Неисправности электродвигателей
Неисправности электродвигателей возникают в результате износа деталей и старения материалов, а также при нарушении правил технической эксплуатации. Причины возникновения неисправностей и повреждений электродвигателей различны. Нередко одни и те же неисправности вызываются действиями различных причин, а иногда — и совместным их действием. Успех ремонта во многом зависит от правильного установления причин всех неисправностей и повреждений поступающего в ре-мот электродвигателя.
Повреждения электродвигателей по месту их возникновения и характеру происхождения делят на электрические и механические. К электрическим относят повреждения изоляции или токопроводящих частей обмоток, коллекторов, контактных колец и листов сердечников. Механическими повреждениями считают ослабление крепежных соединительных резьб, посадок, нарушения формы и поверхности деталей, перекосы и поломки. Повреждения обычно имеют очевидные признаки или легко устанавливаются измерениями.
Неисправности часто можно установить лишь по косвенным признакам. При этом приходится не только проводить измерения, но и сопоставлять обнаруженные факты с известными из опыта и делать соответствующие выводы.
Предремонтные испытания
Для электродвигателей, поступающих в ремонт, когда это возможно, следует проводить предремонтные испытания.
Объем испытаний устанавливают в каждом случае в зависимости от вида ремонта, результатов анализа карт осмотра и внешнего состояния электродвигателя. Работа по предметному выявлению неисправностей машин называется дефектацией.
Перед испытаниями электродвигатель подготавливают к работе с соблюдением всех требований правил технической документации; измеряют размеры зазоров в подшипниках и воздушные зазоры, осматривают доступные узлы и детали и оценивают возможность их использования при испытаниях.
Непригодные детали по возможности заменяют исправными (без разборки).
В асинхронных двигателях на холостом ходу измеряют ток холостого хода, контролируют его симметрию и оценивают визуально или с помощью инструментов все параметры, подлежащие контролю при эксплуатации.
В электродвигателях с фазным ротором и двигателях постоянного тока оценивают работу контактных колец, коллекторов, щеточного аппарата. Нагружая электродвигатель в допустимой мере оценивают влияние нагрузки на работу его основных узлов, контролируют равномерность нагрева доступных частей, вибрацию, определяют неисправности и устанавливают возможные их причины.
Признаки и причины неисправностей асинхронных электродвигателей
Типичные признаки и причины неисправностей асинхронных электродвигателей при номинальных параметрах питающей сети и правильном включении обмоток электродвигателя приведены в таблице ниже.
| Признаки неисправности | Причины неисправности | Способ ремонта |
| Электродвигатели переменного тока | ||
| Двигатель при включении в сеть не развивает номинальной частоты вращения, издает ненормальный шум. при проворачивании вала от руки работает неравномерно | Возможен обрыв фазы при соединении обмоток статора звездой или двух фаз при соединении треугольником | Наиболее вероятное место повреждений — межкатушечные соединения или окисления контактных поверхностей замыкающих колец (у двигателей с фазным ротором). Производят ремонт соединения, зачистку контактов, ремонт обмотки |
| Ротор двигателя не вращается, сильно гудит, быстро нагревается до выше допустимых температур | Обрыв фазы обмотки статора | |
| Двигатель сильно гудит (особенно при пуске), ротор вращается медленно и работает устойчиво | Обрыв в фазе ротора | |
| Двигатель устойчиво работает при номинальной нагрузке на валу, с частотой вращения, меньше номинальной, ток в одной фазе статора увеличен | Обрыв в одной фазе статора при соединении обмоток треугольником | |
| При работе электродвигателя на холостом ходу наблюдаются местные перегревы активной стали статора | Замкнуты между собой листы сердечника статора из-за порчи межлистовой изоляции или выгорания зубцов при повреждениях обмотки | Удалить заусенцы, обработав места замыкания острым напильником, разъединить листы и покрыть их лаком. При сильном выгорании листов — вырубить поврежденные места, между листами проложить тонкий электрокартон и пролакировать |
| Перегрев обмотки статора в отдельных местах при несимметрии токов в фазах: двигатель гудит и не развивает номинального момента | Витковое замыкание одной фазы в обмотке статора; междуфазное замыкание в обмотках статора | Найти место повреждения обмотки и устранить замыкание. В случае необходимости — перемотать поврежденную часть обмотки |
| Равномерный перегрев всего электродвигателя | Неисправен вентилятор (система вентиляции) | Снять защитный кожух и отремонтировать вентилятор |
| Перегрев подшипников скольжения с кольцевой смазкой | Одностороннее притяжение роторов из-за чрезмерной выработки вкладыша; плохое прилегание вала к вкладышу | Перезалить подшипники скольжения |
| Перегрев подшипника качения, сопровождающийся ненормальным шумом | Загрязнение смазки, чрезмерный износ тел качения и дорожек; неточная центровка валов в агрегате | Удалить старую смазку, промыть подшипник и заложить новую смазку. Заменить подшипник качения. Проверить установку подшипников и центровку машины с агрегатом |
| Стук в подшипнике скольжения | Большой износ вкладыша | Перезалить подшипник |
| Стук в подшипнике качения | Разрушение дорожек или тел качения | Заменить подшипник |
| Повышенная вибрация при работе | Нарушение балансировки ротора шкивами или муфтами; неточная центровка валов агрегата; перекос соединительных полумуфт | Дополнительно отбалансировать ротор, шкивы или полумуфты; произвести центровку двигателя и машины; снять и вновь правильно установить полумуфту Найти место обрыва или плохого контакта и исправить повреждение |
| Электродвигатели постоянного тока | ||
| Якорь машины не вращается под нагрузкой; если вал развернуть усилием извне, двигатель идет «вразнос» | Обрыв или плохой контакт в цепи возбуждения; короткие или межвитковые замыкания в обмотке независимого возбуждения | Чаще всего неисправность бывает в регуляторе возбуждения |
| Частота вращения якоря меньше или больше номинальной при номинальных значениях напряжения сети и тока возбуждения | Щетки сдвинуты с нейтрали соответственно в направлении вращения или против направления вращения вала | Установить щетки коллектора на нейтраль |
| Щетки одного знака искрят сильнее щеток другого знака | Неодинаковы расстояния между рядами щеток по окружности коллектора; междувитковые замыкания в обмотках одного из главных или добавочных полюсов | Обрыв чаше происходит в катушке, находящейся между почерневшими пластинами коллектора. Найти место повреждения и отремонтировать |
| Щетки искрят; образуется почернение пластин коллектора, расположенных на определенном расстоянии друг от друга; после чистки чернеют те же пластины | Плохой контакт или короткое замыкание в обмотке якоря; обрыв в катушке якоря, присоединенной к почерневшим пластинам | Проверить пайку всех соединений между обмоткой якоря и почерневшими пластинами коллектора. Обнаруженные неисправности соединения — пропаять |
| Чернеют каждые вторая-третья пластины коллектора | Ослабла прессовка коллектора или выступает миканит дорожек изоляции | Затянуть пластины коллектора и проточить его поверхность |
| При нормальном нагреве двигателя и совершенно исправных щеточном аппарате и поверхности коллектора щетки искрят | Недопустимый износ коллектора | Двигатель капитально ремонтируют или заменяют на новый |
| Повышенное искрение щеток от вибрации, перегрев коллектора и щеток, потемнение большей части коллектора | Выступают дорожки изоляции коллектора; коллектор «бьет» | Проточить и прошлифовать коллектор |
| При вращении якоря двигателя в разных направлениях щетки искрят с различной интенсивностью | Щетки смещены с централи | Проверить положение щеток и установить их по заводским меткам, расположенным на траверсе |
| Повышенное искрение щеток на коллекторе | Недостаточное прилегание щеток к коллектору; дефект рабочей поверхности щеток; неодинаковое давление щеток на коллектор; заклинивание щеток в обоймах щеткодержателя | Проверить и при необходимости укоротить нажимную пружину щеткодержателей или заменить их новой Отшлифовать поверхности щеток. Установить щетки в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, применив щетки одной марки |
Источник: https://www.ess-ltd.ru/maintenance-repair/20/1018/
Что такое холостой ход двигателя
Когда появились первые моторы, не существовало даже самого понятия холостых оборотов. Впрочем, на заре автомобилизма многое чего не знали, терминология только-только зарождалась.
