กระแสไฟเกินและผลกระทบต่อการทำงานและอายุการใช้งานของมอเตอร์ไฟฟ้า

การวิเคราะห์ความล้มเหลวของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสแสดงให้เห็นว่าสาเหตุหลักของความล้มเหลวคือการแตกของฉนวนเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป

โอเวอร์โหลดของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) — เกินค่าจริงของกำลังหรือกระแสไฟฟ้าของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) เกินค่าที่กำหนด (GOST 18311-80).

อุณหภูมิความร้อนของขดลวดของมอเตอร์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับลักษณะความร้อนของมอเตอร์และพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อม ส่วนหนึ่งของความร้อนที่เกิดขึ้นในมอเตอร์จะไปให้ความร้อนแก่ขดลวด และส่วนที่เหลือจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม กระบวนการให้ความร้อนได้รับผลกระทบจากพารามิเตอร์ทางกายภาพ เช่น ความจุความร้อนและการกระจายความร้อน

ระดับของอิทธิพลอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาวะความร้อนของมอเตอร์ไฟฟ้าและอากาศโดยรอบหากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างมอเตอร์กับสภาพแวดล้อมมีน้อยและพลังงานที่ปล่อยออกมามีนัยสำคัญ ส่วนหลักของมอเตอร์จะถูกดูดซับโดยเหล็กม้วน สเตเตอร์และโรเตอร์ ตัวเรือนมอเตอร์ และชิ้นส่วนอื่นๆ มีอุณหภูมิของฉนวนเพิ่มขึ้นอย่างมาก... ด้วยความร้อน ผลของการแลกเปลี่ยนความร้อนจะแสดงออกมามากขึ้นเรื่อยๆ กระบวนการนี้เกิดขึ้นหลังจากเข้าสู่สภาวะสมดุลระหว่างความร้อนที่เกิดขึ้นกับความร้อนที่ปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม

การเพิ่มกระแสให้สูงกว่าค่าที่อนุญาตไม่ได้นำไปสู่สภาวะฉุกเฉินในทันที สเตเตอร์และโรเตอร์ต้องใช้เวลาสักระยะหนึ่งจึงจะถึงจุดที่มีอุณหภูมิสูงที่สุด ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันเพื่อตอบสนองต่อกระแสไฟเกินทุกครั้ง ควรปิดเครื่องเฉพาะเมื่อมีอันตรายจากฉนวนที่เสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วเท่านั้น

จากมุมมองของฉนวนความร้อน ขนาดและระยะเวลาของการไหลของกระแสที่เกินค่าเล็กน้อยมีความสำคัญอย่างยิ่ง พารามิเตอร์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของกระบวนการทางเทคโนโลยีเป็นหลัก

การโอเวอร์โหลดของมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีต้นกำเนิดทางเทคโนโลยี

การโอเวอร์โหลดของมอเตอร์ไฟฟ้าเกิดจากแรงบิดที่เพิ่มขึ้นเป็นระยะบนเพลาของเครื่องขับเคลื่อน ในเครื่องจักรและการติดตั้งดังกล่าว พลังของมอเตอร์ไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เป็นการยากที่จะสังเกตช่วงเวลาที่ยาวนานซึ่งกระแสน้ำยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในขนาด โมเมนต์ต้านทานขนาดใหญ่ในระยะสั้นจะปรากฏบนเพลามอเตอร์เป็นระยะๆ ทำให้เกิดกระแสไฟกระชาก

การโอเวอร์โหลดดังกล่าวมักจะไม่ทำให้ขดลวดมอเตอร์ร้อนเกินไป ซึ่งมีความเฉื่อยทางความร้อนค่อนข้างสูงอย่างไรก็ตาม ด้วยระยะเวลาที่นานพอสมควรและการทำซ้ำๆ ความร้อนที่เป็นอันตรายของมอเตอร์ไฟฟ้า… กลาโหมต้อง "แยกแยะ" ระหว่างระบอบการปกครองเหล่านี้ ไม่ควรตอบสนองต่อการกระแทกของโหลดในระยะสั้น

