SONEL PUE.1.8.15. Střídavé elektromotory

Asynchronní (indukční) motor je třífázový střídavý elektromotor, u kterého otáčky rotoru méně frekvence rotujícího magnetického pole statoru. Ve statoru se vytváří rotující pole, které indukuje proud ve zkratovaném rotoru. Pod vlivem interakce proudů rotoru s magnetickým polem se začne otáčet podle statorového pole. V tomto případě rotor vždy „zaostává“ za polem (tj. má skluz) – čím větší je zatížení, tím větší je skluz a spotřebovaný proud. Pokud se frekvence shodují (skluz = 0), indukovaný proud mizí a točivý moment je nulový, odtud název „asynchronní“.

Stručně řečeno: stator vytváří rotační pole, pole indukuje proud v rotoru a interakce polí statoru a rotoru vytváří mechanický točivý moment. Znalost tohoto principu nám pomáhá pochopit, proč motor spotřebovává malý proud při volnoběhu a větší při zatížení.

Proč určovat výkon podle odporu vinutí

V praxi se často stává, že typový štítek (štítek) motoru chybí nebo je poškozen – například při opravě, převíjení vinutí nebo byl motor vyjmut z neznámého zařízení. Pro výměnu nebo opravu je nutné znát hlavní charakteristiky (výkon, jmenovitý proud, otáčky atd.), ale bez údajů ze štítku je to obtížné. V takových případech lze parametry určit „okem“ podle rozměrů, průměru hřídele nebo statoru, nebo nepřímo – podle jmenovitého proudu.

Pokud je motor již připojen, jeho přibližný výkon se často odvozuje z nastavení ochran (tepelné relé, jistič) nebo se proud měří při známém zatížení. Pokud je však motor odpojen, jeden ze způsobů, jak odhadnout výkon je měření aktivního odporu statorových vinutí a jeho porovnání s typickými údaji nebo výpočet na základě Ohmova zákona. To umožňuje zhruba odhadnout velikost a výkon motoru „podle tabulky“. Zejména u motorů stejného typu a výkonu je odpor vinutí přibližně stejný. Proto, znajíc odpor a za předpokladu známých jmenovitých napětí a počtu pólů, lze odhadnout výkon.

Typické důvody pro použití této metody:

Bez jmenovky. Štítek se opotřeboval nebo odštípl a chybí důležité parametry motoru.
Převíjení statoru. Při opravě vinutí se předchozí informace ztratí a měření odporu ukáže průřez drátu.
Zmatená dokumentace. Někdy jsou motory kvůli úspoře času označeny nesprávně a výkon je nutné ověřit kontrolou vinutí.

Měření odporu statorových vinutí

Pro získání dat o vinutích statoru použijte přímé měření aktivního odporu každou fázi. Nejčastěji se používá digitální multimetr nebo můstek s konstantním odporem (miliohmmetr) s motorem odpojeným od sítě. V tomto případě je důležité dodržovat následující doporučení:

Úplný výpadek proudu. Odpojte motor od sítě a vybijte kondenzátory (pokud existují). Odpojte od motoru jakýkoli zdroj napětí.
Teplota vinutí. Odpor měřte při stabilní teplotě (obvykle ~20–25 °C). Při zahřívání vinutí je odpor vyšší, protože ρ mědi se s teplotou zvyšuje (přibližně +0.4 % na 1 °C). Výsledky měření se v případě potřeby přepočítávají na standardní teplotu.
Použití „nulového“ (čtyřvodičového) měření. Pokud je odpor velmi nízký (miliohmy), doporučuje se čtyřvodičový můstek nebo metoda „nulování“: nejprve se zkratují sondy přístroje, aby se eliminoval odpor vodičů, nastaví se nula a poté se změří vinutí.
Kontaktní spojení. Ujistěte se, že sondy jsou v dobrém kontaktu se svorkami vinutí (odkryjte vodiče, svorky upevněte). Špatný kontakt dává falešně vysoké hodnoty.

Měření fáze-země a fáze-fáze. U třífázového motoru jsou obvykle k dispozici tři svorky (nebo šest, pokud lze krytky volně odejmout), označené 1,2,3, XNUMX, XNUMX (a nula v zapojení do hvězdy).

Hvězda: Pokud jsou vinutí sestavena do „hvězdy“, měří se součet dvou fází mezi libovolnými dvěma svorkami. Pro zjištění odporu jedné fáze se tedy naměřený odpor dělí polovinou.
Trojúhelník: pokud je to „trojúhelník“, pak se měří mezi libovolnými dvěma terminály plný odpor jedné fáze vinutí. V tomto případě na vinutí Rfáze = Rnaměřeno.

Uvnitř odstraněného statoru asynchronního motoru jsou jasně viditelné závity měděného drátu vinutí (ilustrační fotografie). Při měření ohmmetrem je důležité nastavit nulu přístroje a pevně přitlačit sondy ke svorkám.