Сегодня же любой нормальный автомобилист скажет, что холостые обороты мотора — это режим, в котором он работает без нагрузки. Но этого будет уже мало.
Толковые автовладельцы могут точно назвать правильную величину оборотов двигателей, который стоят на их машинах. Но неплохо бы знать, почему эти обороты именно такие, почему они изменяются, как и для чего поддерживаются? Тогда и эксплуатация автомобиля будет более осмысленной.
Как все начиналось?
Карбюратор относится к главным автомобильным изобретениям. Около 1915 года в двигателестроении произошел серьезный прорыв: на автомобиле Packard Twin Six появился настоящий карбюратор с жиклерами и управлением опережением зажигания.
Это позволило решить две задачи: значительно увеличить мощность, подняв рабочие обороты до 3000 в минуту; снизить устойчивые обороты за счет введения специальной системы смесеобразования на малых оборотах. Это и был холостой ход.
Более поздние конструкции карбюраторов уже предусматривали регулировку и настройку смесеобразования на холостых оборотах, часто используя для этого режима отдельные дозирующие системы.
Конечно, экология и даже ресурс для тех конструкций не были определяющими факторами. Да и само слово «экология» еще не вошло в обиход. Все силы были направлены на то, чтобы постоянно совершенствовать силовые агрегаты и конструкцию авто, независимо от влияния на окружающую среду.
Для чего «холостые» нужны?
При работающем моторе мощность растет исключительно с ростом оборотов, а крутящий момент имеет пик в области средних или высоких оборотов (на наддувных агрегатах момент появляется раньше, но тоже не с нуля).
Чтобы дать мотору полезную нагрузку, нужно, чтобы он уже устойчиво крутился и был готов создавать крутящий момент. Иначе он просто заглохнет. Никаких способов обойти это ограничение не существует. Те обороты, с которых мотор может воспринимать нагрузку, и принято называть холостыми. Обороты выше холостых — рабочие.
Для большинства моторов легковых автомобилей холостые обороты составляют 500–900 оборотов в минуту, что не так уж мало.
Почему обороты не постоянны?
Чем совершеннее система питания, тем менее заметны колебания оборотов. Если на двигателе стоит простой карбюратор, водитель сам регулирует холостые обороты. Его вмешательство требуется, если температура двигателя или нагрузка на него отличаются от выставленных при регулировке холостых оборотов. С электронным карбюратором с автоматом холодного запуска человек уже ничего не регулирует, но обороты заметно повышаются для обеспечения устойчивой работы.
А что система впрыска? Она позволят лишь немного завысить холостые обороты до прогрева лямбда-сенсоров и удерживать их до нормализации смесеобразования на 100–1000 оборотов в минуту. Обороты могут немного подняться при увеличении нагрузки со стороны системы кондиционирования или нагрузки от генератора. Во всех остальных случаях исправная система должна держать обороты практически постоянными, в пределах ± 30 оборотов в минуту.
Регуляторы холостого хода и дроссельные заслонки с электроприводом со временем загрязняются, не все свечи и форсунки работают идеально, системы EGR пропускают газы, барахлят системы регулирования фаз, а у цилиндров может быть разная компрессия. Получается, что в реальной жизни на старых машинах обороты все же немного «гуляют»: или излишне снижаются под нагрузкой или же, наоборот, завышаются.
Холостые обороты — это компромисс
Увеличивать холостой ход — значит поднимать расход топлива и теплоотдачу двигателя без нагрузки. Это — плохая идея. Снижение же оборотов приводит сразу к нескольким неприятным последствиям:
1) нарушается смесеобразование: при снижении частоты вращения ухудшается очистка цилиндров от отработанных газов, затрудняется наполнение цилиндров свежей смесью, растут потери на перепуск, а значит, падает и мощность;
2) серьезной проблемой является снижение давления масла и объема его подачи, потому что чем меньше обороты, тем ниже давление (при определенном минимуме давления подшипники скольжения выходят из режима жидкостного трения и ресурс мотора стремительно уменьшается).
3) нагрузка на мотор уже на холостых оборотах может быть значительной (особенно с МКПП). Автоматические коробки передач способны предотвратить неприятности, но проблемы полностью не решают, хотя значительно увеличивают ресурс ДВС в целом.
Кроме того, на машинах с АКПП нужно учитывать следующее: маслонасос АКПП приводится от коленчатого вала двигателя, а значит и работа коробки зависит от оборотов холостого хода. При слишком малых оборотах давления не хватит на корректную работу механико-гидравлической системы управления. А для систем старт-стоп приходится устанавливать гидроаккумуляторы и дополнительные электронасосы. Это позволяет гидравлике включаться в работу сразу при запуске двигателя, а не спустя пять-десять секунд
Как видим, даже сегодня самые продвинутые моторы еще не приблизились к идеалу настолько, чтобы не учитывать целую сумму факторов, которые влияют на их работу. Значит, мотористам есть, куда расти.
Михаил Валентинов
Фото с Интернет-сайтов
Источник: https://www.drivenn.ru/journal/novosti/chto-takoe-holostoy-hod-dvigatelya-id23522
Холостой ход электродвигателя
При наименьшем значении коэффициента мощности электродвигатель работает в режиме холостого хода. Исходя из соответствующих значений работы электродвигателя на холостом ходу определяют важные значения: намагничивающего тока, мощности и коэффициента потерь в магнитном проводе, в подшипниках или вентиляторе.
Коэффициент мощности при холостом ходе электродвигателя
- Режим холостого хода в асинхронном электродвигателе возникает в момент отсутствия нагрузки в форме редуктора или рабочего момента. При этом режим s=0 недостижим даже при условии, что трение в подшипниках не создаст момент нагрузки. Но если поле статора не пересекает непосредственно поле обмотки ротора и не индуцирует в нем ток, значит, не создается электромагнитное поле ротора.
- Как правило, коэффициент мощности асинхронного электродвигателя в режиме холостого хода не превышает предельно допустимых параметров, равных 0,2. Если увеличить нагрузку на вал электродвигателя, коэффициент мощности возрастет и достигнет наибольшего значения. Такой коэффициент создается при номинальной нагрузке.
- Дальнейшее же увеличение нагрузки приводит к индуктивному сопротивлению ротора, так как увеличивается скольжение и как следствие – частота тока в роторе. Чтобы увеличить коэффициент мощности, следует обеспечить электродвигателю нагрузку, параметры которой наиболее близки к номинальным значениям. Следовательно – необходимо правильно выбрать мощность самого электродвигателя.
- При систематической работе недогруженного электродвигателя подводимое к мотору напряжение пропорционально уменьшают. Сделать это вполне реально, переключив обмотку статора с треугольника на звезду. Такой способ подключения поможет уменьшить фазное напряжение в один раз. Активная же составляющая тока статора пропорционально увеличится. Коэффициент мощности также будет увеличен.
Почему так важно при покупке электродвигателя получить профессиональную рекомендацию специалиста
Неправильно выбранная мощность электродвигателя не позволит решить все поставленные задачи. При неполной загруженности электромотора вы будете иметь дополнительные расходы на его техническое обслуживание и ремонт. При недостатке мощности электродвигатель быстро выйдет из строя.
При покупке электродвигателя в нашей компании Вы получите профессиональную рекомендацию специалиста по подбору электродвигателя нужной модели и нужной мощности.
Источник: https://www.rosdiler-electro.ru/holostoj-hod-jelektrodvigatelja.html
Как рассчитать ток холостого хода асинхронного двигателя
g84jsm9tB4S
Электродвигатель переходит в режим холостого хода, когда с его вала снимают рабочую нагрузку. В этом случае можно определить такие важные параметры функционирования устройства, как намагничивающий ток, мощность и коэффициент потерь в элементах конструкции привода. Но главное – в режиме холостого хода можно определить исправность устройства.
Так, электродвигатель на холостом ходу греться не должен. Но в некоторых случаях температура привода повышается – и это сигнализирует о неполадках, которые впоследствии могут проявить себя.
Параметры холостого хода электродвигателя
Как было сказано выше, холостой ход – это режим работы асинхронного электродвигателя, при котором на валу нет нагрузки. В этом случае устройство с точки зрения электротехники схоже с трансформатором. Но главное – оно потребляет меньше электроэнергии, что особенно важно для контроля правильности работы мотора.
В частности, ток холостого хода асинхронного электродвигателя в зависимости от мощности и частоты вращения составляет в среднем 20-90% от номинального. Существует таблица, в которой указаны данные значения.
Так, например, ток холостого хода электродвигателя на 5 кВт при частоте вращения в 1000 оборотов в минуту составляет 70% от номинального (см. рис. 2). При частоте вращения 3000 оборотов в минуту – всего 45% от номинального (см. рис. 3). Это важно учесть, так как если фактическая сила тока значительно расходится с расчётной, то это сигнализирует о неполадках.
Стоит отметить, что параметры работы двигателя обычно указаны в прилагаемой к нему документации или могут быть получены посредством расчётов.
Что делать, если греется электродвигатель на холостом ходу
Электродвигатель на холостом ходу греться не должен. Допускается лишь незначительное увеличение температуры, обусловленное естественными причинами – появление трения в подшипниках на валу ротора и сопротивление в обмотке. А вот заметный нагрев сигнализирует в первую очередь о неполадках в устройстве.
Чаще всего нагревается асинхронный электродвигатель на холостом ходу из-за межвиткового замыкания в обмотках. Это требует срочного ремонта. Ведь при повышении нагрузок межвитковое замыкание может привести к перегреву и выгоранию обмотки – и, как следствие, повреждению как самого ЭД, так и конструкции, в которую он установлен.
Ещё одна возможная причина нагрева ЭД в этом режиме – эксплуатация в нештатных условиях. Например, превышение напряжения. В этом случае необходимо срочно отключить питание двигателя, так как из-за перегрева может возникнуть межвитковое замыкание в обмотках или замыкание обмотки на корпус двигателя.
Реже нагрев ЭД наблюдается из-за затруднённого движения ротора. Стоит убедиться, что подшипники работают нормально, а между обмотками ротора и статора не попали загрязнения.
Ток – холостой ход – асинхронный двигатель
Ток холостого хода асинхронных двигателей достигает 20 – 40 % от номинального тока статора ( / 0 0 2 – 0 4 / IH), между тем как у трансформаторов ток / 0 составляет всего 2 5 – 10 % от / IH. Повышенное значение тока холостого хода асинхронной машины обуслоь-лено наличием воздушного зазора между статором и ротором. [1]
Ток холостого хода асинхронных двигателей достигает 20 – 40 % от номинального тока статора ( / 0 2 – 0 4 / IH), между тем как у трансформаторов ток / 0 составляет всего 2 5 – 10 % от / IH. Повышенное значение тока холостого хода асинхронной машины обусловлено наличием воздушного зазора между статором и ротором. [2]
Почему ток холостого хода асинхронного двигателя составляет 25 – 50 %, а у трансформатора 3 – 10 % от номинального тока. [3]
Почему ток холостого хода асинхронного двигателя составляет 25 – 50 %, а трансформатора – 3 – 10 % от номинального тока. [4]
Для определения активной составляющей тока холостого хода асинхронного двигателя необходимо предварительно вычислить: вес активной стали статора и магнитные потери в нем-для трехфазного асинхронного двигателя; вес стали статора и ротора и потери в них – для однофазного двигателя с беличьей клеткой и малоинерционного асинхронного двигателя с немагнитным полым ротором. [5]
Источник: http://pechi-sibiri.ru/kak-rasschitat-tok-holostogo-hoda-asinhronnogo/
Режим холостого хода: особенности работы двигателя
Холостой ход – особый режим работы двигателя неподвижного автомобиля. Режим холостого хода наступает сразу после пуска и прогрева двигателя. В процессе холостого хода бортовой компьютер начинает снимать показания с датчика для регулировки состава горючей смеси. Основное назначение − минимизация токсичности выхлопных газов.
Особенности работы на холостом ходу
Несмотря на изначально кажущуюся простоту, режим холостого хода является, так сказать, «неудобным » режимом. На холостом ходу выделяется такое количество полезной энергии, которое необходимо для вращения коленвала с минимальной скоростью. Индикатор КПД при режиме холостого хода стоит на минимуме.
При включении в режим холостого хода рабочий процесс двигателя имеет несколько нежелательных сочетаний, таких как пониженная скорость топливно-воздушной смеси, интенсивный теплообмен рабочего тела с двигателем, низкое давление во входном коллекторе двигателя и перепад давлений между входным и выходным коллекторами.
Оценка эффективной работы двигателя
Для оценки эффективной работы двигателя наиболее очевидным критерием есть расход топлива, относящийся к производимой работе.
Во время работы в режиме холостого хода значение эффективной работы равно нулю, из этого следует, что в режиме холостого хода расход топлива является единственной характеристикой работы двигателя.
Мы знаем, что расход топлива и затраты воздуха — тесно связанные между собой величины. В режиме холостого хода дроссельная заслонка закрыта, а воздух для впускного коллектора поступает через регулятор добавочного воздуха.
https://www.youtube.com/watch?v=nfg_O5KOhsk
Более подробного рассмотрения заслуживает параметр давления во впускном коллекторе. Расход воздуха через регулятор добавочного воздуха напрямую зависит от его положения и разницы давлений между входным коллектором и наружной атмосферой. Давление во впускном коллекторе напрямую влияет на количество новой рабочей смеси, попадающей в цилиндр.
То есть, когда два идентичных двигателя работают на холостом ходу с абсолютно одинаковой дополнительной нагрузкой, то индикаторный КПД будет выше у того двигателя, который имеет более низкое давление во впускном коллекторе.
Следовательно, при условии выполнения обеими двигателями одинаковой работы, показатель КПД выше у того, который использует меньше топлива.
Обеспечение комфортного использования автомобиля
Для комфортной эксплуатации транспортного средства его двигатель должен иметь так называемые «хорошие низы», т. е. плавную кривую крутящего момента и ровную работу в режиме холостого хода.
Задача механизма газораспределения состоит в очистке цилиндра от уже отработанных газов и наполнении его свежим зарядом в полном диапазоне работы двигателя. Если при работе на холостом ходу лучше всего подходят узкие фазы газораспределения без перекрытия фаз, то для достижения максимальной мощности нужны именно широкие фазы.
Это можно объяснить двумя обстоятельствами: снижением времени на процесс газообмена и повышением усилий в приводе клапанов, при постоянном повышении частоты вращения.
Второе обстоятельство вызывает жесткие ограничения траектории движения клапана, лучше всего это заметно на тех участках, где открываются и закрываются клапаны.
Высокие скорости вращения на участках начала и конца движения клапанов не имеют особого влияния на процессы газообмена, но именно эти участки являются причиной неравномерности на холостом ходу.
В практическом применении проблемы неравномерности работы двигателя могут возникать как результат удлинения вытяжки приводной цепи или являться следствием замены распределительных валов.
В статье были приведены некоторые сведения о режиме холостого хода и возможных неполадках. Снятие характеристик работы двигателя на холостом ходу, позволяет оценить его общее техническое состояние при диагностике автомобиля. Стоит отметить, что некоторые современные двигатели не имеют режима холостого хода, что может привести к курьезным случаям при техосмотре.
Вернуться к списку
Источник: http://autoremont-nsk.ru/info/rezhym-holostogo-hoda.html
Без холостого хода
Дарья Беляшова
Повышение энергоэффективности оборудования — одна из приоритетных задач для нефтегазодобывающих предприятий. Проанализировав режимы работы синхронных трёхфазных двигателей, автор предлагает способ сократить потери холостого хода в согласующих трансформаторах тиристорных регуляторов возбуждения.
Для поддержания пластового давления поверхностные и очищенные нефтепромысловые сточные воды закачиваются в нагнетательные скважины. С этой целью на месторождениях устанавливают блочно-кустовые насосные станции (БКНС). БКНС укомплектованы центробежными насосными агрегатами, которые приводятся в действие синхронными трёхфазными двигателями марки СТД (СТДМ).
Для возбуждения синхронных двигателей (создания магнитного поля в индукторе) широко применяются тиристорные возбудители ВТЕ и цифровые регуляторы возбуждения ЦРВД-Т. Системы управления и автоматического регулирования синхронных машин с тиристорным возбуждением обычно питаются через согласующий трансформатор ТСЗВ.
Системы возбуждения, которые предназначены для питания индуктора и автоматического регулирования тока возбуждения при пуске и работе в штатном и аварийных режимах, относятся к наиболее ответственным элементам синхронных электроприводов. Несмотря на то что относительная мощность индукторов невелика (около 0,5% от мощности двигателя), их характеристики существенно влияют на параметры приводов.
В зависимости от текущего технологического режима на каждой БКНС работают один, два или три насосных агрегата, а остальные находятся в резерве — горячем или холодном.
Резервные двигатели выключены, но системы их возбуждения потребляют мощность, что приводит к непроизводительным затратам электрической энергии. Основная составляющая этих затрат — потери согласующего трансформатора, который работает на холостом ходу.
И хотя по сравнению с номинальной мощностью трансформатора такие потери невелики, они происходят постоянно независимо от нагрузки БКНС, снижая энергоэффективность производства.
Проверка на практике
Можно предположить, что в процессе эксплуатации трансформатора потери холостого хода нарастают.
Во-первых, постоянно перемагничиваемый магнитопровод всё время находится в нагретом состоянии, что способствует структурным изменениям в материале и ухудшению его магнитных свойств.
Во-вторых, из-за магнитострикции постепенно нарушается изоляция между листами электромагнитной стали, что приводит к увеличению тока холостого хода и дополнительному нагреву магнитопровода нарастающими токами Фуко.
Замеры мощности подтвердили предположение об ухудшении магнитных свойств трансформаторной стали: фактические потери несколько превышают номинальные.
Для определения фактических потерь холостого хода было рассмотрено 19 БКНС, на которых в сумме установлено 69 двигателей СТДМ мощностью 1600 и 1250 кВт с согласующими трансформаторами ТСЗВ-100 или ТСЗВ-63 и тиристорными регуляторами возбуждения ВТЕ либо ЦРВД-Т.
По сводке о работе насосного оборудования на БКНС были посчитаны число рабочих часов и время нахождения насосных агрегатов в резерве, когда согласующие трансформаторы работают на холостом ходу.
Расчёты показали, что исключение потерь холостого хода в согласующих трансформаторах позволяет снизить ежегодные удельные затраты электроэнергии по всем девятнадцати рассмотренным БКНС на 0,052%.
Как сократить потери
Рассмотрим схему включения синхронного двигателя с тиристорной системой возбуждения (см. рисунок).
Трёхфазное переменное напряжение поступает в шкаф возбудителя через согласующий трансформатор. После выпрямления тиристорами образуется постоянное напряжение, необходимое для питания обмотки возбуждения (ОВ) в роторе. На статорные обмотки через выключатель подаётся трёхфазное переменное напряжение. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля, созданного обмотками статора, и постоянного поля, наведённого индуктором, возникает крутящий момент, приводящий ротор во вращение.
Функциональная схема подключения двигателя с тиристорным возбуждением
Предлагается усовершенствовать схему так, чтобы управляемый автоматический выключатель согласующего трансформатора, подсоединённый к питающей секции 0,4 кВ, замыкался непосредственно в момент подачи высокого напряжения на статорные обмотки электродвигателя.
Для правильного управления необходимо доработать схему пуска возбудителя, заменив автоматический выключатель согласующего трансформатора на автоматический выключатель с электроприводом и проложив дополнительный контрольный кабель от шин 0,4 кВ к возбудителю.
Также в шкафу возбудителя нужно будет установить промежуточное реле.
При запуске синхронного двигателя его возбуждающая обмотка закорачивается (раскрутка происходит в асинхронном режиме), пока электродвигатель не достигнет подсинхронной скорости вращения. Поскольку на раскрутку ротора уходит 5-7 секунд, переходные процессы во включаемом ненагруженном трансформаторе, которые длятся 1-2 секунды, завершатся до того, как регулятор начнёт подавать напряжение возбуждения.
Приведённые выкладки были проверены экспериментально. Как показала пусковая осциллограмма, выход ротора на подсинхронную скорость и запуск возбудителя синхронного электродвигателя СТД-1600 происходят спустя 6,8 секунды после подачи высокого напряжения.
А как указано в паспорте согласующего трансформатора ТСЗВ-100, время насыщения его сердечника не превышает 1,3 секунды, то есть оно гарантированно меньше времени пуска синхронного электродвигателя, что подтверждает возможность внедрения описанного предложения.
Отключаться трансформатор будет за время остановки электродвигателя.
Эффекты
- Усовершенствовав схемы пуска синхронных электродвигателей с тиристорными регуляторами возбуждения, можно снизить потребление электроэнергии. С учётом небольших затрат на монтаж и обслуживание схемы разработка быстро окупится, после чего будет давать ежегодную экономию.
- Исключив работу согласующих трансформаторов на холостом ходу, можно продлить срок их службы.
- Доработка схемы не потребует изменений в основных алгоритмах управления возбудителем.
Описанная схема, смонтированная на макетном стенде, показала свою эффективность и возможность широкого применения. Предлагаемое решение особенно актуально для систем возбуждения синхронных двигателей большой мощности.
Статья подготовлена на основе работы, представленной на XIV Конкурс ПАО «ЛУКОЙЛ» на лучшую научно-техническую разработку молодых учёных и специалистов по направлению «Энергетика. Энергоэффективность».
Об авторе: Дарья Беляшова, инженер по расчётам и режимам цеха релейной защиты, автоматики и телемеханики Сервисного центра «Урайэнергонефть» Западно-Сибирского регионального управления ООО «ЛУКОЙЛ-ЭНЕРГОСЕТИ».
Источник: https://www.energovector.com/energoznanie-bez-holostogo-hoda.html
Регулятор холостого хода: надежная работа двигателя на любых режимах
Основу управления инжекторным мотором составляет дроссельный узел, регулирующий поступление воздуха в цилиндры. На холостом ходу функция подачи воздуха переходит к другому узлу — регулятору холостого хода. О регуляторах, их типах, конструкции и работе, а также об их выборе и замене читайте в статье.
Что такое регулятор холостого хода?
Регулятор холостого хода (РХХ, регулятор дополнительного воздуха, датчик холостого хода, ДХХ) — регулирующий механизм системы питания инжекторных двигателей; электромеханическое устройство на основе шагового электродвигателя, обеспечивающее дозированную подачу воздуха в ресивер мотора в обход закрытой дроссельной заслонки.
В ДВС с системой впрыска топлива (инжекторах) регулировка оборотов осуществляется подачей необходимого объема воздуха в камеры сгорания (а точнее — в ресивер) через дроссельный узел, в котором располагается управляемая педалью газа дроссельная заслонка.
Однако в такой конструкции встает проблема холостого хода — при не нажатой педали дроссельная заслонка полностью закрыта и воздух к камерам сгорания не поступает.
Для решения этой проблемы в дроссельный узел вводится специальный механизм, обеспечивающий подачу воздуха при перекрытой заслонке — регулятор холостого хода.
Дроссельный узел и место РХХ в нем
РХХ выполняет несколько функций:
- Подача воздуха, необходимого для запуска и прогрева силового агрегата;
- Регулировка и стабилизация минимальных оборотов двигателя (холостого хода);
- Демпфирование потока воздуха на переходных режимах — при резком открытии и закрытии дроссельной заслонки;
- Корректировка работы мотора на различных режимах.
Регулятор холостого хода, монтируемый на корпусе дроссельного узла, обеспечивает нормальную работу двигателя на холостых оборотах и на режимах частичной нагрузки. Выход из строя этой детали нарушает функционирование мотора или полностью выводит его из строя. При обнаружении неисправности РХХ следует как можно скорее заменить, но прежде, чем покупать новую деталь, необходимо разобраться в конструкции и работе этого узла.
