वर्तमान ओव्हरलोड आणि इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या ऑपरेशन आणि सेवा जीवनावर त्यांचा प्रभाव

एसिंक्रोनस मोटर अपयशांचे विश्लेषण दर्शविते की त्यांच्या अपयशाचे मुख्य कारण ओव्हरहाटिंगमुळे इन्सुलेशन ब्रेकडाउन आहे.

इलेक्ट्रिकल उत्पादनाचे (डिव्हाइस) ओव्हरलोडिंग — रेट केलेल्या मूल्यापेक्षा इलेक्ट्रिकल उत्पादनाच्या (डिव्हाइस) पॉवर किंवा करंटचे वास्तविक मूल्य ओलांडणे. (GOST 18311-80).

इलेक्ट्रिक मोटरच्या विंडिंग्सचे गरम तापमान मोटरच्या थर्मल वैशिष्ट्यांवर आणि पर्यावरणीय मापदंडांवर अवलंबून असते. मोटरमध्ये निर्माण झालेल्या उष्णतेचा काही भाग कॉइल गरम करण्यासाठी जातो आणि उर्वरित वातावरणात सोडला जातो. उष्णता क्षमता आणि उष्णता नष्ट होणे यासारख्या भौतिक मापदंडांमुळे गरम प्रक्रियेवर परिणाम होतो.

इलेक्ट्रिक मोटर आणि आसपासच्या हवेच्या थर्मल स्थितीवर अवलंबून, त्यांच्या प्रभावाची डिग्री भिन्न असू शकते.जर मोटर आणि वातावरणातील तापमानाचा फरक कमी असेल आणि सोडलेली ऊर्जा लक्षणीय असेल, तर त्यातील मुख्य भाग विंडिंग, स्टेटर आणि रोटर स्टील, मोटर हाउसिंग आणि त्याचे इतर भाग शोषून घेतात. इन्सुलेशनच्या तापमानात तीव्र वाढ होत आहे... गरम केल्याने, उष्णता विनिमयाचा प्रभाव अधिकाधिक प्रकट होतो. निर्माण होणारी उष्णता आणि वातावरणात सोडलेली उष्णता यांच्यात समतोल साधल्यानंतर प्रक्रिया स्थापित केली जाते.

अनुज्ञेय मूल्यापेक्षा जास्त करंट वाढवल्याने ताबडतोब आपत्कालीन स्थिती उद्भवत नाही... स्टेटर आणि रोटरला त्यांच्या अत्यंत तापमानापर्यंत पोहोचण्यासाठी थोडा वेळ लागतो. म्हणून, प्रत्येक ओव्हरकरंटवर प्रतिक्रिया देण्यासाठी संरक्षणाची आवश्यकता नाही. जेव्हा इन्सुलेशन वेगाने खराब होण्याचा धोका असतो तेव्हाच तिने मशीन बंद केले पाहिजे.

इन्सुलेशन हीटिंगच्या दृष्टिकोनातून, नाममात्र मूल्यापेक्षा जास्त वर्तमान प्रवाहाची परिमाण आणि कालावधी खूप महत्त्वाचा आहे. हे पॅरामीटर्स प्रामुख्याने तांत्रिक प्रक्रियेच्या स्वरूपावर अवलंबून असतात.

तांत्रिक उत्पत्तीच्या इलेक्ट्रिक मोटरचे ओव्हरलोडिंग

चालविलेल्या मशीनच्या शाफ्टवरील टॉर्कमध्ये नियतकालिक वाढ झाल्यामुळे इलेक्ट्रिक मोटरचे ओव्हरलोडिंग. अशा मशीन्स आणि इंस्टॉलेशन्समध्ये, इलेक्ट्रिक मोटरची शक्ती नेहमीच बदलते. प्रदीर्घ कालावधीचे निरीक्षण करणे कठीण आहे ज्या दरम्यान विद्युत प्रवाह परिमाणात अपरिवर्तित राहतो. मोटर शाफ्टवर अल्पकालीन प्रतिकाराचे मोठे क्षण अधूनमधून दिसतात, ज्यामुळे वर्तमान वाढ निर्माण होते.

अशा ओव्हरलोड्समुळे सामान्यतः मोटार विंडिंगचे जास्त गरम होत नाही, ज्यामध्ये तुलनेने उच्च थर्मल जडत्व असते.तथापि, पुरेसा दीर्घ कालावधी आणि वारंवार पुनरावृत्तीसह, इलेक्ट्रिक मोटरचे धोकादायक गरम करणे… या राजवटींमध्ये संरक्षण "भेद" करणे आवश्यक आहे. ते अल्पकालीन लोड शॉकवर प्रतिक्रिया देऊ नये.