เครื่องอื่นอาจพบการโอเวอร์โหลดที่ค่อนข้างเล็กแต่ระยะยาว ขดลวดมอเตอร์จะค่อยๆ ร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับค่าสูงสุดที่อนุญาต โดยปกติแล้วมอเตอร์ไฟฟ้าจะมีความร้อนสำรองและกระแสเกินเล็กน้อยแม้ว่าจะมีระยะเวลาของการดำเนินการ แต่ก็ไม่สามารถสร้างสถานการณ์ที่เป็นอันตรายได้ ในกรณีนี้ ไม่จำเป็นต้องปิดเครื่อง ด้วยวิธีนี้ ในที่นี้เช่นกัน การป้องกันมอเตอร์จะต้อง "แยกแยะ" ระหว่างการโอเวอร์โหลดที่เป็นอันตรายและไม่เป็นอันตราย

โอเวอร์โหลดฉุกเฉินของมอเตอร์ไฟฟ้า

ยกเว้นการโอเวอร์โหลดของแหล่งกำเนิดเทคโนโลยี บางทีการโอเวอร์โหลดฉุกเฉินที่เกิดขึ้นจากสาเหตุอื่น ๆ (ความเสียหายในสายจ่ายไฟ การติดขัดของอุปกรณ์ทำงาน แรงดันตก ฯลฯ) พวกเขาสร้างโหมดการทำงานเฉพาะของมอเตอร์เหนี่ยวนำและเสนอข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์ความปลอดภัย... พิจารณาพฤติกรรมของมอเตอร์เหนี่ยวนำในโหมดฉุกเฉินทั่วไป

โอเวอร์โหลดในการทำงานต่อเนื่องกับโหลดคงที่

โดยปกติแล้วมอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกเลือกด้วยพลังงานสำรองที่แน่นอน นอกจากนี้ เวลาส่วนใหญ่ที่เครื่องจักรกำลังทำงานภายใต้โหลด เป็นผลให้กระแสมอเตอร์มักจะต่ำกว่าค่าที่กำหนด ตามกฎแล้วการโอเวอร์โหลดเกิดขึ้นในกรณีของการละเมิดเทคโนโลยี, การเสีย, การติดขัดและการติดขัดในเครื่องทำงาน

เครื่องจักร เช่น พัดลม ปั๊มหอยโข่ง สายพานลำเลียง และสกรู มีโหลดที่เงียบ คงที่ หรือเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยการเปลี่ยนแปลงในระยะสั้นของการไหลของวัสดุแทบไม่มีผลกระทบต่อความร้อนของมอเตอร์ไฟฟ้า สามารถละเว้นได้ เป็นอีกเรื่องหนึ่งหากการละเมิดสภาพการทำงานปกติยังคงอยู่เป็นเวลานาน

ไดรฟ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่มีพลังงานสำรองที่แน่นอน การโอเวอร์โหลดเชิงกลทำให้ชิ้นส่วนเครื่องจักรเสียหายเป็นหลัก เนื่องจากลักษณะการเกิดขึ้นแบบสุ่ม จึงไม่สามารถแน่ใจได้ว่าภายใต้สถานการณ์บางอย่าง มอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกโอเวอร์โหลดด้วย ตัวอย่างเช่น สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้กับมอเตอร์แบบสกรู การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัสดุที่ขนส่ง (ความชื้น ขนาดอนุภาค ฯลฯ) จะสะท้อนให้เห็นทันทีในกำลังที่ต้องใช้ในการเคลื่อนย้าย การป้องกันควรปิดมอเตอร์ไฟฟ้าในกรณีที่โอเวอร์โหลดทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปของขดลวด

จากมุมมองของอิทธิพลของกระแสไฟเกินในระยะยาวที่มีต่อฉนวน ควรแยกแยะการโอเวอร์โหลดสองประเภท: ค่อนข้างเล็ก (มากถึง 50%) และขนาดใหญ่ (มากกว่า 50%)

ผลกระทบของสิ่งแรกจะไม่ปรากฏขึ้นในทันที แต่จะค่อยๆ เกิดขึ้น ในขณะที่ผลกระทบของสิ่งหลังจะปรากฏขึ้นหลังจากเวลาอันสั้น หากอุณหภูมิสูงกว่าค่าที่อนุญาตเพียงเล็กน้อย การเสื่อมสภาพของฉนวนจะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในโครงสร้างของวัสดุฉนวนจะสะสมทีละน้อย เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น กระบวนการแก่ชราจะเร่งตัวขึ้นอย่างมาก

