Рабочая температура электродвигателя
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.
Почему греется электродвигатель
Все электродвигатели греются во время работы, это связано с тем, что КПД любой электромашины меньше 100%. Но в некоторых случаях двигатель и обмотки нагреваются больше допустимой температуры. Это является самой распространённой причиной выхода из строя электродвигателя.
Это приводит к простоям оборудования и материальным затратам на ремонт или замену неисправного аппарата. Однако любую проблему проще предотвратить, чем устранить. Это касается так же перегрева двигателя, для которого есть несколько причин и существуют различные методы защиты от этого явления.
Допустимая температура нагрева
Перегрев корпуса электродвигателя является одним из основных параметров, указывающих на его исправность, а так же на нормальную работу исполнительного механизма. Допустимая температура аппарата указывается в паспорте электродвигателя, существуют модели, для которых норма 100°С, но чаще всего предельно допустимым нагревом является 60°С и постоянное превышение этого показателя всего на 10°С сокращает срок службы обмоток в 2 раза.
Перегрев аппарата приводит к следующим негативным последствиям:
- пересыханию изоляционных материалов;
- разрушению лака на обмоточных проводах;
- межвитковому и межобмоточному короткому замыканию.
Для предотвращения таких ситуаций в период работы механизма дежурным электромонтёрам и технологическому персоналу необходимо производить регулярный контроль температуры. Для этого желательно использовать бесконтактный термометр, но допускается использовать способ, применявшийся в советское время — если на корпусе электромашины можно удержать руку, значит перегрев отсутствует.
Совет! Тактильное измерение температуры производится тыльной стороной ладони. Это необходимо для предотвращения «прихватывания» в случае замыкания фазы на корпус.
Причины перегрева двигателя
У повышения температуры электродвигателя больше допустимой есть несколько причин, которые условно можно разделить на несколько категорий:
- Механические. Вызваны неисправными подшипниками или разбитым корпусом машины. К этой группе относятся так же ржавчина внутри аппарата, появившаяся из-за неправильного хранения.
- Плохое охлаждение. Перегрев может быть вызван отсутствием крылатки на заднем валу двигателя, закрытыми вентиляционными каналами или высокой температурой в помещении.
- Электрические. Для нормального функционирования электромашинам необходимы определённые параметры сети. В случае перекоса питающих фаз или, тем более, обрыва одной из них, возрастает потребляемый ток и температура обмоток.
- Перегруз исполнительного механизма. Неисправность редуктора или повышенная нагрузка на валу электромашины так же приводит к повышению тока и температуры. Такая работа допускается только кратковременно и обозначается параметром «ПВ» — продолжительность включения.
- Работа при пусковых токах. Пуск электромашины производится при повышенном токе потребления и постоянно повторяющийся запуск двигателя может привести
к его перегреву.
Меры для устранения перегрева
Повышенная температура обмоток приводит к ускоренному выходу электромашины из строя, поэтому при обнаружении роста температуры, прежде всего, необходимо определить причину повышения и принять меры для её снижения:
- Механическая неисправность двигателя. Нагрев корпуса производится неравномерно, самыми нагретыми местами являются неисправные подшипники и подшипниковые щиты, при работе слышен стук. Необходимо отключить установку до остывания и устранения неисправностей.
- Повышенная нагрузка. Определяется токоизмерительными клещами, ток в подходящих проводах отличается не более чем на 10-20%. Принимаются меры для снижения нагрузки.
- Перекос по фазам или отсутствие одной из них. Для проверки необходим тестер или индикатор напряжения.
Профилактика перегрева электродвигателя
Перегрев и последующая остановка электромашины для охлаждения является аварийной ситуацией, поэтому необходимо принимать меры для предотвращения такого явления. Для этого устанавливается различная защитная аппаратура, которая при необходимости отключает питание двигателя.
Тепловое реле
Это самое распространённое устройство защиты, размыкающее при нагреве замкнутые контакты оперативной цепи. Действующим элементом теплового реле является биметаллическая пластинка, состоящая из двух слоёв металла с различным коэффициентом теплового расширения. При прохождении тока по пластине или по рядом расположенному нагревателю полоска нагревается, изгибается и отключает реле. Недостаток этого вида защиты в том, что нагрев устройства зависит не от температуры обмоток, а от величины протекающего тока, поэтому она корректно работает только для электромашин 0,5-20кВт.
Важно! Для каждого электродвигателя необходимо устанавливать отдельное защитное устройство.
Реле напряжения
Отключает питание при выходе напряжения сети за допустимые пределы или появлении перекоса фаз. Для этого используется встроенный процессор, постоянно отслеживающий параметры сети. Используется вместе с тепловыми реле, может устанавливаться для группы электродвигателей
Термопредохранители
Самым надёжным видом защиты являются многоразовые термопредохранители. Это полупроводниковые элементы, повышающие своё сопротивление при росте температуры выше заданной. В трёхфазных электромашинах такие элементы устанавливаются в каждой из обмоток, соединяются последовательно и включаются в оперативную цепь вместо теплового реле.
Осмотры оборудования
Кроме установки защитной аппаратуры мерой профилактики перегрева являются периодические осмотры и планово-профилактические ремонты электромашин. График и периодичность этих мероприятий определяется лицом, ответственным за состояние электрооборудования предприятия.
Контроль за температурой нагрева электрических двигателей
Допустимый нагрев электрических двигателей зависит от класса изоляции обмоток. Переход на более высокий класс изоляции электродвигателя может быть осуществлен только при капитальном ремонте.
Необходимо знать, что с повышением температуры обмоток электродвигателей сверх допустимых значений, резко сокращается срок службы изоляции.
Температурой окружающего воздуха, при которой электродвигатель может работать с номинальной мощностью, считается 40 С. При повышении температуры окружающего воздуха выше 40 гр С, нагрузка на электродвигатель должна быть снижена настолько, чтобы температура отдельных его частей не превышала допустимых значений.
Предельные допустимые превышения температуры активных частей электродвигателей и при температуре окружающей среды 40 гр С не должна превышать: 65 гр С для изоляции класса А; 80 гр С для изоляции класса Е; 90 гр С для изоляции класс В; 110 гр С для изоляции класса Г; 135 гр С для изоляции класса Н.
У асинхронных двигателей с уменьшением напряжения питающей сети, в квадрате уменьшается мощность на валу двигателя. Кроме того снижение напряжения ниже 95% от номинального приводит к значительному росту тока двигателя и нагреву его обмоток. Рост напряжения выше 110% от номинального также ведет к росту тока в обмотках двигателя и увеличивается нагрев статора за счет вихревых токов.
Независимо от снижения температуры окружающего воздуха увеличивать токовые нагрузки более чем на 10% номинального не допускается.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Допустимые показатели рабочей температуры электродвигателя
Во избежание перегрева агрегата и его преждевременного выхода из строя необходимо знать, какая температура должна быть у электродвигателя того или иного типа.
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.
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%.