इतर मशीन तुलनेने लहान परंतु दीर्घकालीन ओव्हरलोड्स अनुभवू शकतात. मोटर विंडिंग्स हळूहळू जास्तीत जास्त स्वीकार्य मूल्याच्या जवळच्या तापमानापर्यंत गरम होतात. सामान्यतः, इलेक्ट्रिक मोटरमध्ये हीटिंग आणि लहान ओव्हरकरंट्सचे विशिष्ट राखीव असते, कारवाईचा कालावधी असूनही, धोकादायक परिस्थिती निर्माण करू शकत नाही. या प्रकरणात, शटडाउन आवश्यक नाही. अशाप्रकारे, येथे देखील, मोटर संरक्षणास धोकादायक आणि गैर-धोकादायक ओव्हरलोड्समध्ये "भेद करणे" आवश्यक आहे.

इलेक्ट्रिक मोटरचे आपत्कालीन ओव्हरलोड

तांत्रिक उत्पत्तीच्या ओव्हरलोडिंगचा अपवाद वगळता, कदाचित इतर कारणांमुळे उद्भवलेल्या आपत्कालीन ओव्हरलोड्स (वीज पुरवठा लाइनमधील नुकसान, कार्यरत उपकरणांचे जॅमिंग, व्होल्टेज ड्रॉप इ.). ते इंडक्शन मोटरच्या ऑपरेशनचे विशिष्ट मोड तयार करतात आणि सुरक्षा उपकरणांसाठी त्यांची आवश्यकता देतात... विशिष्ट आणीबाणीच्या मोडमध्ये इंडक्शन मोटरच्या वर्तनाचा विचार करा.

सतत लोडसह सतत ऑपरेशनमध्ये ओव्हरलोड्स

इलेक्ट्रिक मोटर्स सहसा विशिष्ट पॉवर रिझर्व्हसह निवडल्या जातात. तसेच, बहुतेक वेळा यंत्रे लोडखाली चालू असतात. परिणामी, मोटार प्रवाह बहुतेक वेळा रेट केलेल्या मूल्यापेक्षा कमी असतो. कार्यरत मशीनमध्ये तांत्रिक उल्लंघन, ब्रेकडाउन, जॅमिंग आणि जॅमिंगच्या बाबतीत, नियमानुसार, ओव्हरलोड्स होतात.

पंखे, सेंट्रीफ्यूगल पंप, कन्व्हेयर बेल्ट आणि स्क्रू यांसारख्या मशीनमध्ये शांत, स्थिर किंवा किंचित भिन्न भार असतो.सामग्रीच्या प्रवाहातील अल्पकालीन बदलांचा इलेक्ट्रिक मोटरच्या हीटिंगवर व्यावहारिकदृष्ट्या कोणताही प्रभाव पडत नाही. त्यांच्याकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते. सामान्य कामकाजाच्या परिस्थितीचे उल्लंघन दीर्घकाळ राहिल्यास ही दुसरी बाब आहे.

बहुतेक इलेक्ट्रिक ड्राइव्हमध्ये विशिष्ट पॉवर रिझर्व्ह असते. यांत्रिक ओव्हरलोड्समुळे प्रामुख्याने मशीनच्या भागांचे नुकसान होते. त्यांच्या घटनेचे यादृच्छिक स्वरूप लक्षात घेता, हे निश्चित केले जाऊ शकत नाही की विशिष्ट परिस्थितीत इलेक्ट्रिक मोटर देखील ओव्हरलोड होईल. उदाहरणार्थ, हे स्क्रू मोटर्ससह होऊ शकते. वाहतूक केलेल्या सामग्रीच्या भौतिक आणि यांत्रिक गुणधर्मांमधील बदल (ओलावा, कण आकार, इ.) ते हलविण्यासाठी आवश्यक शक्तीमध्ये त्वरित प्रतिबिंबित होतात. ओव्हरलोडमुळे विंडिंग्सचे धोकादायक ओव्हरहाटिंग झाल्यास संरक्षणाने इलेक्ट्रिक मोटर बंद केली पाहिजे.

इन्सुलेशनवर दीर्घकालीन ओव्हरकरंट्सच्या प्रभावाच्या दृष्टिकोनातून, दोन प्रकारचे ओव्हरलोड वेगळे केले पाहिजेत: तुलनेने लहान (50% पर्यंत) आणि मोठे (50% पेक्षा जास्त).

