполнении позволяет оптимизировать систему  электропривода не только по массогабаритным  показателям и удобству обслуживания, но и с позиций единой системы  независимого теплоотвода решить вопрос охлаждения машины на малых частотах вращения.

При регулировании  частоты вращения, превышающей синхронную, следует применять подшипники соответствующей  быстроходности. В связи с этим в публикации МЭК 60034-1 предусмотрено  значительное увеличение предельных скоростей, допускаемых для стандартных  асинхронных двигателей.

Новые серии  асинхронных электродвигателей.

Их характеристики.

К новым сериям выпускаемых асинхронных электродвигателей  с короткозамкнутым ротором можно, без сомнений, отнести двигатели  семейства 5А и 6А.Эти типы двигателей начали выпускать с конца 90-х годов  на российских машиностроительных заводах  – Владимирский моторный завод и  Ярославский машиностроительный завод  ОАО Eldin.

двигатели серии  А     

Двигатели серии  А - унифицированная серия асинхронных  трехфазных закрытого обдуваемого  исполнения с короткозамкнутым ротором  двигателей. Двигатели серии А  охватывают диапазон мощностей от 0,06 до 100 кВт, диапазон высоты оси вращения от 50 до 250 мм, частоты вращения 3000, 1500, 1000, 750.

Структура серии  предусматривает следующие группы исполнений:

* Модификации  по условиям окружающей среды  (тропическое, химически стойкое,  для сельского хозяйства)

* По точности  установочных размеров (высокой  точности и повышенной точности),

* С дополнительными  устройствами (с фазным ротором,  со встроенным электромагнитным  тормозом)

* С повышенным  пусковым моментом

* С повышенным  скольжением

* Многоскоростные

* Узкоспециальные  (для судовых механизмов, для привода  моноблочных насосов, рудничное  исполнение, для привода бессальниковых  компрессоров и др.)      

Двигатели основного  исполнения предназначены для работы от сети переменного тока частоты 50 Гц и изготавливаются на номинальные  напряжения, указанные в таблице:

Номинальное напряжение, В 220, 380 220, 380, 660 220/380,

380/660 Мощность, кВт 0,06-0,37 0,55-11,0 15,0-110,0

Структура условного  обозначения

АИХХХХХХХХХХХ

А - асинхронный;

И - унифицированная  серия (И - Интерэлектро);

Х - привязка мощностей к установочным размерам (Р по ГОСТ, С - по CENELEK);

Х - Р - с повышенным пусковым моментом, С - с повышенным скольжением;

ХХХ - габарит, мм;

Х - установочный размер по длине станины (S, M, L);

Х - длина  сердечника статора (А или В, отсутствие буквы означает только одну длину  сердечника статора - первую);

Х - число  полюсов: 2, 4, 6, 8;

Х - дополнительные буквы для модификаций двигателя (Б - со встроенной температурной защитой; П - с повышенной точностью по установочным размерам; Х2 - химически стойкие; С - сельскохозяйственные);

ХХ - климатическое  исполнение (У, Т, ХЛ) и категория  размещения (1, 2, 3, 4, 5).

Двигатели асинхронные  трехфазные закрытого обдуваемого  исполнения с короткозамкнутым ротором  серии 5А привязаны по мощности к  установочным размерам по ГOCT 28330-89.

Электродвигатели  серии АИР полностью взаимозаменяемы  с соответствующими типами электродвигателей  серий 5А Двигатели предназначены  для работы в режимах S1-S6 ГОСТ 183-74 (номинальная мощность указана для  длительного режима S1) от сети переменного  тока 50Гц, напряжением 220, 380, 660В.

Двигатели используются в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве: для привода  станков, насосов, компрессоров, вентиляторов, мельниц, кормоизмельчителей, транспортных механизмов и т.д.

Выпускаются с высотой вращения вала до 315 мм и с высотой вращения вала 90, 100 и 112 мм    

Асинхронные двигатели общепромышленного назначения серий 5А основного исполнения и  его модификаций соответствует  требованиям стандартов, перечисленных  в таблице:

НАИМЕНОВАНИЕ  СТАНДАРТ РФ ПУБЛИКАЦИЯ МЭК Машины электрические вращающиеся. Номинальные  данные и рабочие характеристики ГОСТ 28173 МЭК 34-1 Машины электрические  асинхронные мощностью от 1 до 400 кВт. Двигатели. Общие технические  требования ГОСТ 28330   Машины электрические вращающиеся. Ряды номинальных мощностей, напряжений и частот ГОСТ 12139 МЭК 38 Машины электрические вращающиеся. Установочно-присоединительные размеры ГОСТ 18709 МЭК 72 Машины электрические вращающиеся. Классификация степеней защиты, обеспечиваемая оболочками вращающихся машин ГОСТ 17494 МЭК 34-5 Машины электрические вращающиеся. Методы охлаждения. Обозначения ГОСТ 20459 МЭК 34-6 Машины электрические вращающиеся. Условные обозначения конструктивных исполнений по способу монтажа ГОСТ 2479 МЭК 34-7 Машины электрические вращающиеся. Обозначения выводов и направления вращения ГОСТ 26772 МЭК 34-8 Машины электрические вращающиеся. Допустимые уровни шума ГОСТ 16372 МЭК 34-9 Машины электрические вращающиеся. Встроенная температурная защита ГОСТ 2789

5 МЭК 34-11 Машины электрические вращающиеся.  Пусковые характеристики односкоростных  трехфазных асинхронных двигателей  с короткозамкнутным ротором  напряжением до 660В ГОСТ 28327 МЭК  34-12 Машины электрические вращающиеся.  Допустимые вибрации ГОСТ 20815 МЭК  34-14 Система изоляции. Оценка нагревостойкости  и классификация ГОСТ 8865 МЭК 85

Новые серии  электродвигателей асинхронных  типа 5A3MB имеют взрывонепроницаемое  исполнение. Такие двигатели предназначены  для стационарных насосов, компрессоров и других быстроходных механизмов во взрывоопасных зонах, в которых  возможно образование взрывоопасных  смесей газов, паров с воздухом 1, 2, 3 категории и групп Т1, Т2 ТЗ, Т4 или смесей пыли с воздухом, температура  тления или воспламенения которых  выше 185оС.

Электродвигатели  асинхронные трехфазные с короткозамкнутым ро- тором серии АТК (аналог АИР) с  высотой оси вращения 80,90,100,112 мм

Тип электро-