Pořadí měření: Změřte odpor mezi svorkami 1–2, 2–3 a 3–1. Ve všech třech případech by měl být výsledek stejný (symetrie vinutí).
Korekce teploty: V případě potřeby přepočítejte naměřený R při 20 °C pomocí vzorce ρ(T) = ρ₀[1+α(T–T₀)] (pro měď α≈0,004/°C).

Závěrem této části poznamenáváme, že měření odporu se provádějí bez stresu, jednoduchý ohmmetr. Je důležité zajistit, aby byl přístroj nastaven na rozsah větší než očekávaný odpor (obvykle akcie – několik desítek Ohm). Ve výrobních normách se pro měření statoru doporučuje můstek nebo digitální ohmmetr: před spuštěním nastavte přístroj na 0 (zkratujte sondy) a teprve poté změřte vinutí, abyste zohlednili vliv vodičů.

Výpočet výkonu na základě přijatých dat

Jakmile je zjištěn odpor vinutí, lze odhadnout jmenovitý výkon motoru. Nejjednodušší přibližný metoda – použijte vzorec založený na Ohmově zákonu a třífázovém napájení:

Při zapojení do trojúhelníku (fáze 220 V): měříme odpor jedné fáze $R_ $ ohmmetr. Podle vzorce

kde $U=220$ V je fázové napětí. (To znamená, $P=3*220^2/R_ $.)

Při zapojení do hvězdy (vedení 380 V): Změříme odpor mezi oběma svorkami, dostaneme $R_=2R_ $. Pak fázový odpor $R_ =R_/2$. Pak vzorec přejde do

kde $U_text=380$ V je síťové napětí. Tento vzorec lze ekvivalentně zapsat jako $P approx 3*220^2/R_ $, což se ve skutečnosti shoduje s doporučením „pro hvězdu vynásobte šesti“.

Například návod k použití motoru na 380 V (s hvězdou) doporučuje: změřit $R_$, vydělit 2, dosadit $P=(220^2)/R_ $ a výsledek vynásobte 3. V případě trojúhelníku změřte jednofázový odpor a vynásobte $220^2/R$ 3 (nebo vynásobte výsledek hvězdicového zapojení dalšími 2).

V těchto vzorcích se nezohledňují účiníky ($cosvarphi$) a účinnost, takže při výpočtu výkonu podle vinutí se často získá poněkud nadhodnocená hodnota. Pro realističtější posouzení lze zadat korekční faktor $etacosvarphi přibližně 0.7…0.9$.

Vzorce: při zapojení do trojúhelníku na 220 V:

a pro hvězdu 380 V (kde $R$ je fázový odpor po dělení 2) také P≈3 (2202/R)P přibližně 3,(220^2/R)P≈3(2202/R). Obecně se často píše: P=3UIcos⁡φ≈3U2/RP=sqrtU Icosvarphipřibližně sqrtU^2/RP=3UIcosφ≈3U2/R – toto je obvyklý třífázový výkon.

1.8.15. AC motory

1.8.15. AC motory

Střídavé elektromotory s napětím do 1 kV se zkouší podle odstavců. 2, 4b, 5, 6.
Střídavé elektromotory s napětím nad 1 kV se zkouší podle odstavců. 1-6.

1. Stanovení možnosti zapínání elektromotorů s napětím nad 1 kV bez vysoušení.

Střídavé elektromotory se zapnou bez vysoušení, pokud izolační odpor a koeficient absorpce nejsou nižší než hodnoty uvedené v tabulce. 1.8.9.

Přijatelné hodnoty izolačního odporu a koeficientu absorpce pro statorová vinutí elektromotorů

Výkon, jmenovité napětí elektromotoru, typ izolace vinutí	Kritéria pro posouzení stavu izolace vinutí statoru
Výkon, jmenovité napětí elektromotoru, typ izolace vinutí	Hodnota izolačního odporu, MOhm	Hodnota koeficientu absorpce R₆₀/R₁₅
1. Výkon přes 5MW, izolace termosetem a slídovou směsí	Při teplotě 10-30 °C není izolační odpor nižší než 10 Mohm na 1 kV jmenovitého síťového napětí	Ne méně než 1,3 při teplotě 10-30 °C
2. Výkon 5 MW a méně, napětí nad 1 kV, termosetová izolace
3. Motory se slídovou izolací, napětí nad 1 kV, výkon od 1 do 5 MW včetně, stejně jako motory nižšího výkonu pro venkovní instalaci se stejnou izolací s napětím nad 1 kV	Ne nižší než hodnoty uvedené v tabulce 1.8.10.	Alespoň 1,2
4. Motory se slídovou izolací, napětí nad 1 kV, výkon nad 1 MW, kromě motorů uvedených v odstavci 3	Ne nižší než hodnoty uvedené v tabulce 1.8.10.	–
5. Napětí pod 1 kV, všechny typy izolace	Ne méně než 1,0 Mohm při teplotě 10-30 °C	–
6. Vinutí rotoru	0,2	–
7. Teplotní indikátory s připojovacími vodiči, ložiska	V souladu s pokyny výrobců

2. Měření izolačního odporu.

Přípustné hodnoty izolačního odporu elektromotorů s napětím nad 1 kV musí odpovídat normám uvedeným v tabulce 1.8.10.

