Какая температура электродвигателя считается нормальной

Справочник

Нагрев электродвигателей классы изоляции 10.07.2006 17:25

Во время работы электродвигателей происходит их нагрев. Температура нагрева может быть разной, т.е. одни двигатели нагреваются меньше, другие — больше. Величина установившейся температуры двигателя за­висит от нагрузки на его валу. При большой нагрузке выделяется большое количество теплоты в единицу вре­мени, значит, выше установившаяся температура двига­теля. Допустимый нагрев электрических двигателей зависит от класса изоляции обмоток.

На табличке электродвигателя со всеми данными указан и параметр, называемый класс изоляции.

Нагревостойкость — одно из самых важных качеств электроизоляционных материалов, так как она определяет допустимую нагрузку электрических машин и аппаратов. Способность электроизоляционных материалов выдержать без вреда для них воздействие повышенной температуры, а также резкие смены температуры называется нагревостойкостью. Необходимо знать, что с повышением температуры обмоток электродвигателей сверх допустимых значений, резко сокращается срок службы изоляции. По этому, нагревостойкость изоляции является основным требованием, определяющим надежность работы и срок службы электрической машины, который нормально должен составлять 15—20 лет.

Электрические машины с изоляцией класса А практически не изготовляются, а класса Е — находят ограниченное применение в машинах малой мощности. Применяют в основном изоляцию классов В и F, а в специальных машинах, работающих в тяжелых условиях (металлургия, горное оборудование, транспорт),— класса Н. В результате использования более нагревостойких материалов, улучшения свойств электротехнических сталей и улучшения конструкций за последние 60—70 лет удалось уменьшить массу электрических машин в 2,5—3 раза.

alt=»Электродвигатель купить Аросна» width=»180″ height=»130″ />

При неизменной нагрузке на валу в двигателе выде­ляется определенное количество теплоты в единицу вре­мени.

Предельные допустимые превышения температуры активных частей электродвигателей

t 0 (при температуре окружающей среды 40ºС):

1. Класс E: допустимая температура нагрева до 120°C.
2. Класс B: допустимая температура нагрева до 130°C.
3. Класс F: допустимая температура нагрева до 155°C.
4. Класс H: допустимая температура нагрева до 180°C.

Подробнее о классах нагревостойкости изоляции см Статью Класс нагревостойкости изоляции

В таблице приведены в качестве примера предельно допускаемые превышения температуры для отдельных частей электрических машин общего применения (О) и тяговых (Т) при продолжительном режиме работы при измерении температуры обмоток по методу сопротивления (т. е. по измерению сопротивления соответствующей обмотки в результате нагрева), а температуры коллектора и контактных колец с помощью термометров. Эти данные соответствуют температуре окружающей среды +40 °С для машин О и +25 °С для машин Т.

Температурой окружающего воздуха, при которой общепромышленный электродвигатель может работать с номинальной мощностью, считается 40ºС.

Если температура окружающей среды больше или меньше +40 для общепромышленного исполнения электродвигателя, то стандарт разрешает определенные изменения допустимых превышений температур.

При повышении температуры окружающего воздуха более 40ºС, нагрузка на электродвигатель должна быть снижена настолько, чтобы температура отдельных его частей не превышала допустимых значений. При работе машины в горных местностях, где из-за понижения атмосферного давления ухудшается теплоотдача, стандарт предусматривает некоторое уменьшение допустимых превышений температуры.

Независимо от снижения температуры окружающего воздуха,увеличивать токовые нагрузки более чем на 10% номинального не допускается. У асинхронных двигателей на это может влиять изменение напряжения питающей сети, вместе с уменьшением напряжения питающей сети, в квадрате уменьшается мощность на валу двигателя и кроме того, уменьшение напряжения ниже 95% от номинального приводит к значительному росту тока двигателя и нагреву обмоток. Рост напряжения выше 110% от номинального также ведет к росту тока в обмотках двигателя, увеличивается нагрев статора за счет вихревых токов.

При повышении температуры многие из материалов начинают обугливаться и становятся проводниками. Все материалы от длительного воздействия повышенных температур задолго до обугливания приобретают хрупкость, легко разрушаются и теряют свои изолирующие свойства. Этот процесс называется тепловым старением. Опыт показывает, что повышение температуры изоляции на 10 °С сокращает срок ее службы примерно в два раза. Так, для изоляции класса А повышение температуры с 95 до 105 °С сокращает срок ее службы с 15 до 8 лет, а нагрев до 120 °С — до двух лет. В основе этого явления лежит общий закон зависимости скорости химических реакций от температуры, описываемый уравнением Ван-Гоффа-Аре-ниуса.

