Перерахунок обмотувальних даних
асинхронних двигунів при неприпустимо високому значенні струму холостого ходу
Ця інструкція поширюється на 3-х фазні електричні машини потужністю до 400 кВт і робочою напругою до 660В.
На малюнку 1 показані криві намагнічування сердечника статора з гарною ізоляцією (крива 1) і з порушеною ізоляцією (крива 2) листів. У певному масштабі так само змінюється I хх двигуна від прикладеної напруги.
На малюнку видно, що при напрузі 380 В. струм холостого ходу при хорошому осерді значно нижче ніж з сердечником з порушеною ізоляцією. Для наочності візьмемо конкретний двигун:
АІР 180S-4, 22 кВт. 380 В. 43 А. 1460 об / хв. має наступні обмотувальні дані:
тип обмотки - двошаровий
крок по пазах - 1-11
діаметр дроту - 1,6 мм.
проводів у витку - 2
витків в пазу 23
паралельних гілок в фазі - 2
сполучення фаз - зірка
При випробуванні на холостому ходу при 380 В. споживаний струм склав 27А. що перевищує гранично допустиму норму, що дорівнює 12 А. У цьому випадку необхідно знизити напругу, що подається на двигун, до величини при якій струм зменшиться до гранично допустимої норми, в нашому випадку до 12 А. Тим самим по кривій 2 з точки 2 ми перейшли в точку 3 (рис.1). Напруга при цьому в нашому випадку буде U2 = 330 В.
Тепер необхідно змінити обмотувальні дані двигуна так, щоб струм 12А. був при напрузі 380 В. Для цього кількість витків в пазу треба збільшити за формулою:
де: W2 - необхідну кількість витків в пазу;
W1 - наявна кількість витків в пазу:
U 2 - напруга при якому встановлюється необхідний струм холостого ходу
У нашому випадку W1 = 23. тому необхідну кількість витків:
Округляем отриманий результат до найближчого цілого числа і отримуємо необхідну кількість витків в пазу W2 = 26.
Для того що б така кількість витків вмістилося в пазу, необхідно знизити перетин витка обернено пропорційно збільшенню їх кількості в пазу. Розрахунок провести за формулою:
де: S доп - максимально допустимий переріз витка, (кв. мм.)
S 1 - наявне перетин витка (кв. Мм.)
У нашому випадку виток складається з 2-х проводів діаметром 1,6 мм. що становить 4,02 кв. мм. Тоді допустимий переріз витка складе:
Підбираємо стандартне проведення, що забезпечує необхідну перетин витка. Вибираємо провід діаметром 1,5 мм. в 2 дроти, тоді перетин витка S 2 складе:
що не перевищує допустимий переріз.
Таким чином ми отримали електродвигун з задовільним струмом холостого ходу за рахунок збільшення числа витків в котушці і зниження перетину витка. Решта обмотувальні дані залишаються без змін.
Тепер розберемося, який двигун ми отримали:
1. Потужність двигуна знизилася пропорційно зниженню перетину витка:
що становить 12%;
2. Двигун розрахований на іншу напругу U = 380 х 26/23 = 430В. а включається на 380В, т. е. збільшення кількість витків в кінцевому рахунку те ж саме, що і включення двигуна на знижену напругу, в нашому випадку на 13%, що веде до зниження індукції на ті ж 13% у всіх елементах магнітного ланцюга двигуна ( це і дозволило знизити струм холостого ходу).
Як наслідок у двигуна знижується пусковий і максимальний моменти, збільшується час розгону, знижується частота обертання при номінальному навантаженні. Сказане легко пояснюється при розгляді механічних характеристик на рис.2
де: n з - синхронна частота обертання;
n1 іn 2 - частота обертання при номінальному навантаженні двигуна із заводськими і зі зміненими обмотувальними даними
М 1п і М 2п - пусковий момент двигунів із заводськими і зі зміненими обмотувальними даними
М ном - момент на валу двигуна при номінальному навантаженні;
М 1max і М 2max - максимальний момент двигунів із заводськими і зі зміненими обмотувальними даними
Пусковий і максимальний моменти в асинхронних електродвигунах зменшуються в квадраті від підведений напруги. Для перерахованого нами двигуна напруга була зменшена на 13% т. Е. Становить 87% від номінального. Тоді пусковий і максимальний моменти складуть
0,87 х 0,87 = 0, 757 тобто 75,7% від номінального. Виходячи з вищевикладеного, можна захоплюватися зниженням струму холостого ходу шляхом збільшення витоків в обмотці статора т. К. Двигун може просто не розкрутитися або працювати нестабільно тому, що з деякою натяжкою можна стверджувати, що реактивний струм в асинхронних двигунах виконує ту ж роль, що і махові маси в двигунах внутрішнього згоряння.
Орієнтовні значення струмів холостого ходу наведені в додатку 1.
Наведений метод перерахунку двигуна з метою зниження струму холостого ходу дорого обходиться для ремонтного цеху т. К. Припадає два рази перемотувати обмотку статора; спочатку за заводськими обмотувальним даними, потім по переліченим.
У деяких випадках можна уникнути подвійної перемотування. Розглянемо кілька способів.
Спосіб 1. Зменшуємо кількість паралельних гілок в схемі обмотки статора в 2 рази і з'єднуємо фази в трикутник. Такі перемикання еквівалентні збільшення кількості витків в
що дозволяє знизити індукцію на 15% і струм холостого ходу на 30 ... 60%.
При відсутності паралельних гілок в фазі в фірмовому виконанні необхідно передбачити можливість такого перемикання, перерахувавши обмотку статора на 2 паралельні гілки. Для цього потрібно:
- збільшити кількість витків в пазу в 2 рази;
- перетин витка зменшити в 2 рази;
- з'єднати фази в 2 паралельні гілки.
Спосіб 2. Перехід з двошаровою обмотки статора на одношарову дає зниження індукції на 3 ... 4% (за рахунок більш високого обмоточного коефіцієнта) і за рахунок менших втрат від потоків розсіювання в лобових частинах дозволяє в підсумку знизити струм холостого ходу на 10 ... 20%, при цьому потужність двигуна не змінюється. В цьому випадку необхідно передбачити можливість складання двигуна т. К. Вильоти лобових частин одношарової обмотки більше ніж у двошарової.
Спосіб 3. При перемотуванні двигунів з обмоткою просоченої в епоксидному компаунді і повергнувшіхся випалу ізоляції для полегшення демонтажу обмотки навмисно збільшити кількість витків в котушці на 8 ... 12%. Це також може запобігти повторну перемотування двигуна. Природно необхідно заручитися згодою замовника на зниження потужності. Якщо зниження потужності неприпустимо, необхідно застосувати матеріали з більш високим класом нагрівостійкості, що дозволить експлуатувати двигун при більш високих температурах при номінальному навантаженні.
Якщо всі перераховані заходи щодо зниження струму холостого ходу виявилися недостатніми і зниження потужності двигуна неприпустимо, необхідно перешіхтовать сердечник статора з лакуванням листів.
Токи холостого ходу (в Амперах) дані при напрузі 380 В.