ฉันคิดว่าความร้อนสูงเกินไปเกินกว่าที่อนุญาตสำหรับทุกๆ 8-10 ° C ทำให้อายุการใช้งานของฉนวนของขดลวดมอเตอร์ลดลงครึ่งหนึ่งดังนั้นความร้อนสูงเกิน 40 ° C จึงลดอายุการใช้งานของฉนวน 32 เท่า! แม้ว่าจะเป็นจำนวนมาก แต่ก็ปรากฏขึ้นหลังจากทำงานหลายเดือน

ที่โอเวอร์โหลดสูง (มากกว่า 50%) ฉนวนจะยุบตัวลงอย่างรวดเร็วภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง

ในการวิเคราะห์กระบวนการทำความร้อน เราจะใช้แบบจำลองเครื่องยนต์แบบง่าย การเพิ่มขึ้นของกระแสนำไปสู่การสูญเสียผันแปรที่เพิ่มขึ้น ขดลวดเริ่มร้อนขึ้น อุณหภูมิของฉนวนจะเปลี่ยนไปตามกราฟในรูป อัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในสภาวะคงตัวขึ้นอยู่กับขนาดของกระแส

ระยะหนึ่งหลังจากเกิดการโอเวอร์โหลด อุณหภูมิของขดลวดจะถึงค่าที่อนุญาตสำหรับชั้นฉนวนที่กำหนด ที่แรง G สูง มันจะสั้นลง ที่แรง G ต่ำ มันจะยาวขึ้น ดังนั้น ค่าโอเวอร์โหลดแต่ละค่าจะมีเวลาที่อนุญาตของตัวเอง ซึ่งถือว่าปลอดภัยในการแยก

การพึ่งพาระยะเวลาที่อนุญาตของการโอเวอร์โหลดตามขนาดของมันเรียกว่า ลักษณะการโอเวอร์โหลดของมอเตอร์ไฟฟ้า... คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ มอเตอร์ไฟฟ้าประเภทต่างๆ มีความแตกต่างบางประการและมีลักษณะแตกต่างกันด้วย หนึ่งในคุณสมบัติเหล่านี้แสดงในรูปด้วยเส้นทึบ

ลักษณะโอเวอร์โหลดของมอเตอร์ (เส้นทึบ) และลักษณะการป้องกันที่ต้องการ (เส้นประ)

จากลักษณะที่กำหนด เราสามารถกำหนดหนึ่งในข้อกำหนดหลักได้ ไปจนถึงการป้องกันโอเวอร์โหลดที่ขึ้นกับกระแส… ควรยกขึ้นตามขนาดของโอเวอร์โหลดสิ่งนี้ทำให้สามารถยกเว้นการเตือนที่ผิดพลาดด้วยกระแสที่ไม่เป็นอันตราย ซึ่งเกิดขึ้นเช่นเมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ การป้องกันควรทำงานเฉพาะเมื่อตกอยู่ในโซนของค่าปัจจุบันที่ยอมรับไม่ได้และระยะเวลาของการไหล ลักษณะที่ต้องการซึ่งแสดงในรูปที่มีเส้นประจะต้องอยู่ต่ำกว่าลักษณะการโอเวอร์โหลดของมอเตอร์เสมอ

การทำงานของการป้องกันได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ (การตั้งค่าที่ไม่ถูกต้อง, การกระจายของพารามิเตอร์, ฯลฯ ) ซึ่งเป็นผลมาจากการเบี่ยงเบนจากค่าเฉลี่ยของเวลาตอบสนอง ดังนั้นควรมองว่าเส้นประบนกราฟเป็นลักษณะเฉลี่ยบางประเภท เพื่อไม่ให้ข้ามลักษณะอันเป็นผลมาจากการกระทำของปัจจัยสุ่มซึ่งจะนำไปสู่การหยุดเครื่องยนต์ที่ไม่ถูกต้องจำเป็นต้องระบุระยะขอบที่แน่นอน ในความเป็นจริงไม่ควรทำงานในลักษณะที่แยกจากกัน แต่มีเขตป้องกันโดยคำนึงถึงการกระจายของเวลาตอบสนองของการป้องกัน

ในแง่ของการดำเนินการป้องกันมอเตอร์ที่แน่นอน เป็นที่พึงปรารถนาให้คุณลักษณะทั้งสองอยู่ใกล้กันมากที่สุด วิธีนี้จะหลีกเลี่ยงการสะดุดโดยไม่จำเป็นเมื่อใกล้กับการโอเวอร์โหลดที่อนุญาต อย่างไรก็ตามหากมีการแพร่กระจายของทั้งสองลักษณะนี้มากจะไม่สามารถทำได้ เพื่อไม่ให้ตกอยู่ในโซนของค่าปัจจุบันที่ยอมรับไม่ได้ในกรณีที่มีการเบี่ยงเบนแบบสุ่มจากพารามิเตอร์ที่คำนวณได้ จำเป็นต้องระบุระยะขอบที่แน่นอน

ลักษณะการป้องกันจะต้องอยู่ในระยะห่างที่กำหนดจากลักษณะการโอเวอร์โหลดของมอเตอร์เพื่อไม่รวมการข้ามซึ่งกันและกันแต่สิ่งนี้นำไปสู่การสูญเสียความแม่นยำของการป้องกันมอเตอร์

ในพื้นที่ของกระแสที่ใกล้เคียงกับค่าเล็กน้อย โซนความไม่แน่นอนจะปรากฏขึ้น เมื่อเข้าสู่โซนนี้ไม่สามารถพูดได้อย่างแน่นอนว่าการป้องกันจะทำงานหรือไม่

ข้อเสียเปรียบนี้ไม่มีอยู่ใน การป้องกันการทำงานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่คดเคี้ยว... ซึ่งแตกต่างจากการป้องกันกระแสไฟเกิน ทำหน้าที่ขึ้นอยู่กับสาเหตุของการเสื่อมสภาพของฉนวน ความร้อนของมัน เมื่อถึงอุณหภูมิที่เป็นอันตรายต่อขดลวด มอเตอร์จะปิดการทำงานโดยไม่คำนึงถึงสาเหตุที่ทำให้เกิดความร้อน นี่เป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบหลัก การป้องกันจากอุณหภูมิ

อย่างไรก็ตาม การขาดการป้องกันกระแสเกินไม่ควรเกินเลย ความจริงก็คือมอเตอร์มีกระแสสำรองที่แน่นอน กระแสพิกัดของมอเตอร์จะต่ำกว่ากระแสที่อุณหภูมิของขดลวดถึงค่าที่อนุญาตเสมอ ก่อตั้งขึ้นโดยได้รับคำแนะนำจากการคำนวณทางเศรษฐกิจ ดังนั้นที่โหลดที่กำหนด อุณหภูมิของขดลวดมอเตอร์จึงต่ำกว่าค่าที่อนุญาต ด้วยเหตุนี้จึงมีการสร้างความร้อนสำรองของเครื่องยนต์ซึ่งชดเชยส่วนที่ขาดไปบางส่วน รีเลย์ความร้อน.

ปัจจัยหลายอย่างที่ขึ้นอยู่กับสภาพความร้อนของฉนวนมีความเบี่ยงเบนแบบสุ่ม ในเรื่องนี้การกำหนดคุณลักษณะไม่ได้ให้ผลลัพธ์ที่ต้องการเสมอไป

โอเวอร์โหลดในการทำงานต่อเนื่องแบบแปรผัน

กลไกและกลไกการทำงานบางอย่างสร้างโหลดที่แตกต่างกันไปในช่วงกว้าง เช่น ในการบด การเจียร และการทำงานอื่นที่คล้ายคลึงกัน ที่นี่ การโอเวอร์โหลดเป็นระยะจะมาพร้อมกับการโอเวอร์โหลดที่ไม่ได้ใช้งานการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าใดๆ ที่แยกจากกัน จะไม่ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นจนเป็นอันตราย อย่างไรก็ตามหากมีจำนวนมากและทำซ้ำบ่อยพอ ผลของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นบนฉนวนจะสะสมอย่างรวดเร็ว

กระบวนการทำความร้อนของมอเตอร์ไฟฟ้าที่โหลดแบบแปรผันแตกต่างจากกระบวนการทำความร้อนที่โหลดแบบคงที่หรือแบบแปรผันเล็กน้อย ความแตกต่างนั้นแสดงให้เห็นทั้งในระหว่างการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและในลักษณะของการให้ความร้อนในแต่ละส่วนของเครื่อง