То есть технологические перегрузки рабочих машин или колебания напряжения в питающей сети ведут за собой увеличение тока в обмотках машин и превышение температуры обмоток выше допустимых для данного класса, в результате срок службы машин быстро уменьшается.

Приведенные предельные температуры нагрева для отдельных классов изоляции не могут быть полностью использованы в практике, так как в условиях эксплуатации электрических машин и аппаратов не представляется возможным установить точный контроль за температурой изоляции наиболее нагретых деталей.

Поэтому существующие стандарты на электрические машины устанавливают более низкие пределы допускаемых температур отдельных деталей машин в зависимости от конструкции этих деталей и расположения их в машине. Нормируют не сами температуры, а максимально допустимые превышения температур ?max, так как от нагрузки машины зависит только превышение температуры.

В производственных условиях измерение температуры узлов электрических машин и электроаппаратуры выполняется непосредственно термометром или косвенно на основе измерения их сопротивления.

Контроль температуры нагрева электродвигателей мощностью выше 100 кВт проводят с помощью встроенных дистанционных термометров. Для измерения температуры электродвигателей меньшей мощности, а также для измерения температуры в точках электродвигателей, где установка дистанционных термометров невозможна, пользуются переносными спиртовыми или ртутными термометрами. При измерениях ртутными термометрами следует иметь в виду, что в области переменных магнитных полей возникает положительная погрешность, т. е. термометр покажет завышенное значение температуры. Для более точного измерения температуры нижнюю часть термометра обвертывают тонкой алюминиевой фольгой, обминая ее так, чтобы прилегание к месту измерения было плотным. Сверху оболочку из фольги накрывают для теплоизоляции ватой. В труднодоступных местах измерения проводят сразу после остановки электродвигателя.

Методом сопротивления измеряют среднюю температуру. Он основан на изменении сопротивления проводника с изменением его температуры. Замеряя сопротивление проводника в холодном и горячем состоянии, рассчитывают температуру проводника.

Повышение температуры двигателя происходит неравномерно. Вначале она возрастает быстро: почти вся теплота идет на повышение температуры, и лишь малое количество ее уходит в окружающую среду. Пе­репад температур (разница между температурой дви­гателя и температурой окружающего воздуха) пока еще невелик. Однако по мере увеличения температуры дви­гателя перепад возрастает и теплоотдача в окружающую среду увеличивается. Рост температуры двигателя за­медляется.

Температура двигателя прекращает возрас­тать, когда вся вновь выделяемая теплота будет пол­ностью рассеиваться в окружающую среду. Такая темпе­ратура двигателя называется установившейся. Величина установившейся температуры двигателя за­висит от нагрузки на его валу. При большой нагрузке выделяется большое количество теплоты в единицу вре­мени, значит, выше установившаяся температура двига­теля.

После отключения двигатель охлаждается. Темпера­тура его вначале понижается быстро, так как перепад ее большой, а затем по мере уменьшения перепада — медленно.

Величина допустимой установившейся температуры двигателя обусловливается свойствами изоляции обмо­ток. Подробнее Статья Класс нагревостойкости изоляции смотреть

В отдельных точках частей машины температура может быть выше средней. Так, например, в открытых машинах с воздушным охлаждением, у которых хорошо охлаждаются лобовые части обмоток, пазовые части нагреваются больше, чем лобовые. Превышения температуры в отдельных наиболее нагретых точках должны быть не более: 65 ° — для изоляции класса А, 90 °С — для изоляции класса В, ПО и 135 °С — соответственно для изоляции классов F и Н.

Чувствительными к нагреву являются и некоторые механические узлы и детали электродвигателей. Для них в паспортах электродвигателей задаются допустимые превышения температур над температурой окружающей среды 35 °С. Допустимые превышения температуры для подшипников качения составляют 60°С, для подшипников скольжения — 45°С, для стальных деталей коллекторов и контактных колец — 70°С. Температуру подшипников скольжения можно измерить, погружая термометр непосредственно в масло подшипника.

При достаточном навыке ориентировочное представление о степени нагрева можно получить, притрагиваясь ладонью к нагретому элементу конструкции (ладонь без болевых ощущений обычно выдерживает температуру около 60°С), но важно помнить прежде всего безопасность.

Предельные допустимые превышения температуры частей электрических машин при температуре газообразной охлаждающей среды 40 °С и высоте над уровнем моря не более 1000 м должны быть не более значений, указанных в таблице. При температурах больше 40 С и высоте более 1000 м эти значения должны быть уменьшены в соответствии с ГОСТ (Машины электрические вращающиеся. Общие технические требования). Непосредственные измерения температуры при помощи термометров или термощупов дают надежные результаты, но не позволяют определять температуру внутренних наиболее нагретых частей обмотки. На основе измерения омического сопротивления обмотки можно определить только некоторое среднее значение ее температуры. Поэтому нормы предельно допустимой температуры обмоток указываются с учетом метода ее измерения.

