close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Пересчет обмоточных данных
асинхронных двигателей при недопустимо высоком
значении тока холостого хода
Настоящая инструкция распространяется на электрические машины
переменного тока с обмоткой статора из круглого провода мощностью до
400 кВт и рабочим напряжением до 660В.
В инструкции рассмотрены причины вызывающие увеличение тока
холостого хода. Даны указания по испытаниям двигателей на холостом
ходу и порядок пересчёта обмоточных данных с использованием
результатов испытаний, обеспечивающих снижение тока холостого хода
до необходимой величины. Даны рекомендуемые значения токов
холостого хода.
Основными
являются:
причинами
увеличения
тока
холостого
хода
- чрезмерное «распушение» сердечника статора;
- неправильная сборка двигателя (ротор развернут относительно
статора);
- слишком большой зазор между ротором и статором (ротор проточен
или от другого двигателя);
- листы сердечника статора замыкают между собой (результат
задевания ротора за статор);
- нарушение изоляции между листами сердечника статора;
- статор намотан неправильно (уменьшено количество витков в пазу,
увеличено количество параллельных ветвей в фазе, уменьшен шаг и
т. д.)
Будем считать, что сердечник статора не имеет затиров, обмотка
статора уложена и соединена правильно, двигатель собран правильно,
и тем не менее ток холостого хода превышает предельно допустимое
значение. В подавляющем большинстве случаев причиной является
разрушение изоляции между листами сердечника статора во время
отжига двигателей в печи перед демонтажем обмотки.
Все отечественные двигатели начиная с 1992 года и двигатели
иностранных
фирм
с
1985
года
изготавливаются
из
электротехнической стали с лаковым покрытием, которое частично
разрушается во время отжига при температуре 380 градусов (раньше
изоляцией служила оксидная плёнка). Это приводит к увеличению
319
потерь в сердечнике статора, его нагреву, и как следствие увеличению
тока холостого хода.
На рисунке 1 показаны кривые намагничивания сердечника статора
с хорошей изоляцией (кривая 1) и с нарушенной изоляцией (кривая 2)
листов. В определенном масштабе так же изменяется I хх двигателя
от приложенного напряжения.
На рисунке видно, что при напряжении 380 В. ток холостого хода при
хорошем сердечнике значительно ниже чем с сердечником с нарушенной
изоляцией. Для наглядности возьмём конкретный двигатель:
АИР 180S-4, 22 кВт. 380 В.
следующие обмоточные данные:
-
тип обмотки - двухслойная
шаг по пазам - 1-11
диаметр провода - 1,6 мм.
проводов в витке - 2
витков в пазу 23
параллельных ветвей в фазе - 2
сопряжение фаз - звезда
320
43 А.
1460 об/мин., имеющего
При испытании на холостом ходу при 380 В. потребляемый ток
составил 27А., что превышает предельно допустимую норму, равную 12
А. В этом случае необходимо снизить напряжение, подаваемое на
двигатель, до величины при которой потребляемый ток уменьшится до
предельно допустимой нормы, в нашем случае до 12 А. Тем самым по
кривой 2 из точки 2 мы перешли в точку 3 (рис.1). Напряжение при этом
в нашем случае будет U2 = 330 В.
Теперь необходимо изменить обмоточные данные двигателя так, чтобы
потребляемый ток 12А. был при напряжении 380 В. Для этого количество
витков в пазу надо увеличить по формуле:
где: W2 - требуемое количество витков в пазу;
W1 – имеющееся количество витков в пазу:
U2 - напряжение при котором устанавливается требуемый ток
холостого хода
В нашем случае W1 = 23, поэтому требуемое количество витков:
Округляем полученный результат до ближайшего целого числа и
получаем требуемое количество витков в пазу W2 = 26.
Для того что бы такое количество витков уместилось в пазу,
необходимо снизить сечение витка обратно пропорционально увеличению
их количества в пазу. Расчёт произвести по формуле:
где: Sдоп – максимально допустимое сечение витка, (кв. мм.)
S1 – имеющееся сечение витка (кв. мм.)
В нашем случае виток состоит из 2-х проводов диаметром 1,6 мм., что
составляет 4,02 кв. мм. Тогда допустимое сечение витка составит:
321
Подбираем стандартный провод, обеспечивающий требуемое сечение
витка. Выбираем провод диаметром 1,5 мм. в 2 провода, тогда сечение
витка S2 составит:
что не превышает допустимое сечение.