पूर्वीचा प्रभाव लगेच दिसून येत नाही, परंतु हळूहळू, तर नंतरचा प्रभाव थोड्या वेळाने दिसून येतो. परवानगीयोग्य मूल्यापेक्षा तापमान वाढ कमी असल्यास, इन्सुलेशनचे वृद्धत्व हळूहळू होते. इन्सुलेट सामग्रीच्या संरचनेत लहान बदल हळूहळू जमा होतात. जसजसे तापमान वाढते, वृद्धत्वाची प्रक्रिया लक्षणीयरीत्या वेगवान होते.

मला असे वाटते की प्रत्येक 8 - 10 डिग्री सेल्सिअसच्या परवानगीपेक्षा जास्त गरम केल्याने मोटर विंडिंगच्या इन्सुलेशनचे सेवा आयुष्य अर्धे होते.म्हणून, 40 डिग्री सेल्सियसने जास्त गरम केल्याने इन्सुलेशनचे आयुष्य 32 वेळा कमी होते! हे खूप असले तरी अनेक महिन्यांच्या कामानंतर ते दिसून येते.

उच्च ओव्हरलोड्सवर (50% पेक्षा जास्त), उच्च तापमानाच्या प्रभावाखाली इन्सुलेशन त्वरीत कोसळते.

हीटिंग प्रक्रियेचे विश्लेषण करण्यासाठी, आम्ही एक सरलीकृत इंजिन मॉडेल वापरू. करंट वाढल्याने परिवर्तनीय तोट्यात वाढ होते. कॉइल गरम होऊ लागते. आकृतीतील आलेखानुसार इन्सुलेशन तापमान बदलते. स्थिर राज्य तापमान वाढीचा दर विद्युत् प्रवाहाच्या तीव्रतेवर अवलंबून असतो.

ओव्हरलोड झाल्यानंतर काही काळानंतर, विंडिंग्सचे तापमान दिलेल्या इन्सुलेशनच्या वर्गासाठी परवानगी असलेल्या मूल्यापर्यंत पोहोचते. उच्च जी-फोर्समध्ये ते लहान असेल, कमी जी-फोर्समध्ये ते लांब असेल. अशा प्रकारे, प्रत्येक ओव्हरलोड मूल्याचा स्वतःचा स्वीकार्य वेळ असेल ज्याला वेगळे करणे सुरक्षित मानले जाऊ शकते.

ओव्हरलोडच्या अनुज्ञेय कालावधीच्या त्याच्या विशालतेवर अवलंबून राहणे याला इलेक्ट्रिक मोटरचे ओव्हरलोड वैशिष्ट्य म्हणतात... थर्मोफिजिकल गुणधर्म विविध प्रकारच्या इलेक्ट्रिक मोटर्स काही फरक आहेत आणि त्यांची वैशिष्ट्ये देखील भिन्न आहेत. यापैकी एक वैशिष्ट्य आकृतीमध्ये घन रेषेसह दर्शविले आहे.

मोटर ओव्हरलोड वैशिष्ट्य (सॉलिड लाइन) आणि इच्छित संरक्षण वैशिष्ट्य (डॅश लाइन)

दिलेल्या वैशिष्ट्यांमधून, आम्ही मुख्य आवश्यकतांपैकी एक तयार करू शकतो वर्तमान-आश्रित ओव्हरलोड संरक्षणासाठी… ते ओव्हरलोडच्या परिमाणानुसार वाढवले ​​पाहिजे.यामुळे गैर-धोकादायक वर्तमान स्पाइक्ससह खोटे अलार्म वगळणे शक्य होते, उदाहरणार्थ इंजिन सुरू झाल्यावर उद्भवते. जेव्हा ते अस्वीकार्य वर्तमान मूल्यांच्या झोनमध्ये आणि त्याच्या प्रवाहाच्या कालावधीमध्ये येते तेव्हाच संरक्षण कार्य केले पाहिजे. त्याचे इच्छित वैशिष्ट्य, डॅश केलेल्या रेषेसह आकृतीमध्ये दर्शविलेले, नेहमी मोटरच्या ओव्हरलोड वैशिष्ट्याच्या खाली असले पाहिजे.