Рабочий диапазон температур асинхронного двигателя

К нагреву склонен любой электродвигатель. Сам по себе нагрев, если он находится в установленных пределах, не страшен, а вот перегрева допускать никогда нельзя. Перегрев не вреден для металлических частей и подшипников, однако он чрезвычайно опасен для обмоток. В случае повышения температуры сверх установленного предела в них начинает разрушаться изолирующий лак, а это приводит к замыканию витков.
Чтобы не допустить перегрева гарантированно, нужно установить термодатчик и соединить его с цепью, разрывающей питание мотора при превышении допустимой температуры. Такую защитную схему можно приобрести в составе модуля для тепловой защиты электродвигателя. При этом его нужно отрегулировать на нужную температуру срабатывания. Это следует делать, согласуясь с классом изоляции электродвигателя. Таким образом, можно избежать слишком частого отключения при допустимых температурах и уберечь электродвигатель при слишком высоких температурах.

Допустимая температура подшипника электродвигателя

Предельно-допустимая температура подшипников электродвигателя должна соответствовать следующим значениям:

• для подшипников качения (шариковых или роликовых), использующихся в бытовых моторах и применяющихся в большинстве случаев на производстве, температура должна быть не более 100°С;
• для подшипников скольжения, не должна превышать 80°С, в этом случае температура масла должна быть менее 65°С.

На производстве, при необходимости работы электродвигателя в жарких условиях нужно применять специальные модели подшипников, которые могут выдерживать достаточно высокие температуры.

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.

Подписка на рассылку

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.

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%.

Нагрев подшипников качения

Здравствуйте, уважаемые читатели моего блога!

В одной из статей мы с вами рассмотрели явление вибрации подшипников качения и причины её возникновения. В качестве основной причины этого явления мы определили износ подшипников. По вопросам, наиболее часто задаваемым в сети Интернет, пользователей беспокоит ещё одно явление, которое, кстати, сопутствует вибрации, — нагрев подшипников качения.

Для введения в тему сразу оговоримся, почему подшипники греются и что считается нормальной рабочей температурой подшипников качения.

В процессе эксплуатации механической или электромеханической машины совершается работа, часть которой расходуется на нагрев её исполнительных органов и узлов трения. Подшипник качения, будучи узлом трения, нагревается как от рассеиваемой тепловой энергии, так и от внутреннего трения. Всё это совместно создаёт определённый температурный фон. Нормальной температурой в полости подшипника считается температура до 65⁰С. При температуре, не превышающей 65⁰С, реализуется максимальный эксплуатационный ресурс подшипника. Допускается, однако, перегрев подшипника до температуры 95⁰С. Но это уже критическая температура, при которой происходит повышенный износ рабочих деталей и изменяются свойства смазочного материала. Следствием изменения свойств смазки (масла) снова становится повышенный износ. Перегрев подшипника – явление не нормальное и требует исследования его причин.

Что греется в электродвигателе

Основной источник нагрева — обмотка статора

. Как и любая катушка, намотанная проводом, она греется. И максимальная температура нагрева ограничена температурной стойкостью изоляции обмоточного провода.

Термическая стойкость провода характеризуется параметром класс нагревостойкости. По этим классам максимальные температуры обозначаются буквами:

— эти классы не терпят температуры выше 130 гр, сейчас двигателя с такими обмотками практически не выпускаются.

— именно с таким классом изготавливается большинство современных двигателей

— это уже двигатели спец.исполнения, которые работают в тяжелых условиях — например, в горячих цехах и под палящим солнцем.

Температуры максимума по классам в разных справочниках могут разниться, это зависит от скорости нагрева и условий применения.

Второй источник внутреннего нагрева — подшипники

. Подшипники будут греться только тогда, когда они неисправны, либо работают в запредельных режимах.

Смазка подшипника электродвигателя

Работа подшипника зависит от смазки, сделанной изначально при его установке, потому что для большого количества электродвигателей, добавление смазки в подшипники после их сборки конструктивно не предусмотрено.

Для моторов с оборотами до 3000 оборотов в минуту, при смазке подшипников лучше всего использовать густую смазку, такую как Литол 24 (влагостойкая) или Циатим 201 (не влагостойкая), а для двигателей с более высокими скоростями, лучше применять смазку ЦИАТИМ-202.

Камеру подшипника электромотора с оборотами до 3000 оборотов минуту заполняют примерно на половину смазкой, а для скоростных моторов подшипниковую камеру заполняют не более чем на одну треть ее объема.

Причины перегрева

Если с подшипниками всё понятно, то электрических причин может быть много. Вот несколько причин нагрева двигателя:

1. перекос фаз
2. пониженное или повышенное напряжение
3. обрыв фазы (питания или внутри двигателя)
4. межвитковое замыкание
5. замыкание на корпус
6. поломка крыльчатки (отсутствие охлаждения)
7. высокая температура рабочей среды
8. неправильная схема подключения
9. перегрузка в механике привода

В любом случае, допускать двигатель до перегрева не должен мотор-автомат ( автомат защиты двигателя ), тепловое реле, позистор.

Влияние токовых перегрузок

на работу и срок службы электродвигателей

Анализ повреждений асинхронных двигателей показывает, что основной причиной их выхода из строя является разрушение изоляции из-за перегрева.

Температура нагрева обмоток электродвигателя

зависит от теплотехнических характеристик двигателя и параметров окружающей среды. Часть выделяемого в двигателе тепла идет на нагрев обмоток, а остальное отдается в окружающую среду. На процесс нагрева влияют такие физические параметры, как
теплоемкость
и
теплоотдача
.

В зависимости от теплового состояния электродвигателя и окружающего воздуха

степень их влияния может быть различной. Если разность температур двигателя и окружающей среды невелика, а выделяемая энергия значительна, то ее основная часть поглощается обмоткой, сталью статора и ротора, корпусом двигателя и другими его частями. Происходит
интенсивный рост температуры изоляции
.

Как измерить температуру двигателя?

Есть несколько способов.

1. Рука
   . Да, рука терпит температуру до 60 гр, дальше — больно. Проверено на практике
2. Нос
   . Если температура больше 80 гр, начитает «пахнуть жареным». Начинает интенсивно испаряться масло, пахнуть пыль, краска, и т.п.
3. Термометр с контактным датчиком
   . Более точный способ, но может быть проблематично или опасно залезть в некоторые места
4. Термометр с дистанционным датчиком (ИК)
   . Более простой и безопасный способ, но бывает большая погрешность.
5. Тепловизор
   . Лучший способ для оперативной проверки. Сразу видна вся картина.
6. Встроенные датчики.
   Это могут быть термопары, терморезисторы или позисторы. Можно завести на температурный контроллер или индикатор, а можно — на пороговое устройство, выключающее двигатель по аварии.
   Лучший способ для постоянного и оперативного контроля температуры двигателя.

Какой способ контроля используете вы?

Необходимое оборудование

Для оперативной и качественной проверки состояния смазки (надлежащего она качества или нет) рекомендуется недорогой и простой тестер масла

. Переносной аппарат, сравнив диэлектрическую проницательность масел (нового и имеющегося в узле), способен за несколько минут выдать заключение. Он может порекомендовать сменить масло или продолжить его эксплуатацию.

Устранить расцентровку сопрягаемых валов поможет система их лазерной .

Решить проблему отсутствия дисбаланса ротора призван виброметр-балансировщик «ПРОТОН-Баланс-II». С его помощью можно проконтролировать вибрацию (измерить виброперемещение или виброскорость) и быстро и просто ликвидировать имеющийся дисбаланс.

Наши рекомендации

Если подшипник нагревается, то первоначально мы рекомендуем сделать термограммы подшипникового узла с помощью недорогого тепловизора BALTECH TR-0110-Zero и прислать в наш отел технического сервиса. Мы оперативно проконсультируем вас.

Вы можете вызвать специалистов отдела технического сервиса, которые полностью проведут ревизию и диагностику подшипниковых узлов. Прайс-лист на услуги здесь.

Следующим этапом мы рекомендуем отправить ваших специалистов на наши учебные курсы ПУ-201 «Надежность подшипниковых узлов» в Санкт-Петербурге или записаться на наши научно-практические семинары «Технологии надежности» в Астане и в Алматы.

Какая температура критичная?

Безусловно, при температуре корпуса двигателя +30 он будет работать лучше и дольше, чем при +100 гр. Но и та, и другая температура допускается.

Но до +100 гр. можно спокойно работать и не беспокоиться, а после — нужно обязательно выяснять причину и принимать меры.

Из этого вытекает правило — электрику, ответственному за электрохозяйство, нужно регулярно делать обходы и проверять состояние двигателей и оборудования в целом.

Как у вас с этим на заводе? Расскажите в комментариях!

Используйте подшипники высоко качества

Приобретая дешевые детали от неизвестных брендов, вы рискуете получить подшипники, которые будут греться без очевидных причин. Это связано с тем, что многие продукции нарушают технологию производства изделий и используют материалы низкого качества. В своем стремлении снизить себестоимость продукции, такие производители могут применять сплавы и полимеры совершенно не предназначенные для использования там, где присутствует трение. Разумеется, такой подшипник будет сильно нагреваться и выйдет из строя в рекордно короткий срок.

В нашем интернет-магазине вы можете купить подшипники от самых известных мировых брендов, качество которых проверено десятилетиями и не вызывает ни малейшего сомнения. Все товары нашей компании сертифицированы, проверены на соответствие заявленным параметрам и имеют официальную гарантию от производителя. При необходимости менеджеры компании помогут подобрать подшипник с учетом необходимых вам параметров, который будет служить долго и эффективно.

Способы контроля нагрева электрооборудования в процессе эксплуатации

Методы контроля нагрева электрооборудования

Для контроля нагрева электрооборудования применяют метод:

контроль нагрева электрооборудования по методу термометра

Метод термометра

применяют для измерения температуры доступных поверхностей. Используют ртутные (избегать, токсично!), спиртовые и толуоловые стеклянные термометры, погружаемые в специальные гильзы, герметически встроенные в крышки и кожухи оборудования.

Ртутные термометры

обладают более высокой точностью, но применять их в условиях действия электромагнитных полей не рекомендуется ввиду высокой погрешности, вносимой дополнительным нагревом ртути вихревыми токами.

При необходимости передачи измерительного сигнала на расстояние нескольких метров (например, от теплообменника в крышке трансформатора до уровня 2–3 м от земли) используют термометры манометрического типа

, например, термосигнализаторы ТСМ-10.

Термосигнализатор ТСМ-10

состоит из термобаллона и полой трубки, соединяющей баллон с пружиной показывающей части прибора. Термосигнализатор заполнен жидким метилом и его парами. При изменении температуры изменяется давление паров хлористого метила, который передается стрелке прибора. Достоинство манометрических приборов заключается в их вибрационной устойчивости.

Почему греется электродвигатель

При эксплуатации электрических двигателей периодически возникает вопрос — почему привод так сильно греется? Рассмотрим эту проблему применительно к трехфазным асинхронным двигателям.

Для начала определимся, при каком значении температуры можно говорить о перегреве электродвигателя.

Когда двигатель следует считать горячим

Разумеется, при температуре корпуса +25°С ресурс двигателя будет больше, чем при +100°С. Однако для большинства электродвигателей +100°С является нормальной рабочей температурой. О температурной перегрузочной способности привода можно судить по двум характеристикам — классу изоляции и классу превышения температуры.

Температура корпуса или обмоток ниже +60°С не требует принятия каких-либо мер. Значение выше +70°С также не является критичным, однако в этом случае необходимо обратить внимание на двигатель — возможно, ему требуется дополнительная диагностика или техническое обслуживание.

При температуре выше +100°С нужно установить постоянный контроль за состоянием двигателя и принять меры по обнаружению причин нагрева. Если температура продолжает повышаться, двигатель нужно отключить от питания во избежание аварии и возгорания.

Как измерить температуру двигателя

Определить температуру двигателя можно несколькими способами.

• Рукой. Самый простой способ, позволяющий быстро определить перегрев. Если при прикосновении к корпусу двигателя не возникает заметных болевых ощущений, можно с уверенностью сказать, что температура не превышает +60°С.
• Термометром с внешним датчиком (контактным термометром). Этот способ требует времени и умения. Самые горячие места двигателя – посередине корпуса, где греется обмотка, а также передняя и задняя части корпуса, в районе подшипников вала.
• Тепловизором. Это наиболее быстрый и информативный способ измерения. Он позволяет увидеть всю картину нагрева сразу.
• С помощью встроенных датчиков. В некоторых моделях электродвигателей имеются встроенные датчики температуры (как правило, позисторы), которые выдают информацию о нагреве различных участков (обмоток, подшипников). Если такие датчики отсутствуют, их можно установить самостоятельно. Способ удобен тем, что контроль и реакцию на нагрев можно автоматизировать. Для этого сигнал от датчиков выводят на специальный вход преобразователя частоты, на специализированное реле температуры либо на аналоговый вход контроллера. В случае с контроллером можно написать программу со следующим алгоритмом: на первом пороге температуры выдается предупреждение оператору, на втором – двигатель отключается.

Причины перегрева электродвигателей

Причины перегрева двигателя могут быть механическими и электрическими.