Типы, конструкция и принцип действия РХХ
Все регуляторы холостого хода состоят из трех основных узлов: шагового электрического двигателя, клапанного узла и привода клапана. РХХ монтируется в специальном канале (обходном, байпасном), расположенном в обход дроссельной заслонки, а его клапанный узел управляет проходом этого канала (регулирует его диаметр от полного закрытия до полного открытия) — именно так и осуществляется регулировка подачи воздуха в ресивер и далее в цилиндры.
Регулятор холостого хода с прямым приводом штока клапана
Конструктивно РХХ могут существенно отличаться, сегодня используется три типа данных устройств:
- Аксиальные (осевые) с клапаном конической формы и с прямым приводом;
- Радиальные (Г-образные) с клапаном конической или Т-образной формы с приводом через червячную передачу;
- С секторным клапаном (поворотной заслонкой), имеющим прямой привод.
Аксиальные РХХ с коническим клапаном находят самое широкое применение на легковых автомобилях с двигателями небольшого объема (до 2 литров). Основу конструкции составляет шаговый электродвигатель, вдоль оси ротора которого нарезана резьба — в эту резьбу ввинчен ходовой винт, выступающий в роли штока, и несущий на себе конусный клапан.
Ходовой винт с ротором составляют привод клапана — при вращении ротора шток вместе с клапаном выдвигается или втягивается. Вся эта конструкция заключена в пластиковый или металлический корпус с фланцем для монтажа на дроссельный узел (монтаж может выполняться винтами или болтами, но часто используется установка на лак — регулятор просто приклеивается к корпусу дроссельного узла с помощью специального лака).
На задней части корпуса расположен стандартный электрический разъем для подключения к электронному блоку управления двигателем (ЭБУ) и подачи питания.
Радиальные (Г-образные) РХХ имеют примерно то же применение, но могут работать с более мощными двигателями.
Их основу также составляет шаговый электродвигатель, однако на оси его ротора (якоря) располагается червяк, который вместе с ответной шестерней поворачивает поток крутящего момента на 90 градусов.
С шестерней соединен привод штока, обеспечивающий выдвижение или втягивание клапана. Вся эта конструкция расположена в Г-образном корпусе с монтажными элементами и стандартным электрическим разъемом для подключения к ЭБУ.
РХХ с секторным клапаном (заслонкой) используются на двигателях относительно большого объема легковых автомобилей, внедорожников и коммерческих грузовиков. Основу устройства составляет шаговый электродвигатель с неподвижным якорем, вокруг которого может вращаться статор с постоянными магнитами.
Статор выполнен в виде стакана, он установлен в подшипнике и непосредственно соединен с секторной заслонкой — пластиной, которая перекрывает окно между входным и выходным патрубками. РХХ такой конструкции выполнен в одном корпусе с патрубками, которые посредством шлангов присоединены к дроссельному узлу и ресиверу.
Также на корпусе расположен стандартный электрический разъем.
Схема регулировки подачи воздуха регулятором холостого хода
Несмотря на конструктивные различия, все РХХ имеют принципиально одинаковый принцип работы. В момент включения зажигания (непосредственно перед пуском двигателя) от ЭБУ на РХХ поступает сигнал на полное закрытие клапана — так задается нулевая точка регулятора, от которой затем отсчитывается величина открывания байпасного канала.
Задание нулевой точки выполняется с целью корректировки возможного износа клапана и его седла, отслеживание полного закрытия клапана осуществляется по току в цепи РХХ (при упоре клапана в седло ток возрастает) или по другим датчикам. Затем ЭБУ посылает импульсные сигналы на шаговый электродвигатель РХХ, который поворачивается на тот или иной угол для открытия клапана.
Степень открытия клапана считается в шагах электродвигателя, их количество зависит от конструкции РХХ и заложенных в ЭБУ алгоритмов. Обычно при пуске двигателя и на непрогретом двигателе клапан открыт на 240-250 шагов, а на прогретом моторе клапаны различных моделей открываются на 50-120 шагов (то есть, до 45-50% от сечения канала).
На различных переходных режимах и на частичных нагрузках двигателя клапан может открываться во всем интервале от 0 до 240-250 шагов.
То есть, в момент запуска двигателя РХХ обеспечивает подачу необходимого объема воздуха в ресивер для нормальной работы двигателя на холостом ходу (на оборотах менее 1000 об/мин) с целью его прогрева и выхода на нормальный режим.
Затем, когда водитель управляет двигателем с помощью акселератора (педали газа), РХХ уменьшает количество поступающего по байпасному каналу воздуха вплоть до его полного перекрытия.
ЭБУ двигателя постоянно отслеживает положение дроссельной заслонки, количество поступающего воздуха, концентрацию кислорода в выхлопных газах, обороты коленчатого вала и другие характеристики, и на основе этих данных управляет регулятором холостого хода, на всех режимах работы двигателя обеспечивая оптимальный состав горючей смеси.
Вопросы выбора и замены регулятора холостого хода
Проблемы с РХХ проявляются характерной работой силового агрегата — нестабильными оборотами на холостом ходу или самопроизвольной остановкой на малых оборотах, возможностью запуска мотора только при частом нажатии на педаль газа, а также повышенными оборотами холостого хода на прогретом двигателе. При появлении таких признаков следует произвести диагностику регулятора в соответствии с инструкцией по ремонту транспортного средства.
На автомобилях без системы самодиагностики РХХ следует выполнить ручную проверку регулятора и его цепей питания — это выполняется с помощью обычного тестера.
Для проверки цепи питания необходимо измерить напряжение на датчике при включенном зажигании, а для проверки самого датчика нужно выполнить прозвонку обмоток его электродвигателя.
На автомобилях с системой диагностики РХХ необходимо считать коды ошибок с помощью сканера или компьютера. В любом случае, если обнаружена неисправность РХХ, его необходимо заменить.
На замену следует выбирать только те регуляторы, которые могут работать с данными конкретным дроссельным узлом и ЭБУ. Необходимый РХХ подбирается по каталожному номеру. В некоторых случаях вполне возможно применение аналогов, но такие эксперименты лучше не проводить с автомобилями на гарантии.
Замена РХХ выполняется в соответствии с инструкцией по ремонту автомобиля. Обычно эта операция сводится к нескольким шагам:
- Обесточить электросистему автомобиля;
- Снять электрический разъем с регулятора;
- Демонтировать РХХ, выкрутив два или более винтов (болтов);
- Прочистить место установки регулятора;
- Установить и подключить новый РХХ, при этом нужно использовать идущие в комплекте уплотнительные элементы (резиновые кольца или прокладки).
В некоторых автомобилях дополнительно может потребоваться демонтаж других элементов — патрубков, корпуса воздушного фильтра и т.д.
Если на автомобиле РХХ был установлен с помощью лака, то придется снимать весь дроссельный узел, а новый регулятор ставить на специальный лак, приобретенный отдельно. Для монтажа устройств с секторной заслонкой рекомендуется использовать новые хомуты для фиксации шлангов на патрубках.
При правильном выборе и монтаже РХХ начнет сразу работать, обеспечивая нормальное функционирование двигателя на всех режимах.
Еще в этом разделе
Источник: http://www.autoopt.ru/articles/products/36284205/
Устройства для защиты электродвигателя
Сортировать: по популярности от дешевых от дорогих по отзывам
Вид:
Помните, что долговечность и надежность работы электрооборудования зависит в первую очередь от технических показателей сети и правильной эксплуатации, и особенно такие дорогостоящие устройства со сложной конструкцией как электродвигатели нуждаются в защите от:
- коротких замыканий;
- скачков сети;
- нарушений сопротивлений изоляции;
- технологических перегрузок;
- негативных условий работы — повышенной или пониженной температуры, влажности и пр.
Уследить самостоятельно и обезопасить даже от перечисленных выше факторов не под силу нам самостоятельно. Поэтому стоит установить реле защиты двигателя, которое не допустит возникновение аварийных режимов, будет автоматически измерять и контролировать все жизненно важные характеристики.