Minimální přípustné hodnoty izolačního odporu pro elektromotory (tabulka 1.8.9, str. 3, 4)

Teplota vinutí, °C	Izolační odpor R_{60 ″} , MOhm, při jmenovitém napětí vinutí, kV
Teplota vinutí, °C	3-3,15	6-6,3	10-10,5
10	30	60	100
20	20	40	70
30	15	30	50
40	10	20	35
50	7	15	25
60	5	10	17
75	3	6	10

U synchronních elektromotorů a elektromotorů s fázovým rotorem pro napětí 3 kV a vyšší nebo s výkonem nad 1 MW se izolační odpor rotoru měří megohmetrem pro napětí 1000 V. Naměřená hodnota odporu nesmí být nižší než 0,2 MOhm.

3. Zkouška vysokonapěťovou frekvencí napájecího napětí.

Vyrábí se na plně smontovaném elektromotoru.
Vinutí statoru je testováno pro každou fázi zvlášť vzhledem ke skříni, přičemž další dvě jsou připojeny ke skříni. U motorů, které nemají vodiče pro každou fázi zvlášť, je povoleno testovat celé vinutí vzhledem ke skříni.
Hodnoty zkušebních napětí jsou uvedeny v tabulce 1.8.11. Doba působení zkušebního napětí je 1 min.

Průmyslová frekvenční zkušební napětí pro vinutí střídavého motoru

Testovací prvek	Výkon elektromotoru, kW	Jmenovité napětí elektromotoru, kV	Zkušební napětí, kV
1. Vinutí statoru	Менее 1,0 Od 1,0 do 1000

Od 1000 nebo více
Od 1000 nebo více
Od 1000 nebo více

Pod 0,1
Pod 0,1
Nad 0,1
Až 3,3 včetně
Více než 3,3 až 6,6 včetně
Více než 6,6 0,8 (2U_ne. + 0,5)
0,8 (2U_ne. + 1)
0,8 (2U_ne. + 1), ale ne méně než 1,2
0,8 (2U_ne. + 1)

2. Vinutí rotoru synchronních elektromotorů určených pro přímé spouštění, s budicím vinutím uzavřeným na odpor nebo zdroj energie. 8násobné U_ne. budicí systémy, ale ne méně než 1,2 a ne více než 2,8 3. Vinutí rotoru elektromotoru s fázovým rotorem. — — 1,5 U_p*, ale ne méně než 1,0 4. Rezistor obvodu zhášení pole synchronních motorů. — — 2,0 5. Reostaty a spouštěcí rezistory. — — 1,5 U_p*, ale ne méně než 1,0

_____________
* napětí na kroužcích při otevřeném a stacionárním rotoru a jmenovité napětí na statoru.

4. Měření DC odporu.

Měření se provádí, když je stroj prakticky studený.

a) Vinutí statoru a rotoru*

______________
* Stejnosměrný odpor vinutí rotoru se měří u synchronních motorů a asynchronních motorů s fázovým rotorem.

Měření se provádí na elektromotorech s napětím 3 kV a vyšším. Naměřené hodnoty odporu různých fází vinutí, jakož i budicích vinutí synchronních motorů, redukovaných na stejnou teplotu, by se od sebe a od původních údajů neměly lišit o více než 2 %.

b) Reostaty a spouštěcí odpory
U reostatů a startovacích odporů instalovaných na elektromotorech s napětím 3 kV a vyšším se odpor měří na všech větvích. U elektromotorů s napětím pod 3 kV se měří celkový odpor reostatů a startovacích odporů a kontroluje se neporušenost odboček.
Hodnoty odporu by se neměly lišit od původních hodnot o více než 10%.

5. Kontrola chodu elektromotoru na volnoběh nebo s nezatíženým mechanismem.

Zkouška trvá minimálně 1 hodinu.

6. Kontrola chodu elektromotoru pod zátěží.

Provádí se pod zatížením, které poskytuje technologické zařízení v době uvedení do provozu. V tomto případě jsou limity regulace určeny pro elektromotor s proměnnými otáčkami. Kontroluje se tepelný a vibrační stav motoru.

Přečtěte si více

Hlístice: co to je, druhy a jak se s nimi vypořádat