Механические причины:

• Увеличение механической нагрузки на валу. Механическая перегрузка может быть вызвана заклиниванием механизмов, попаданием в них инородных предметов и т. д.
• Износ подшипника. Рано или поздно это приведет к его заклиниванию или разрушению. Важно диагностировать данную неисправность на ранней стадии, поскольку разрушение подшипников может привести к повреждению ротора, обмоток и корпуса двигателя.
• Механическое повреждение электродвигателя, например, нарушение соосности подшипников, которое вызовет их перегрев и трение ротора об статор.
• Недостаточное охлаждение корпуса. Как правило, охлаждение производится при помощи крыльчатки обдува, расположенной в задней части двигателя. Если крыльчатка сломана или зацепилась за решетку и проворачивается на валу, двигатель будет перегреваться. Другая причина уменьшения обдува – пониженные обороты двигателя при его питании через преобразователь частоты. В таком случае нужно применять независимый принудительный обдув.

Электрические причины:

• Перекос фаз и отклонение значения питающего напряжения. Асинхронные двигатели чувствительны к уровню питающего напряжения. Отклонение в 5% заметно увеличивает нагрев, при отклонении 10% эксплуатация двигателя ставится под вопрос.
• Пропадание фазы. Это крайний случай перекоса фаз, который возникает вследствие обрыва в питающей линии, пусковом устройстве либо внутри двигателя. Последствия — значительное понижение механического момента на валу вплоть до полной остановки двигателя.
• Нарушение схемы включения. Это относится, прежде всего, к схеме «Звезда» – «Треугольник». Причиной проблемы может быть неисправность схемы запуска либо ошибка электротехнического персонала.
• Замыкание в обмотке двигателя. Может быть межвитковым или между фазами. Определяется путем измерения тока по фазам во включенном состоянии либо с помощью омметра, когда двигатель выключен. При небольшом количестве замкнутых витков замыкание определить проблематично.

Что делать, если обнаружен перегрев двигателя

Если двигатель греется во время работы, необходимо провести его диагностику. Для этого можно воспользоваться приведенным ниже пошаговым алгоритмом.

1. Оцениваем температуру. Если температура критическая, нужно незамедлительно обесточить двигатель.
2. Оцениваем наличие посторонних звуков при работе (треск, дребезг, скрежет). Если источник звука находится в механике привода (в нагрузке), необходимо остановить двигатель и провести ремонт неисправного узла. Если звук раздается из двигателя, скорее всего, потребуется заменить подшипники.
3. Проверяем ток по фазам при помощи токовых клещей. При превышении тока можно говорить о перегрузке, при дисбалансе по фазам – о перекосе фаз, обрыве фазы или межфазном замыкании.
4. Если подшипники предусматривают регулярную смазку, проверяем и, при необходимости, заменяем смазку.
5. Отсоединяем нагрузку от вала двигателя, проверяем работу двигателя в холостом режиме.
6. Проверяем работу воздушного охлаждения. При необходимости проводим чистку крыльчатки и поверхности двигателя.
7. Проверяем защиту двигателя на соответствие номинальному току, который указан на шильдике.

Защита от перегрева

При своевременном обнаружении перегрева двигателя можно легко устранить его последствия и не допустить еще больших неприятностей. Однако лучше постараться вовсе избежать этой проблемы.

В большинстве случаев перегрев приводит к повышению рабочего тока двигателя. Контроль за током обычно осуществляют при помощи автоматов защиты и тепловых реле. Многоуровневая защита также встроена в преобразователи частоты. При использовании реле защиты двигателя дополнительно можно контролировать уровень напряжения и чередование фаз.

Приведенные способы защиты лучше всего использовать совместно с датчиками температуры. Это позволит на 100% защититься от перегрева.

Рабочая температура электродвигателя

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%.

Допустимый нагрев электродвигателя в зависимости от класса изоляции

К нагреву склонен любой электродвигатель. Сам по себе нагрев, если он находится в установленных пределах, не страшен, а вот перегрева допускать никогда нельзя. Перегрев не вреден для металлических частей и подшипников, однако он чрезвычайно опасен для обмоток. В случае повышения температуры сверх установленного предела в них начинает разрушаться изолирующий лак, а это приводит к замыканию витков.Чтобы не допустить перегрева гарантированно, нужно установить термодатчик и соединить его с цепью, разрывающей питание мотора при превышении допустимой температуры. Такую защитную схему можно приобрести в составе модуля для тепловой защиты электродвигателя. При этом его нужно отрегулировать на нужную температуру срабатывания. Это следует делать, согласуясь с классом изоляции электродвигателя. Таким образом, можно избежать слишком частого отключения при допустимых температурах и уберечь электродвигатель при слишком высоких температурах.Допустимая температура нагрева для электродвигателей различных классов изоляции:• Класс Y самый не термоустойчивый. Работает только до 90°C.• A — до 105°C.• E — до 120°C.• B — до 130°C.• F — до 155°C.• H — до 180°C.• C — свыше 180°CДанные классы установлены Национальной Ассоциацией Производителей Электрооборудования (NEMA). Буквенные обозначения классов расположены не в алфавитном порядке. Это несколько затрудняет их чтение. Поэтому рекомендуется при настройке термодатчика или проверке систем защиты лишний раз уточнить индекс в спецификации.Конструктивное устройство электродвигателей с разными температурными классами изоляции одинаковое. Разница состоит лишь в химическом составе изоляционного лака обмоток. При присвоении лаку любого класса термоустойчивости он проходит испытания при максимальной температуре в течение 20 000 часов. Гарантированный период эксплуатации электродвигателя при такой температуре является таким же. При превышении температуры на 10 С срок службы сокращается вдвое. Еще на 10 С – еще вдвое. При дальнейшем нагреве происходит необратимое повреждение лака. Такую обмотку требуется заменять.