Принцип работы основан на постоянном измерении показателей
Основным назначением является защита от избыточной нагрузки и, как следствие, перегрузки системы в целом. Прибор постоянно измеряет характеристики сети и работы самого агрегата, и если эти показатели выходят за установленную норму — коммутирует электрическую цепь.
На нашем сайте Вы сможете найти такие реле для защиты двигателя:
- универсальные модели — подходят для асинхронных и синхронных электродвигателей (программируйте отдельно под каждый вид и рабочие характеристики);
- специальные устройства — для управления двигателями насосов (используются даже в быту), для лифтов и пр.
И те, и другие варианты производят для трехфазных и однофазных потребителей.
При коммутации выясните и устраните причину, а только потом включайте электрооборудование.
Не путайте тепловые и защитные реле
Не стоит путать эти два вида. Тепловая защита электродвигателя заключается в нагревании биметаллической пластины во время прохождения тока через силовые контакты. Нагреваясь она приводит в действие сигнальные контакты, которые включаются с помощью электромагнитного пускателя. То есть тепловое реле — это дополнение к контактору.
https://www.youtube.com/watch?v=B-vHXV3Sfsk
Устройство защиты электродвигателя — совмещает функции теплового расцепителя и имеет дополнительные (обезопасит и от множества других негативных воздействий).
7 видов защиты Вашего электродвигателя
Отключение или блокировка включения с помощью реле для защиты двигателя произойдет при:
- обрыве или перекосе фаз, слипании или неправильном чередование, скачках напряжения;
- увеличении тока на обмотках — прибор будет перегреваться (важно для насосных систем — «защита от холостого хода»);
- повреждении или низкой изоляции корпуса;
- замыкании обмотки статора на «землю» во время работы;
- защита от перегрузки связанной с неполадками в сети (симметричный перегруз по фазным/линейным токам);*
- несимметричных перегрузках, которые возникли через неисправность;
- несимметрии фазных токов без перегруза, связанных с нарушением изоляции внутри мотора и/или подводящего кабеля;
*Обратите внимание, что есть модели с временной задержкой.
Помните, релейная защита электродвигателей не спасет от короткого замыкания (эти приборы сами чувствительные к КЗ, кроме измерителей с трансформатором — они вычисляют характеристики по магнитному полю каждого провода).
Запомните последовательность выбора
Первое, что стоит знать — тип подключения, ведь защита электродвигателя бывает:
- Трансформаторной (УБЗ — универсальный блок защиты). Подходит для устройств мощностью до 315 кВт, в том числе и в сетях с изолированной нейтралью. Нагрузка не проходит напрямую. Подключается параллельно с агрегатом и вычисляет характеристики сети с помощью тороидальных датчиков тока.
- С прямым подключением — напряжение проходит непосредственно через БЗ. Используйте для маломощных устройств (≈2 кВт).
Дальше выбирайте фазность и мощность в соответствии рабочих характеристик Вашего двигателя и выбранного устройства. Настраивая, внимательно читайте инструкцию — там прописаны особенности и правила настройки с рекомендациями по эксплуатации.
Мы рекомендуем
На нашем сайте представлена продукция производства ADECS, Elko-Ep, «Новатек-Электро. Согласно отзывам покупателей «Новатек-Электро» есть явным лидером продаж реле для защиты двигателя:
- доступная цена — купить можно от 484 грн;
- трансформаторные и модели прямого подключения;
- специализированные приборы — контроль электродвигателей лифтов, насосов и пр.;
- гарантия от производителя на 36 месяцев при условии соблюдения правил эксплуатации.
Продукция у Вас в течение 48 часов после оплаты
Закажите выбранный товар в один клик или через корзину покупок, и мы доставим его максимально в двухдневный срок в Ваш город. Ведь вся продукция с пометкой «в наличии» есть на наших складах, которые расположены по всей территории Украины.
Источник: https://axiomplus.com.ua/rele-zaschityi-elektrodvigateley/
Как определить основные параметры электродвигателя? — Онлайн-журнал
У всех электродвигателей на корпусе есть табличка, на которой указываются его электрические характеристики. Именно об основных параметрах электродвигателей мы расскажем в этой статье.
Табличка с номинальными данными электродвигателя
Параметры электродвигателя: таблица
| Наименование параметра | Единица измерения | Примечание |
| Тип | ||
| Номинальная мощность | Киловатт | |
| Номинальный ток | Ампер | Для трехфазных электродвигателей зависит от типа соединения обмоток |
| Номинальное напряжение | Вольт | |
| Коэффициент мощности (КПД) | ||
| Коэффициент полезного действия (cos ϕ) | % | |
| Номинальная скорость вращения | Обороты в минуту |
Но иногда табличка отсутствует, либо прочесть ее невозможно. При эксплуатации двигатель неоднократно окрашивают, нередко – вместе с табличкой. Поэтому приходится определять его параметры методом измерений.
Параметры электродвигателя №1: мощность
В паспортных данных указывается номинальная активная мощность, потребляемая из сети при номинальной нагрузке на валу. Для производства измерений нужно нагрузить электродвигатель, испытывая его со штатной нагрузкой (в составе устройства, для привода которого он предназначен).
Для измерений можно использовать электросчетчик. Для этого нужно подключить электродвигатель в качестве единственной нагрузки на счетчик на время, засекаемое по секундомеру.
Для удобства расчетов двигатель подключается на время, равное 10 минутам. До подключения и через 10 минут со счетчика снимаются показания. Разность показаний в кВт∙ч, поделенная на 60/10=6, и будет равна мощности электродвигателя в киловаттах.
Некоторые электронные счетчики имеют функцию измерения мгновенной мощности, при этом задача упрощается. Нужно при работающем двигателе зайти в меню измерений счетчика и найти в нем искомое значение.
Параметры электродвигателя №2: потребляемый ток
Для измерения тока, потребляемого электродвигателем, используются токоизмерительные клещи, измеряющие ток в цепи без ее разрыва.
Токоизмерительные клещи
При использовании мультиметра (как пользоваться мультиметром?) или амперметра нужно заранее убедиться в том, что ожидаемое значение измеряемого параметра лежит в диапазоне измерений. Прибор подключается последовательно с электродвигателем или с одной из обмоток трех фаз. И не стоит забывать о пусковом токе, перед запуском прибор нужно надежно закоротить, чтобы он не сгорел.
Можно воспользоваться и электронным счетчиком с функцией измерения токов.
Если потребляемая мощность уже известна, ток можно подсчитать. Для однофазного двигателя:
Для трехфазного:
Величину напряжения тоже рекомендуется измерить, желательно – непосредственно на зажимах электродвигателя.
Если измерения производятся без нагрузки, то получится ток холостого хода. Подсчитать номинальный ток не представляется возможным, так как ток холостого хода не нормируется и составляет 20-40% от номинального. В этом случае для подсчета токов холостого хода трехфазных асинхронных электродвигателей используются данные таблицы.
| Мощность двигателя, кВт | Ток холостого хода (в процентах от номинального) | |||||
| При частоте вращения, об/мин | ||||||
| 3000 | 1500 | 1000 | 750 | 600 | 500 | |
| 0,12-0,55 | 60 | 75 | 85 | 90 | 95 | |
| 0,75-1,5 | 50 | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 |
| 1,5-5,5 | 45 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 |
| 5,5-11 | 40 | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 |
| 15-22,5 | 30 | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 |
| 22,5-55 | 20 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 |
| 55-110 | 20 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 |
Параметры электродвигателя №3: тип соединения обмоток
Это очень важный параметр трехфазного электродвигателя. Все шесть выводов начал и концов обмоток выведены в барно двигателя. Подключить их можно либо в звезду, либо в треугольник.
Схема соединения обмоток
Рядом с символами «треугольник/звезда» на табличке указывается номинальное напряжение – «220/380 В». Это означает, что при включении в сеть трехфазного тока напряжением 380 В обмотки двигателя нужно соединить в звезду. Ошибка в соединении приведет к выходу электродвигателя из строя.
Номинальный ток также указывается через дробь. В описанном случае необходимо значение, указанное в знаменателе.