Таким
образом
мы
получили
электродвигатель
с
удовлетворительным током холостого хода за счёт увеличения числа
витков в катушке и снижения сечения витка. Остальные обмоточные
данные остаются без изменений.
Теперь разберёмся, какой двигатель мы получили: 1. Мощность
двигателя снизилась пропорционально снижению сечения витка:
что составляет 12%;
2. Двигатель рассчитан на другое напряжение U = 380 х 26/23 =
430В, а включается на 380В, т. е. увеличение количество витков в
конечном счете тоже самое, что и включение двигателя на пониженное
напряжение, в нашем случае на 13%, что ведёт к снижению индукции на
те же 13% во всех
элементах магнитной
цепи двигателя (это и
позволило снизить ток холостого хода).
Как следствие у двигателя снижается пусковой и максимальный
моменты, увеличивается время разгона, снижается частота вращения при
номинальной нагрузке. Сказанное легко объясняется при рассмотрении
механических характеристик на рис.2
322
где: nс – синхронная частота вращения;
n1 и n2 – частота вращения при номинальной нагрузке двигателя
с заводскими и с изменёнными обмоточными данными
М1п и М2п - пусковой момент двигателей с заводскими и с
изменёнными обмоточными данными
М ном - момент на валу двигателя при номинальной нагрузке;
М1max и М2max - максимальный момент двигателей
заводскими и с изменёнными обмоточными данными
с
Пусковой и максимальный моменты в асинхронных электродвигателях
уменьшаются в квадрате от подведённого напряжения. Для пересчитанного
нами двигателя напряжение было уменьшено на 13% т. е. составляет
0,87% от номинального. Тогда пусковой и максимальный моменты
составят
0,87 х 0,87 = 0,757% от номинального. Исходя из вышеизложенного, нельзя
увлекаться снижением тока холостого хода путем увеличения витков в
обмотке статора т. к. двигатель может просто не раскрутиться или
работать неустойчиво потому, что
с некоторой натяжкой можно
утверждать, что реактивный ток в асинхронных двигателях выполняет ту
же роль, что и маховые массы в двигателях внутреннего сгорания.
323
Ориентировочные
приложении 1.
значения
токов холостого хода
приведены
в
Приведённый метод пересчета двигателя с целью снижения тока
холостого хода дорого обходится для ремонтного цеха т. к. приходится
два раза перематывать обмотку статора; сначала по заводским обмоточным
данным, потом по пересчитанным. В некоторых случаях можно избежать
двойной перемотки. Для этого поступаем следующим образом: при
испытании двигателя на холостом ходу, намотанного по заводским
обмоточным данным, определяем напряжение при котором ток холостого
хода снизится до приемлемой величины. Если напряжение при этом
снижено не ниже чем до 320 В., необходимо уменьшить количество
параллельных ветвей в схеме обмотки статора в 2 раза и соединить фазы
в треугольник. Такие переключения эквивалентны увеличению количества
витков в
что позволяет снизить индукцию на 15% и ток холостого хода
30…60%.
на
При отсутствии параллельных ветвей в фазе в фирменном
исполнении необходимо предусмотреть возможность такого переключения,
пересчитав обмотку статора на 2 параллельные ветви. Для этого
требуется:
- увеличить количество витков в пазу в 2 раза;
- сечение витка уменьшить в 2 раза;
- соединить фазы в 2 параллельные ветви.
- испытать двигатель на холостом ходу и если ток холостого хода
превышает предельно допустимую норму, соединить катушечные группы в
фазах последовательно, а фазы соединить в треугольник. Не забываем, что
мощность двигателя при этом снижается на 15% о чём необходимо
сообщить заказчику и заручиться его согласием.
Полезно при перемотке двигателей с обмоткой пропитанной в
эпоксидном компаунде и повергнувшихся выжигу изоляции для облегчения
демонтажа обмотки преднамеренно увеличить количество витков в
324
катушке на 8 … 12%.
перемотку двигателя.
Это
также
может
предотвратить
повторную
Переход с двухслойной обмотки статора на однослойную даёт
снижение индукции на 3…4% (за счет более высокого обмоточного
коэффициента), что позволяет снизить ток холостого хода на 10…20%,
при этом мощность двигателя не меняется. В этом случае необходимо
предусмотреть возможность сборки двигателя т. к. вылеты лобовых частей
однослойной обмотки больше чем у двухслойной.
Если все перечисленные меры по снижению тока холостого хода
оказались недостаточными или снижение мощности двигателя недопустимо
необходимо перешихтовать сердечник статора с лакировкой листов.
325
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа