Причины нагрева электродвигателей

В этой статье основное внимание уделено вопросам, касающимся нагрева обмоток двигателей токами, превышающими значения, допускаемые при данной температуре охлаждающей среды. При этом имеются в виду относительно кратковременные перегрузки, имеющие место при пуске, самозапуске, понижениях напряжения сети, асинхронном режиме для синхронных двигателей и др.

При определении допустимости той или иной перегрузки по условиям нагрева нужно исходить не из предельно допустимых температур, а из сохранения срока службы изоляции. Дело в том, что часть времени двигатель работает при температуре обмоток ниже допускаемой нормами. В такие периоды изоляция находится в более благоприятных условиях, и за счет «недоиспользования» ее в эти периоды могут допускаться перегрузки в другие периоды при общем сохранении требуемого срока службы изоляции электродвигателя.

Перегрузки различаются по длительности. Если за время действия перегрузки температура обмоток не достигает установившейся, то перегрузка называется кратковременной, в противном случае ее следует считать длительной. Как известно, относительно небольшое повышение температуры изоляции существенно сказывается на ее сроке службы. Распространенное мнение о том, что тепловая защита является наилучшей, так как она отключает двигатель при повышении его температуры до определенного предела, следует считать неправильным. Эта защита является в большинстве случаев вредной, так как она может отключать двигатель при вполне допустимых перегрузках по условиям износа изоляции.

Двигатели, работающие с постоянной нагрузкой и при небольшом числе пусков, могут перегружаться по технологическим причинам, при переходных режимах в сeти, при пуске под нагрузкой, при обрыве одной фазы и при поломке механизма или заклинивании вала в подшипниках. Перегрузки по технологическим причинам имеют место при чрезмерной загрузке механизма сырьем, при неправильно установленном режиме, например при работе дымососа на холодном воздухе с открытыми шиберами. Эти перегрузки легко могут быть устранены путем прекращения или уменьшения подачи сырья в механизм, закрытия шиберов и т. д.

Для того чтобы уменьшить длительность таких перегрузок, следует иметь защиту, действующую на сигнал или обеспечивающую временное прекращение подачи сырья в механизм. После устранения перегрузки подача сырья возобновляется вновь. Кратковременные токовые перегрузки могут быть обусловлены переходными режимами в сети, например при кратковременных понижениях напряжения сети, при восстановлении напряжения после отключения коротких замыканий, при переключении электродвигателей на резервный источник питания. Перегрузки по этим причинам редки и, как правило, не представляют опасности для двигателей.

Опасной перегрузкой является пуск двигателя под нагрузкой в тех случаях, когда двигатель не рассчитай на такой пуск. В этих случаях двигатель не может развернуться и неизбежно будет поврежден, если не будет своевременно отключен от сети. Такая перегрузка может иметь место также при самозапуске таких двигателей в процессе восстановления напряжения сети после отключения короткого замыкания. Токовые перегрузки двигателей, вызванные обрывом одной фазы, имеют место главным образом у двигателей низкого напряжения преимущественно из-за перегорания предохранителей на одной фазе.

При этом из-за несимметрии токов возникает обратносинхронное поле, снижающее результирующий момент. Возрастание момента до значения, равного моменту нагрузки, происходит за счет увеличения тока. Если момент двигателя при обрыве фазы остается меньше, чем момент нагрузки, двигатель останавливается. Перегрузки по току статора и ротора двигателя при указанных выше режимах колеблются в широких пределах вплоть до пускового тока при неподвижном роторе. Двигатели с частыми пусками, работающие периодически с перегрузками, рассчитываются соответствующим образом и для них режим работы с перегрузкой является нормальным.