Если температура обмоток на 10 и на 20 С ниже предельно допустимой, то это положительно сказывается на увеличении срока службы. Он составляет около 50 000 часов и более. Поэтому, во время эксплуатации электродвигателям всегда нужно обеспечивать хорошее охлаждение. Нужно учитывать, что температура является таким же опасным фактором для электродвигателей, как избыточные механические нагрузки и заклинивание.

Нагрев электродвигателей

Во время работы электродвигателя часть электриче­ской энергии преобразуется в тепловую. Это связано с потерями энергии на трение в подшипниках, на вихревые токи и перемагничивание в стали статора и ротора, а так­же в активных сопротивлениях обмоток статора и ротора. Потери энергии в обмотках статора и ротора про­порциональны квадрату величины их токов. Ток статора и ротора пропорционален нагрузке на валу. Остальные потери в двигателе почти не зависят от нагрузки.

Схема подключения датчика температуры охлаждающей жидкости.

При неизменной нагрузке на валу в двигателе выде­ляется определенное количество теплоты в единицу вре­мени.

Повышение температуры двигателя происходит неравномерно. Вначале она возрастает быстро: почти вся теплота идет на повышение температуры, и лишь малое количество ее уходит в окружающую среду. Пе­репад температур (разница между температурой дви­гателя и температурой окружающего воздуха) пока еще невелик. Однако по мере увеличения температуры дви­гателя перепад возрастает и теплоотдача в окружающую среду увеличивается. Рост температуры двигателя за­медляется.

Схема измерения температуры элктродвигателя: а — по схеме с переключателем; б — по схеме со штепсельной вилкой.

Температура двигателя прекращает возрас­тать, когда вся вновь выделяемая теплота будет пол­ностью рассеиваться в окружающую среду. Такая темпе­ратура двигателя называется установившейся. Величина установившейся температуры двигателя за­висит от нагрузки на его валу. При большой нагрузке выделяется большое количество теплоты в единицу вре­мени, значит, выше установившаяся температура двига­теля.

После отключения двигатель охлаждается. Темпера­тура его вначале понижается быстро, так как перепад ее большой, а затем по мере уменьшения перепада — медленно.

Величина допустимой установившейся температуры двигателя обусловливается свойствами изоляции обмо­ток.

У большинства двигателей общего применения для изоляции обмотки используются эмали, синтетические пленки, пропитанные картоны, хлопчатобумажная пря­жа. Предельно допустимая температура нагрева этих материалов 105 °С. Температура обмотки двигателя при номинальной нагрузке должна быть на 20. 25 °С ниже предельно допустимой величины.

Значительно более низкая температура двигателя соответствует работе его с малой нагрузкой на валу. При этом коэффициент полезного действия двигателя и коэффициент его мощности невелики.

Режимы работы электродвигателей

Различают три основных режима работы двигателей: продолжительный, повторно-кратковременный и кратковременный.

Продол­жительным называется режим работы двигателя при по­стоянной нагрузке продолжительностью не менее, чем необходимо для достижения установившейся температу­ры при неизменной температуре окружающего воздуха.

Повторно-кратковременным называется такой режим работы, при котором кратковременная неизменная на­грузка чередуется с отключениями двигателя, причем во время нагрузки температура двигателя не достигает установившегося значения, а во время паузы двигатель не успевает охладиться до температуры окружающего воздуха.

Кратковременным называется такой режим, при котором за время нагрузки двигателя температура его не достигает установившегося значения, а за время паузы успевает охладиться до температуры окружаю­щего воздуха.

