Причины потери мощности электродвигателя

Постоянные и переменные потери мощности в электродвигателях

Потери мощности в электродвигателях делятся на постоянные и переменные. Они включают:

1. Потери в стали (потери в сердечнике), которые зависят от напряжения и поэтому постоянны для электродвигателя независимо от его нагрузки;
2. Потери от трения (механического) и от вентиляции. Эти потери постоянны для данной скорости и не зависят от нагрузки;
3. Потери от тока возбуждения или тока намагничивания AM;
4. Потери в меди, известные как потери I 2 R, пропорциональны квадрату тока нагрузки.

     Потери в стали

Потери в стали состоят из гистерезисных потерь, зависящих от физических характеристик используемой стали, и потерь на вихревые токи, которые определяются конструкцией и сборкой стальных листов. Потери в стали влияют на коэффициент мощности электродвигателя, так как возникают из-за потребления реактивного тока. При малых нагрузках основную роль играют потери в стали, что приводит к низким значениям коэффициента мощности электродвигателя.

Даже при полной нагрузке асинхронный двигатель имеет относительно низкий коэффициент мощности индуктивного характера и составляет 0,8 – 0,9. Чтобы свести к минимуму возможное снижение КПД и коэффициента мощности, необходимо, чтобы номинальная мощность электродвигателя была как можно ближе к существующей нагрузке электродвигателя.

     Класс «тепловых» потерь

Остальные потери, кроме потерь на трение, относятся к классу «тепловых» потерь, которые определяют тепловой режим работы электродвигателя.

Поскольку ток двигателя зависит от статического момента и магнитного потока, для каждой статической нагрузки существует ток возбуждения, при котором общие потери минимальны.

Ремонтные работы приводят к тому, что результирующая индукция после каждого из ремонтов уменьшается. При этом увеличиваются потери на вихревые токи. Установлено, что каждый последующий ремонт увеличивает потери стали на 5-13%. Это приводит к резкому увеличению термического напряжения и быстрому разрушению утеплителя.

     Короткие замыкания

Наиболее частыми неисправностями в электрической части являются короткие замыкания внутри и между обмотками электродвигателя, замыкания обмоток на корпус, а также обрывы в обмотках или во внешней цепи (силовые кабели и пусковые устройства).

Из-за указанных неисправностей электродвигателей может произойти: невозможность запуска электродвигателя; опасный нагрев его обмоток; ненормальная скорость электродвигателя; аномальный шум (гудение и стук); неравенство токов в одиночных фазах.
Механические причины, вызывающие выход из строя электродвигателей, чаще всего наблюдаются в неправильной работе подшипников: перегрев подшипников, утечки из них масла, появление ненормального шума.

Основные виды неисправностей электродвигателей и их причины.

Асинхронный двигатель не запускается (перегорели предохранители или сработала защита). Причиной этого в электродвигателях с контактными кольцами может быть закороченное положение пускового реостата или контактных колец. В первом случае необходимо привести реостат пусковой в нормальное (исходное) положение, во втором – поднять устройство, замыкающее контактные кольца.

Также нет возможности запустить электродвигатель из-за короткого замыкания в цепи статора. Обнаружить короткозамкнутую фазу можно, прикоснувшись к увеличению нагрева обмотки (прощупывание следует производить, предварительно отключив электродвигатель от сети); по внешнему виду обугленной изоляции и по замерам. Если фазы статора соединены звездой, измеряются значения токов, потребляемых сетью отдельными фазами. Фаза с закороченными витками потребляет больше тока, чем неповрежденные фазы. При соединении отдельных фаз треугольником токи в двух проводах, подключенных к неисправной фазе, будут иметь более высокие значения, чем в третьем, который подключен только к неповрежденным фазам. Пониженное напряжение используется для измерений.

При включении асинхронный электродвигатель не двигается. Причиной этого может быть обрыв одной или двух фаз цепи питания. Чтобы определить положение обрыва, сначала осмотрите все элементы цепи, питающей электродвигатель (проверьте целостность предохранителей). Если обрыв фазы не может быть обнаружен при внешнем осмотре, необходимые измерения производятся с помощью мегомметра. Для этого сначала отключают статор от питающей сети. Если обмотки статора соединены в звезду, то один конец мегомметра подключается к нулевой точке звезды, после чего другие концы обмотки поочередно касаются другим концом мегомметра. Подключение мегомметра в конце исправной фазы даст нулевое показание, подключение к фазе с разомкнутой цепью покажет высокое сопротивление цепи, то есть наличие в ней разомкнутой цепи. Если нулевая точка звезды недоступна, два конца мегомметра попарно касаются всех выводов статора. Прикосновение мегомметра к исправным фазам покажет нулевое значение, прикосновение к концам двух фаз, одна из которых неисправна, покажет высокое сопротивление, то есть обрыв цепи в одной из этих фаз.