Пусковой ток электродвигателя
В момент запуска вал электродвигателя неподвижен. Чтобы его раскрутить, нужно усилие, превышающее номинальное. Поэтому и ток при пуске превышает номинальный. При раскручивании вала ток плавно уменьшается.
Пусковые токи мешают работе электрооборудования, вызывая резкие провалы напряжения. При запуске мощных агрегатов могут даже отпадать пускатели других электродвигателей, гаснуть лампы ДРЛ.
Для снижения последствий запуска применяют три способа.
- Переключение в процессе разгона схемы электродвигателя со звезды на треугольник.
- Использование электронных устройств плавного пуска.
- Использование частотных преобразователей.
Источник: http://electric-tolk.ru/kak-opredelit-parametry-elektrodvigatelya/
12. Холостой ход асинхронного двигателя
Режимхолостого хода асинхронного двигателявозникает при отсутствии на валу нагрузкив виде редуктора ирабочего органа. Из опыта холостогохода могут быть определены значениянамагничивающего тока и мощности потерьв магнитопроводе, в подшипниках, ввентиляторе. В режиме реального холостогохода s=0,01-0,08.
В режиме идеального холостого хода n2=n1,следовательно s=0(на самом деле этот режим недостижим,даже при допущении, что трение вподшипниках не создаёт свой моментнагрузки — сам принцип работыдвигателя подразумевает отставаниеротора от поля статора для созданияполя ротора.
При s=0поле статора не пересекает обмоткиротора и не может индуцировать в нёмток, а значит не создаётся магнитноеполе ротора.)
13. Приведение вторичной обмотки трансформатора к первичной
Дляупрощения анализа и расчета режимовработы трансформатора пользуютсяспособом, при котором одна из его обмотокприводится к другой.
Смысл приведениясостоит в том, чтобы сделать ЭДС первичнойи вторичной обмоток одинаковыми,электромагнитную связь между обмоткамизаменить электрической связью и получитьединую электрическуюсхемузамещениятрансформатора,построить другую, более простую инаглядную векторную диаграмму.
Чащевсего вторичную обмотку приводят кпервичной. Для этого условно заменяютреальную вторичную обмотку некоторойфиктивной обмоткой с числом витков:
т.е.увеличивают число ее витков в k раз.Таким образом, коэффициент приведениявторичной обмотки к первичной равенкоэффициенту трансформации. Все параметрыприведенной обмотки обозначают соштрихами:
ит.д. В приведенной обмотке в соответствиис новым числом витков увеличиваютсявсе ЭДС, напряжения и падения напряжения,т.е.:
Важнымусловием приведения является то, чтобымощности и потери энергии во вторичнойобмотке не изменялись. Для этого должнывыполняться равенства:
изкоторых получаются соотношения длятока и активного сопротивления приведеннойвторичной обмотки:
Аналогично последнему соотношению изменяютсяиндуктивное сопротивление рассеянияприведенной вторичной обмотки и параметрынагрузки:
Дляполных сопротивлений справедливысоотношения:
Еслитаким образом изменить (условно конечно)все электрические величины вторичнойобмотки, то энергетические соотношенияв реальном и приведенном трансформаторесохраняются без изменений и поэтомуприведение правомерно. При этом необходимопомнить, что приведение — это чистоаналитический прием, позволяющийупростить расчеты и анализ физическихпроцессов в реальном трансформаторе.
14. Основные уравнения и векторная диаграмма трансформатора Векторная диаграмма трансформатора
Воспользуемсявторым основным уравнением и произведемсложение векторов:
Дляэтого к концу вектора E2‘пристроим вектор — j I2‘x2‘,а к его концу — вектор — I2‘r2‘.Результирующим вектором U2‘будет вектор, соединяющий началокоординат с концом последнего вектора.Теперь используем третье основноеуравнение:
изкоторого видно, что вектор тока I1 состоитиз геометрической суммы векторов I10 и— I2‘.Произведем это суммирование и достроимвекторную диаграмму трансформатора.Теперь вернемся к первому основномууравнению:
Чтобыпостроить вектор — Е1 ,нужно взять вектор +Е1 инаправить его в противоположную сторону.Теперь можно складывать с ним и другиевекторы: + j I1 x1 иI1 r1.Первый будет идти перпендикулярно току,а второй — параллельно ему. В результатеполучим суммарный вектор u1.
Построеннаявекторная диаграмма трансформатораимеет общий характер. По этой же методикеможно осуществить ее построение какдля различных режимов, так и для разныххарактеров нагрузки.
Источник: https://studfile.net/preview/4614550/page:6/
Словарь специальных терминов
Асинхронный трехфазный электродвигатель— электродвигатель, который конструктивно предназначен для питания оттрехфазной сети переменного тока. Представляет собой машину переменного тока,состоящую из статора с тремя обмотками, магнитные поля которых сдвинуты впространстве на 120° и при подаче трехфазного напряжения образуют вращающеесямагнитное поле в магнитной цепи машины; и из ротора — различной конструкции — вращающегося строго со скоростью поля статора илинесколько медленнее его.
Принцип работы трехфазного двигателя былразработан Доливо-Добровольским.
Режимыработы
Асинхронный двигатель, согласно принципуобратимости электрических машин, может работать как в двигательном, так и вгенераторном режимах. Для работы асинхронного двигателя в любом режиметребуется источник реактивной мощности.
В двигательном режиме при подключении двигателя к трехфазной сетипеременного тока в обмотке статора образуется вращающееся магнитное поле, поддействием которого в короткозамкнутой обмотке ротора наводятся токи, образующиеэлектромагнитный момент вращения, стремящийся провернуть ротор вокруг его оси.Ротор преодолевает момент нагрузки на валу и начинает вращаться, достигаяподсинхронной скорости (она же и будет номинальной с учетом момента нагрузки навалу двигателя).
В генераторном режиме при наличии источника реактивной мощности, создающегопоток возбуждения, асинхронная машина способна генерировать активную мощность.
Режимыработы (подробно)
Пуск —вектор результирующего магнитное поле статора равномерно вращается с частотойпитающей сети, деленной на количество отдельных обмоток каждой фазы (впростейшем случае — по одной). Таким образом, через любое сечение роторапроходит магнитный поток, изменяющийся во времени по синусу. Изменениемагнитного потока в роторе порождает в его обмотках ЭДС.
Так как обмоткизамкнуты накоротко и сделаны из проводника большого сечения («беличье колесо»),ток в обмотках ротора достигает значительных величин и, в свою очередь, создаетмагнитное поле.
Так как ЭДС в обмотках пропорциональна скорости изменениямагнитного потока (то есть производной по времени от синусной зависимости — косинусу), наведеннаяЭДС беличьего колеса и соответственно результирующее магнитное поле (вектор)ротора на 90° «опережает» вектора статора (если смотреть на направлениявекторов и направление их вращения). Взаимодействие магнитных полей создаетвращающий момент ротора.
Электроэнергия, подводимая к электродвигателюв режиме пуска и полного торможения, тратится на перемагничивание ротора истатора, а также на активное сопротивление току в обмотке ротора. (Эквивалентноработе понижающего трансформатора с коротким замыканием вторичной обмотки.)
Холостой ход — после начала движения, с увеличением оборотов ротора,его скорость относительно вектора магнитного поля статора будет уменьшаться.
Соответственно будет уменьшаться и скорость изменения магнитного потока через(любое) сечение ротора, соответственно уменьшится наведенная ЭДС ирезультирующий магнитный момент ротора.
В отсутствие сил сопротивления(идеальный холостой ход) угловая скорость ротора будет равна угловой скоростимагнитного поля статора, соответственно разница скоростей, наведенная ЭДС ирезультирующее магнитное поле ротора будут равны нулю.
Электроэнергия, подводимая к электродвигателюв режиме холостого хода, не потребляется (индуктивная нагрузка). Эквивалентноработе понижающего трансформатора на холостом ходу (или короткозамкнутыми вторичнымиобмотками, расположенными вдоль сердечника).