संरक्षणाचे ऑपरेशन अनेक घटकांमुळे प्रभावित होते (सेटिंग्जची अयोग्यता, पॅरामीटर्सचे विखुरणे इ.), परिणामी प्रतिसाद वेळेच्या सरासरी मूल्यांमधील विचलन दिसून येते. म्हणून, आलेखावरील डॅश केलेली रेषा काही प्रकारचे सरासरी वैशिष्ट्य म्हणून पाहिली पाहिजे. यादृच्छिक घटकांच्या क्रियेच्या परिणामी वैशिष्ट्ये ओलांडू नयेत, ज्यामुळे इंजिन चुकीचे थांबेल, विशिष्ट फरक प्रदान करणे आवश्यक आहे. खरं तर, एखाद्याने वेगळ्या वैशिष्ट्यासह नाही तर संरक्षणात्मक क्षेत्रासह कार्य केले पाहिजे, संरक्षणाच्या प्रतिक्रिया वेळेचे वितरण लक्षात घेऊन.

अचूक मोटर संरक्षण क्रियांच्या बाबतीत, दोन्ही वैशिष्ट्ये एकमेकांच्या शक्य तितक्या जवळ असणे इष्ट आहे. हे अनुमत ओव्हरलोड्सच्या जवळ अनावश्यक ट्रिपिंग टाळेल. तथापि, दोन्ही वैशिष्ट्यांचा मोठ्या प्रमाणात प्रसार असल्यास, हे साध्य करणे शक्य नाही. गणना केलेल्या पॅरामीटर्समधून यादृच्छिक विचलनाच्या बाबतीत अस्वीकार्य वर्तमान मूल्यांच्या झोनमध्ये न येण्यासाठी, विशिष्ट मार्जिन प्रदान करणे आवश्यक आहे.

त्यांचे परस्पर क्रॉसिंग वगळण्यासाठी संरक्षक वैशिष्ट्य मोटरच्या ओव्हरलोड वैशिष्ट्यापासून विशिष्ट अंतरावर स्थित असणे आवश्यक आहे.परंतु यामुळे मोटर संरक्षण कृतीची अचूकता नष्ट होते.

नाममात्र मूल्याच्या जवळ असलेल्या प्रवाहांच्या प्रदेशात, अनिश्चितता क्षेत्र दिसून येते. या झोनमध्ये प्रवेश करताना, संरक्षण कार्य करेल की नाही हे निश्चितपणे सांगणे अशक्य आहे.

ही कमतरता मध्ये अनुपस्थित आहे वळण तापमानावर अवलंबून संरक्षण कार्य... ओव्हरकरंट संरक्षणाच्या विपरीत, ते इन्सुलेशनच्या वृद्धत्वाच्या कारणावर अवलंबून कार्य करते, त्याचे गरम होते. जेव्हा वळणासाठी धोकादायक तापमान गाठले जाते, तेव्हा ते गरम होण्याचे कारण विचारात न घेता मोटर बंद करते. तापमानापासून संरक्षण हा एक मुख्य फायदा आहे.

तथापि, ओव्हरकरंट संरक्षणाची कमतरता जास्त सांगू नये. वस्तुस्थिती अशी आहे की मोटर्समध्ये विशिष्ट वर्तमान राखीव असते. मोटारचा रेट केलेला प्रवाह नेहमी त्या प्रवाहापेक्षा कमी असतो ज्यावर विंडिंग्सचे तापमान परवानगीयोग्य मूल्यापर्यंत पोहोचते. हे स्थापित केले जाते, आर्थिक गणनांद्वारे मार्गदर्शन केले जाते. म्हणून, रेटेड लोडवर, मोटर विंडिंग्सचे तापमान परवानगीयोग्य मूल्यापेक्षा कमी आहे. यामुळे, इंजिनचा थर्मल रिझर्व्ह तयार केला जातो, जो काही प्रमाणात कमतरता भरून काढतो. थर्मल रिले.

इन्सुलेशनची थर्मल स्थिती अवलंबून असलेल्या अनेक घटकांमध्ये यादृच्छिक विचलन असतात. या संदर्भात, वैशिष्ट्यांचे तपशील नेहमीच इच्छित परिणाम देत नाहीत.

व्हेरिएबल सतत ऑपरेशनमध्ये ओव्हरलोड्स

काही कार्यरत संस्था आणि यंत्रणा लोड तयार करतात जे क्रशिंग, ग्राइंडिंग आणि इतर तत्सम ऑपरेशन्स सारख्या विस्तृत श्रेणीमध्ये भिन्न असतात. येथे, नियतकालिक ओव्हरलोड्ससह अंडरलोड ते निष्क्रिय असतात.विद्युतप्रवाहातील कोणतीही वाढ, स्वतंत्रपणे घेतल्यास, तापमानात धोकादायक वाढ होत नाही. तथापि, जर तेथे बरेच असतील आणि ते वारंवार पुनरावृत्ती होत असतील तर, इन्सुलेशनवर वाढलेल्या तापमानाचा प्रभाव त्वरीत जमा होतो.