В случае соединения обмоток статора треугольником необходимо отключить обмотку в одной точке, а затем проверить целостность каждой фазы в отдельности.
Фаза с паузой иногда определяется на ощупь (остается холодной). Если во время работы электродвигателя произойдет обрыв одной из фаз статора, он продолжит работу, но начнет гудеть сильнее, чем при нормальных условиях. Найдите поврежденную фазу, как описано выше.

При работе асинхронного двигателя обмотки статора сильно нагреваются. Это явление, сопровождающееся сильным гудением электродвигателя, наблюдается при коротком замыкании в любой обмотке статора, а также при двойном замыкании обмотки статора на корпус.

Работающий асинхронный двигатель загудел. При этом снижается его скорость и мощность. Причина нарушения режима работы электродвигателя – потеря одной фазы.
Когда вы включаете двигатель постоянного тока, он не движется. Причиной тому может быть перегоревший предохранитель, обрыв в цепях питания, обрыв резистора в пусковом реостате. Сначала внимательно осмотрите, а затем проверьте целостность указанных элементов с помощью мегомметра или контрольной лампы с напряжением не более 36 В. Если таким способом не удается определить место обрыва, переходите к проверке целостности обмотки якоря. Обрыв обмотки якоря чаще всего наблюдается на стыках коллектора с участками обмотки. Путем измерения падения напряжения между пластинами коллектора определяется место повреждения.

Другой причиной такого явления может быть перегрузка электродвигателя. Проверить это можно, запустив электродвигатель без нагрузки, предварительно отсоединив его от приводного механизма.

Когда двигатель постоянного тока работает, предохранители перегорают или срабатывает максимальная защита. Укороченное положение пускового реостата может быть одной из причин этого явления. В этом случае реостат переводится в нормальное стартовое положение. Это явление также можно наблюдать, когда рукоятка реостата вытягивается слишком быстро, поэтому при повторном включении электродвигателя реостат вытягивается медленнее.

Во время работы электродвигателя наблюдается усиление нагрева подшипника. Причиной повышенного нагрева подшипника может быть недостаточный зазор между шейкой вала и вкладышем подшипника, недостаточное количество или избыток масла в подшипнике (проверьте уровень масла), загрязнение масла или использование неадекватных марок масла. В последнем случае замена масла осуществляется путем предварительной промывки подшипника бензином.
При запуске или во время работы электродвигателя из пространства между ротором и статором появляются искры и дым. Возможной причиной этого явления может быть царапанье ротора о статор. Это происходит, когда подшипники работают под большим приводом.

При работающем двигателе постоянного тока под щетками наблюдаются искры. Причинами такого явления могут быть неправильный подбор щеток, слабое давление на коллектор, недостаточно гладкая поверхность коллектора и неправильное расположение щеток. В последнем случае необходимо переместить щетки, расположив их на нейтральной линии.
Во время работы электродвигателя наблюдается усиление вибраций, которое может появиться, например, из-за недостаточной прочности крепления электродвигателя к фундаментной плите. Если вибрация сопровождается перегревом подшипника, это указывает на осевое давление на подшипник.

Таблица 1. Неисправности асинхронных электродвигателей и способы их устранения

Кисти блестят, некоторые кисти и аксессуары к ним сильно нагреваются и пригорают

Электродвигатели – самые распространенные потребители электроэнергии, используемые коммунальными предприятиями. На них приходится около 80% потребления электроэнергии. Большая часть установленной мощности состоит из асинхронных электродвигателей.

При проведении энергоаудита необходимо проверить соответствие мощности привода (электродвигателя) мощности, потребляемой нагрузкой, поскольку завышение мощности электродвигателя приводит к снижению КПД и cos … При уменьшении степени нагрузки двигателя доля реактивной мощности, расходуемой на создание магнитного поля системы, увеличивается по отношению к активной мощности и величине cos … Капитальные затраты на замену двигателя на другой двигатель соответствующей номинальной мощности являются разумными, когда его нагрузка составляет менее 45%; при нагрузке 45-75% для замены требуется экономическая оценка меры, а при нагрузке более 70% замена нецелесообразна.

КПД зависит от типа, скорости, времени нагрузки двигателя, а также его мощности: для двигателей 5 кВт при 100% КПД нагрузки = 80%, для двигателя 150 кВт КПД = 90%. Для двигателей мощностью 5 кВт при 50% нагрузке КПД составляет 55%, для двигателей мощностью 150 кВт КПД составляет 65%.