Рисунок 1. Схема нагрева и охлаждения двигателей: а — продолжительного режима работы, б — повторно-кратковременного, в — кратковременного

На рис. 1 изображены кривые нагрева и охлажде­ния двигателя и подводимые мощности Р для трех ре­жимов работы. Для продолжительного режима работы изображены три кривые нагрева и охлаждения 1, 2, 3 (рис. 1, а), соответствующие трем различным нагруз­кам на его валу. Кривая 3 соответствует наибольшей нагрузке на валу; при этом подводимая мощность P3>P2>Pi. При повторно-кратковременном режиме двигателя (рис. 1, б) температура его за время нагрузки не достигает установившейся. Температура дви­гателя повышалась бы по пунктирной кривой, если бы время нагрузки было более длительным. Продолжитель­ность включения двигателя ограничивается 15, 25, 40 и 60% времени цикла. Продолжительность одного цикла tц принимается равной 10 мин и определяется суммой времени нагрузки N и времени паузы R, т. е.

Для повторно-кратковременного режима работы вы­пускаются двигатели с продолжительностью работы ПВ 15, 25, 40 и 60%: ПВ = N : (N + R) * 100%

На рис. 1 в изображены кривые нагрева и охлаж­дения двигателя при кратковременном режиме работы. Для этого режима делаются двигатели с длитель­ностью периода неизменной номинальной нагрузки 15, 30, 60, 90 мин.

Теплоемкость двигателя — величина значительная, поэтому нагрев его до установившейся температуры может продолжаться несколько часов. Двигатель кратко­временного режима за время нагрузки не успевает на­греться до установившейся температуры, поэтому он работает с большей нагрузкой на валу и большей под­водимой мощностью, чем такой же двигатель продол­жительного режима работы. Двигатель повторно-крат­ковременного режима работы также работает с большей нагрузкой на валу, чем такой же двигатель продолжи­тельного режима работы. Чем меньше продолжитель­ность включения двигателя, тем больше допустимая нагрузка на его валу.

Для большинства машин (компрессоры, вентилято­ры, картофелечистки и др.) применяются асинхрон­ные двигатели общего применения продолжительного режима работы. Для подъемников, кранов, кассовых аппаратов применяются двигатели повторно-кратковре­менного режима работы. Двигатели кратковременного режима работы используются для машин, применяёмых во время ремонтных работ, например электрических талей и кранов.

Поделитесь полезной статьей:

Неисправности электродвигателей

Неисправность: температура электродвигателя превышает допустимую норму. Если рука приложенная к корпусу электродвигателя не выдерживает больше двух секунд, то это уже повышенная температура электродвигателя . Рабочая температура электродвигателя не должна превышать 80 – 90 С.

Причины неисправности электродвигателя

1. Перегрузка обмоток статора.

Нагрев электродвигателя происходит за счет потерь энергии в железе электродвигателя и медных обмоток статора. Если электродвигатель перегружен основное повышение температуры электродвигателя происходит из за потерь в обмотке. Эти потери пропорциональны сопротивлению обмотки r квадрату тока I и времени t . Исходя из этого увеличение тока в два раза, повышает потери в обмотках уже в четыре раза.

Ток всегда возрастает прямо пропорционально нагрузке электродвигателя. При увеличении тока температура электродвигателя доходит до предела допустимой нормы.

Перегруз электродвигателя можно определить при помощи амперметра или с помощью токовых клещей. Номинальный ток электродвигателя указывается на его заводской табличке.

Устранение перегрузки снизит температуру электродвигателя до пределов нормы.

2. Вентилятор охлаждения электродвигателя не может снизить температуру до пределов нормы.

Электродвигатели охлаждаются воздухом, который вентилятор электродвигателя прогоняет через весь корпус машины. Движение воздушного потока и обеспечивает охлаждение электродвигателя. Каналы (ребра) на корпусе электро машины увеличивают КПД системы охлаждения электродвигателя.

Причины неисправности вентилятора охлаждения.

1. Крыльчатка на электродвигателе ( вентилятор) получила повреждения и нарушилась целостность крылышек.

Обнаружить эту неисправность электродвигателя, возможно сняв защитный кожух над вентилятором охлаждения.

2. Засорение вентиляционных отверстий и каналов.

Устраняется ручной чисткой системы вентиляции. На некоторых моделях электродвигателя, возможно, придется разобрать корпус.

3. Неравномерность воздушного зазора между статором и ротором.

Уменьшение этого зазора повышает температуру электродвигателя также как и неисправность вентилятора охлаждения.

Причины уменьшения и увеличения зазора это: изнашивание вкладышей и подшипников. Для точной диагностики применяют специальные щупы, которыми измеряют зазор в нескольких местах вокруг ротора.

Устраняется такая неисправность путем замены подшипников и вкладышей.

В этой статье мы разобрали три причины неисправности электродвигателя, а точнее причины повышения температуры электродвигателя. О других причинах нагрева электромашины вы сможете прочитать в следующей статье.