व्हेरिएबल लोडवर इलेक्ट्रिक मोटरची गरम करण्याची प्रक्रिया स्थिर किंवा किंचित व्हेरिएबल लोडवर गरम होण्याच्या प्रक्रियेपेक्षा वेगळी असते. तपमानातील बदलांदरम्यान आणि मशीनच्या वैयक्तिक भागांना गरम करण्याच्या स्वरूपामध्ये फरक दिसून येतो.

जसजसा भार बदलतो, तसतसे कॉइलचे तापमान देखील बदलते. इंजिनच्या थर्मल जडत्वामुळे, तापमान चढउतार कमी व्यापक आहेत. लोडिंगच्या पुरेशा उच्च वारंवारतेवर, विंडिंगचे तापमान व्यावहारिकदृष्ट्या अपरिवर्तित मानले जाऊ शकते. हे सतत लोडसह सतत ऑपरेशनच्या समतुल्य असेल. कमी वारंवारतेवर (हर्ट्झच्या शंभरावा भाग आणि कमी) तापमानातील चढउतार लक्षात येण्याजोगे होतात. विंडिंगचे नियतकालिक ओव्हरहाटिंग इन्सुलेशनचे आयुष्य कमी करू शकते.

कमी वारंवारतेवर मोठ्या लोड चढउतारांसह, मोटर सतत क्षणिक प्रक्रियेत असते. लोड चढउतारानंतर त्याचे कॉइल तापमान बदलते. मशीनच्या वैयक्तिक भागांमध्ये भिन्न थर्मोफिजिकल पॅरामीटर्स असल्याने, त्यापैकी प्रत्येक स्वतःच्या मार्गाने गरम होतो.

व्हेरिएबल लोड अंतर्गत थर्मल ट्रान्झिएंट्सचा कोर्स ही एक जटिल घटना आहे आणि ती नेहमी गणनाच्या अधीन नसते. त्यामुळे, कोणत्याही वेळी वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहावरून मोटर विंडिंग्सच्या तापमानाचा अंदाज लावता येत नाही. इलेक्ट्रिक मोटरचे वैयक्तिक भाग वेगवेगळ्या प्रकारे गरम केले जातात या वस्तुस्थितीमुळे, उष्णता इलेक्ट्रिक मोटरमध्ये एका भागातून दुसऱ्या भागात जाते.हे देखील शक्य आहे की इलेक्ट्रिक मोटर बंद केल्यानंतर, रोटरद्वारे पुरवलेल्या उष्णतेमुळे स्टेटर विंडिंगचे तापमान वाढेल. अशा प्रकारे, विद्युत् प्रवाहाची तीव्रता इन्सुलेशनच्या गरम होण्याची डिग्री प्रतिबिंबित करू शकत नाही. हे देखील लक्षात घेतले पाहिजे की काही मोडमध्ये रोटर अधिक तीव्रतेने गरम होईल आणि स्टेटरपेक्षा कमी थंड होईल.

उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेच्या जटिलतेमुळे मोटरचे गरम नियंत्रित करणे कठीण होते... विंडिंगच्या तपमानाचे थेट मापन देखील काही परिस्थितींमध्ये त्रुटी देऊ शकते. वस्तुस्थिती अशी आहे की अस्थिर उष्णता प्रक्रियांमध्ये, मशीनच्या वेगवेगळ्या भागांचे गरम तापमान भिन्न असू शकते आणि एका वेळी मोजमाप खरे चित्र देऊ शकत नाही. तथापि, कॉइल तापमान मापन इतर पद्धतींपेक्षा अधिक अचूक आहे.

नियतकालिक कार्य संरक्षणाच्या कृतीच्या दृष्टिकोनातून सर्वात प्रतिकूल म्हणून संदर्भित केले जाऊ शकते. कामामध्ये नियतकालिक समावेशन अल्पकालीन मोटर ओव्हरलोडची शक्यता सूचित करते. या प्रकरणात, ओव्हरलोडची परिमाण विंडिंग्स गरम करण्याच्या स्थितीद्वारे मर्यादित असणे आवश्यक आहे, जे परवानगीयोग्य मूल्यापेक्षा जास्त नाही.

कॉइलच्या गरम स्थितीचे "निरीक्षण" संरक्षणास संबंधित सिग्नल प्राप्त करणे आवश्यक आहे. विद्युतप्रवाह आणि तापमान क्षणिक परिस्थितीत एकमेकांशी जुळत नसल्यामुळे, वर्तमान मापनावर आधारित संरक्षण आपली भूमिका योग्यरित्या पार पाडू शकत नाही.