เมื่อโหลดเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิของขดลวดก็เช่นกัน เนื่องจากความเฉื่อยทางความร้อนของเครื่องยนต์ ความผันผวนของอุณหภูมิจึงไม่แพร่หลาย ที่ความถี่ในการโหลดสูงเพียงพอ อุณหภูมิของขดลวดถือได้ว่าไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งจะเทียบเท่ากับการทำงานต่อเนื่องกับโหลดคงที่ ที่ความถี่ต่ำ (ลำดับหนึ่งในร้อยของเฮิรตซ์และต่ำกว่า) ความผันผวนของอุณหภูมิจะสังเกตเห็นได้ชัดเจน ความร้อนสูงเกินไปของขดลวดเป็นระยะ ๆ อาจทำให้อายุการใช้งานของฉนวนสั้นลง

ด้วยความผันผวนของโหลดขนาดใหญ่ที่ความถี่ต่ำ มอเตอร์จึงอยู่ในกระบวนการชั่วคราวอย่างต่อเนื่อง อุณหภูมิของคอยล์เปลี่ยนแปลงหลังจากความผันผวนของโหลด เนื่องจากแต่ละส่วนของเครื่องจักรมีพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ที่แตกต่างกัน แต่ละส่วนจึงร้อนขึ้นในแบบของมันเอง

การเกิดภาวะชั่วคราวทางความร้อนภายใต้โหลดแบบแปรผันเป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนและไม่ได้ขึ้นอยู่กับการคำนวณเสมอไป ดังนั้นจึงไม่สามารถประมาณอุณหภูมิของขดลวดมอเตอร์จากกระแสที่ไหล ณ เวลาใดเวลาหนึ่งได้ เนื่องจากชิ้นส่วนแต่ละส่วนของมอเตอร์ไฟฟ้าได้รับความร้อนในรูปแบบต่างๆ กัน ความร้อนจึงส่งผ่านจากชิ้นส่วนหนึ่งไปยังอีกชิ้นส่วนหนึ่งในมอเตอร์ไฟฟ้าอาจเป็นไปได้ว่าหลังจากปิดมอเตอร์ไฟฟ้า อุณหภูมิของขดลวดสเตเตอร์จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความร้อนที่โรเตอร์จ่ายให้ ดังนั้นขนาดของกระแสอาจไม่สะท้อนถึงระดับความร้อนของฉนวน ควรระลึกไว้เสมอว่าในบางโหมดโรเตอร์จะร้อนขึ้นอย่างเข้มข้นและเย็นลงน้อยกว่าสเตเตอร์

ความซับซ้อนของกระบวนการถ่ายเทความร้อนทำให้ยากต่อการควบคุมความร้อนของมอเตอร์... แม้แต่การวัดอุณหภูมิของขดลวดโดยตรงก็สามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ความจริงก็คือในกระบวนการความร้อนที่ไม่เสถียร อุณหภูมิความร้อนของส่วนต่าง ๆ ของเครื่องอาจแตกต่างกัน และการวัดในครั้งเดียวไม่สามารถให้ภาพที่แท้จริงได้ อย่างไรก็ตาม การวัดอุณหภูมิคอยล์มีความแม่นยำมากกว่าวิธีอื่นๆ

งานเป็นระยะ สามารถอ้างถึงข้อเสียเปรียบมากที่สุดจากมุมมองของการกระทำของการป้องกัน การรวมเป็นระยะในการทำงานแสดงถึงความเป็นไปได้ของการโอเวอร์โหลดของมอเตอร์ในระยะสั้น ในกรณีนี้ขนาดของการโอเวอร์โหลดจะต้องถูก จำกัด โดยเงื่อนไขของการทำความร้อนของขดลวดซึ่งไม่เกินค่าที่อนุญาต

การป้องกัน "การตรวจสอบ" สถานะความร้อนของขดลวดจะต้องได้รับสัญญาณที่สอดคล้องกัน เนื่องจากกระแสและอุณหภูมิอาจไม่สอดคล้องกันในสภาวะชั่วคราว การป้องกันตามการวัดกระแสจึงไม่สามารถทำหน้าที่ได้อย่างถูกต้อง