Двигательный режим — среднее между полным торможением и холостым ходом.Полезная нагрузка и механические потери не позволяют ротору достичь скоростимагнитного поля статора, возникающее их относительное скольжение наводитнекоторую ЭДС и соответствующее магнитное поле ротора, которое своимвзаимодействием с полем статора компенсирует тормозной момент на валу.
Механическая характеристика асинхронногодвигателя является «жесткой», то есть при незначительном уменьшении оборотовкрутящий момент двигателя возрастает очень сильно — «стремитсяподдерживать номинальные обороты». Это хорошее свойство для приводов, требующихподдержания заданной скорости независимо от нагрузки (транспортеры, погрузчики,подъемники, вентиляторы).
Электроэнергия, подводимая к электродвигателюв двигательном режиме, потребляется (частью, обозначаемой «косинус фи») насовершение полезной работы и нагрев двигателя, остальная часть возвращается всеть как индуктивная нагрузка. «Косинус фи» зависит от нагрузки на двигатель,на холостом ходу он близок к нулю. В характеристике двигателя указывается «косинусфи» для номинальной нагрузки.
Генераторный режим возникает при принудительном увеличении оборотов выше«идеального холостого хода». При наличии источника реактивной мощности,создающего поток возбуждения, магнитное поле ротора наводит ЭДС в обмоткахстатора, и двигатель превращается в источник активной мощности (электрической).
Способысоединения обмоток
- Звезда — начала всех обмоток соединяются вместе и соединяются с «нулем» подводимого напряжения. Концы обмоток подключаются к фазам трехфазной сети. На схеме изображения обмоток напоминают звезду (катушки по радиусу направлены из центра).
- Треугольник — начало одной обмотки соединяется с концом следующей по кругу. Места соединения обмоток подключаются к фазам трехфазного напряжения. «Нулевого» выхода такая схема не имеет. На схеме обмотки соединены в треугольник.
Схемы не имеют особых преимуществ друг переддругом, однако «звезда» требует большего фазового напряжения, чем «треугольник»(для работы в номинальном режиме).
Поэтому в характеристике трехфазногодвигателя указывают два номинальных напряжения через дробь (как правило, это220/380 или 127/220 вольт).
Работающие по схеме «треугольник» двигателиможно соединять в «звезду» на время пуска (для снижения пускового тока)посредством специальных пусковых реле.
Начала и концы обмоток выведены на колодку «двана три» вывода так, что:
- для соединения в «звезду» требуется соединить весь один ряд из трех выводов — это будет центр («ноль»), остальные выводы подключаются к фазам.
- для соединения в «треугольник» требуется соединить попарно все три ряда по два провода и подключить их к фазам.
Для смены направления вращения трехфазного электродвигателя необходимопоменять местами любые две фазы из трех в месте подключения питания кдвигателю.
Источник: http://www.hydromuseum.ru/ru/encyclopedia/glossary/Asinhr_trehfaz_dvig/
Как технология предпускового электроподогрева блока двигателя может уменьшить загрязнение воздуха и выбросы углекислого газа
Холостой ход двигателя машины зимой выделяет выбросы парниковых газов и других загрязнителей воздуха, тогда как предпусковой электроподогрев блока двигателя может уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.
Введение
Запуск автомобиля в холодный зимний день может быть затруднительным и проблематичным для вашего двигателя, кошелька и окружающей среды. Тратится топливо, загрязняется воздух, выделяются парниковые газы и происходит ненужный износ двигателя.
При запуске двигателя автомобиля масло циркулирует по всему блоку двигателя для смазки движущихся частей. В зимние дни, когда двигатель холодный, масло очень густое, и двигатель должен работать усерднее для преодоления внутреннего трения.
При температуре окружающей среды ниже 0°C двигатель после «холодного пуска» может потреблять примерно на 25% больше топлива, чем при нормальной рабочей температуре двигателя. Для среднестатистического автомобиля с 3-литровым двигателем каждые 10 минут холостого хода расходуют более четверти литра топлива впустую.
Также, помимо пустого расхода топлива, холостой ход может приводить к выбросу парниковых газов, что оказывает влияние на изменение климата. Диоксид углерода (CO2), наиболее распространенный парниковый газ, является неизбежным побочным продуктом сжигания бензина или дизельного топлива. Чем больше топлива используется, тем больше выбросов парниковых газов вырабатывается.
https://www.youtube.com/watch?v=_bFKw61jn0c
Чтобы уменьшить воздействие от запуска холодного двигателя автомобиля в зимние месяцы, предпусковой электроподогрев блока двигателя широко используется в северных регионах, таких как Канада, Финляндия, Швеция, Норвегия и Аляска. Технология используется уже более 50 лет.
Что из себя представляет технология предпускового электроподогрева блока двигателя?
Технология предпускового электроподогрева блока двигателя автомобиля прогревает двигатель припаркованного автомобиля в холодные зимние месяцы. Как маленький электрический чайник, он прогревает двигатель с помощью внешней электрической розетки.
Дополнительный обогреватель салона можно использовать для обогрева автомобиля и борьбы с оледенением стекол в холодные дни. Данная технология позволяет избежать холостого хода двигателя.
Технология экономит топливо, снижает загрязнение воздуха и продлевает срок службы автомобиля.
Технология предпускового электроподогрева блока двигателя автомобиля состоит из трех основных компонентов:
- Предпусковой электроподогрев блока двигателя. Это небольшой электрический нагреватель, устанавливаемый обученным механиком или производителем автомобиля на заводе-изготовителе. Это устройство нагревает охлаждающую жидкость, которая, в свою очередь, нагревает блок двигателя и смазочные материалы. Двигатель запускается легче и быстрее достигает нужной рабочей температуры. Энергопотребление меньше, чем у маленького электрочайника или кофеварки.
- Электрический нагреватель с вентилятором. Он не только позволит разморозить внутренние поверхности стекол, но и обеспечит тепло и комфорт для пассажиров при посадке в автомобиль. Потребление электроэнергии примерно такое же, как и у электрического фена.
- Внешняя электрическая розетка. Она обеспечивает электропитанием блочный и внутренний нагреватели.
Проблема с холостым ходом двигателя зимой
В очень холодные зимние дни люди часто заводят двигатель на холостом ходу, чтобы прогреть салон автомобиля перед началом движения. Каждый сжигаемый литр бензина производит около 2,3 кг углекислого газа (двуокись углерода), парникового газа, который вызывает глобальное потепление и изменение климата. Чем больше топлива используется, тем больше углекислого газа производится. Один из способов сократить расход топлива — избежать ненужного холостого прогрева двигателя.
Один обычный автомобиль с 2,5-литровым бензиновым двигателем на холостом ходу в течение 60 минут в день в течение 200-дневного зимнего сезона в Нур-Султане (Казахстан) потребляет около 646 литров топлива.
Сжигание топлива также менее эффективно при холодном пуске двигателя, так как для эффективного сгорания в нем должно быть больше топлива и меньше воздуха. Это приводит к резкому увеличению выбросов, таких как твердые частицы (сажа), а также большое количество монооксида углерода (CO), оксидов азота (NOX), диоксида серы (SO2) и летучих органических соединений (ЛОС). Эти выбросы влияют на качество воздуха, особенно на людей с астмой, пожилых людей и маленьких детей.
При температуре -20°C предпусковой электроподогрев блока двигателя может увеличить общую экономию топлива примерно на 10%. Для одной короткой поездки при температуре -25°C экономия топлива может составить порядка 25 процентов.
Сокращение загрязнения воздуха и воздействия
Технология предпускового электроподогрева блока двигателя автомобиля также позволит существенно сократить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и парниковых газов.
За счет широкого внедрения технологии предпускового электроподогрева блока двигателя, Нур-Султан может сократить потребление топлива на 220 миллионов литров и углеродные выбросы на 430 000 тонн. Ниже представлена таблица расчетов выбросов от 350 000 автомобилей в городе Нур-Султан.
| Риски и его влияние на здоровье |
Преимущество использования блочного нагревателя двигателя (суммарное сокращение)
Источник: https://www.adb.org/ru/news/features/block-heater-technology-reduce-carbon-air-pollution