Когда нагрузка двигателя падает до 50% или менее, его эффективность начинает быстро падать из-за того, что потери в стали преобладают.

Общие потери в электродвигателе состоят из четырех основных компонентов:

1. Потери в стали (потеря намагничивания), связанные с напряжением питания, постоянны для каждого двигателя и не зависят от нагрузки.
2. Активные потери в меди I (2) R, пропорциональные квадрату тока нагрузки.
3. Потери из-за трения, постоянные для данной скорости и не зависящие от нагрузки.
4. Дополнительные потери рассеивания – в зависимости от нагрузки.

Уменьшая напряжение питания электродвигателя с помощью регулятора, можно уменьшить избыточное для рассматриваемого режима нагрузки магнитное поле в стали, уменьшить потери в стали и уменьшить их долю в общей энергии расход, т.е.повышение КПД двигателя. Сам регулятор напряжения (обычно тиристорный) потребляет мало энергии. Его самопотребление становится очевидным, когда двигатель работает с полной нагрузкой. Часто на холостом ходу расходуется почти столько энергии, сколько необходимо для работы при низкой нагрузке. Переключение обмоток двигателя 7,5 кВт, работающего в номинальном режиме (линейное напряжение 380 В) по схеме «треугольник», на схему звезды при работе на пониженной нагрузке 1 кВт (режим холостого хода) позволяет снизить потери от 0,5 кВт до 0,25 кВт (рис. 3).

Автоматическое переключение обмоток со схемы треугольник на треугольник на схему со звездой в зависимости от нагрузки является простейшей схемой управления для двигателя, который длительное время работает при малой нагрузке. Следует избегать холостого хода двигателя.

Вариаторы скорости широко используются в системах с регулируемой скоростью (насосы, вентиляторы и т.д.). Расчетные значения экономии энергии при использовании управляемого электропривода в системах вентиляции, работающих на переменных режимах – 50%, в системах сжатия – 40-50%, в нагнетателях и вентиляторах – 30%, в насосных системах – 25%.

Тиристорные регуляторы напряжения дешевле, диапазон регулировки скорости вращения меньше (уменьшение на 10-15% ниже номинальной); частотные регуляторы (чаще всего в конструкции транзисторов) дороже, диапазон регулировки шире. Стоимость регулятора скорости электродвигателя примерно равна стоимости электродвигателя.

Для электроприводов, которые большую часть рабочего времени работают при нагрузке, которая достигает 30% или менее от номинальной мощности и где регулирование может осуществляться путем изменения скорости электропривода (насосы, вентиляторы, мешалки и т.д.), Эффективно использование частотных регуляторов скорости электродвигателя. Для двигателя мощностью 15 кВт в 1996 году стоимость электронной системы регулирования частоты составляла примерно 200 долларов США за кВт. Сейчас она упала до 85-100 долларов за кВт. Стоимость единицы уменьшается с увеличением удельной мощности привода.

Перечень общих мероприятий по энергосбережению на установках с электродвигателями:

• – Мощность двигателя должна соответствовать нагрузке.
• – При частых холостых оборотах двигатель должен легко останавливаться.
• – Необходимо эффективно защитить крыльчатку электродвигателя нагнетательной системы, чтобы исключить возможный перегрев и увеличить долю протечек.
• – Проверить качество работы трансмиссии.
• – На эффективность системы влияет смазка подшипников и групп сцепления; применить правильный тип трансмиссии;
• – Рассмотрите возможность использования электронных регуляторов скорости в двигателях, которые некоторое время работают с частичной нагрузкой.
• – Оцените возможность использования двигателей с высокой энергоэффективностью (EE), поскольку общая экономия энергии может в 15 раз превышать стоимость электродвигателя.
• – Провести качественный ремонт двигателя, отказаться от использования неисправных или плохо отремонтированных двигателей.

1. ПОТЕРЯ АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ В ПРИБОРАХ
2. Анализ использования производственных мощностей компании
3. Анализ использования производственных мощностей компании
4. Баланс производственных мощностей.
5. В практике планирования на предприятии рассчитываются показатели использования производственных мощностей (широко используются.
6. Валютный коридор: потеря ВВП во имя борьбы с инфляцией
7. Влияние гармоник на измерения мощности и энергии
8. Внешние потери
9. Потеря вставки разъема
10. Внутренние потери
11. Возможные убытки в процессе ведения бизнеса
12. Причины потери мощности связанные с прокаткой.