Анализ повреждений асинхронных движков указывает, что основной предпосылкой их выхода из строя является разрушение изоляции из-за перегрева.

Температура нагрева обмоток электродвигателя находится в зависимости от теплотехнических черт мотора и характеристик среды. Часть выделяемого в движке тепла идет на нагрев обмоток, а остальное отдается в окружающую среду. На процесс нагрева оказывают влияние такие физические характеристики, как
теплоемкость и теплопотеря.

Зависимо от термического состояния электродвигателя и окружающего воздуха степень их воздействия может быть различной. Если разность температур мотора и среды невелика, а выделяемая энергия значительна, то ее основная часть поглощается обмоткой, сталью статора и ротора, корпусом мотора и другими его частями. Происходит
насыщенный рост температуры изоляции. По мере нагрева больше проявляется воздействие теплопотери. Процесс устанавливается после заслуги равновесия меж выделяемым теплом и теплом, отдаваемым в окружающую среду.

Увеличение тока сверх допустимого значения не сходу приводит к
аварийному состоянию. Требуется некое время, до того как статор и ротор нагреются до предельной температуры. Потому нет необходимости в том, чтоб защита реагировала на каждое превышение тока. Она должна отключать машину исключительно в тех случаях, когда появляется опасность резвого износа изоляции.

Исходя из убеждений нагрева изоляции огромное значение имеют величина и продолжительность протекания токов, превосходящих номинальное значение. Эти характеристики зависят сначала от нрава технологического процесса.

Перегрузки электродвигателя технологического происхождения

Перегрузки электродвигателя, вызванные повторяющимся
повышением момента на валу рабочей машины. В таких станках и установках мощность
электродвигателя всегда меняется. Тяжело увидеть сколько-либо долгий просвет времени, в течение которого ток оставался бы постоянным по величине. На валу мотора временами появляются краткосрочные огромные моменты сопротивления, создающие броски тока.

Такие перегрузки обычно не вызывают перегрева обмоток
электродвигателя, имеющих сравнимо огромную термическую инерцию. Но при довольно большой продолжительности и многократной повторности создается страшный нагрев. Защита должна
«различать» эти режимы. Она не должна реагировать на краткосрочные толчки нагрузки.

В других машинах могут появляться сравнимо маленькие, но долгие перегрузки. Обмотки
электродвигателя равномерно греются до температуры, близкой к максимально допустимому значению. Обычно
электродвигатель имеет некий припас по нагреву, и маленькие превышения тока, невзирая на длительность деяния, не могут сделать небезопасной ситуации. В данном случае отключение не непременно. Таким макаром, и тут защита
электродвигателя должна «различать» страшную перегрузку от безопасной.

Аварийные перегрузки электродвигателя

Не считая перегрузок технологического происхождения, могут быть
аварийные перегрузки, возникающие по другим причинам (катастрофа в питающей полосы, заклинивание
рабочих органов, понижение напряжения и др.). Они
делают типичные режимы работы асинхронного мотора и выдвигают свои требования к средствам защиты. Разглядим поведение асинхронного мотора в соответствующих аварийных режимах.

Перегрузки при продолжительном режиме работы с неизменной нагрузкой

Обычно электродвигатели выбирают с неким припасом по мощности. Не считая того, огромную часть времени машины работают с недогрузкой. В итоге ток мотора нередко существенно ниже номинального значения. Перегрузки появляются, обычно, при нарушениях технологии, поломках, заедании и заклинивании в рабочей машине.

Такие машины, как вентиляторы, центробежные насосы, ленточные и шнековые транспортеры, имеют размеренную постоянную либо слабо изменяющуюся нагрузку. Краткосрочные конфигурации подачи материала фактически не оказывают влияние на нагрев
электродвигателя. Их можно не принимать во внимание. Другое дело, если нарушения обычных критерий работы остаются на долгое время.

Большая часть электроприводов имеет определенный припас мощности. Механические перегрузки сначала вызывают поломки деталей машины. Но, принимая во внимание случайный нрав их появления, нельзя быть уверенным, что при определенных обстоятельствах окажется перегруженным и электродвигатель. К примеру, это может случиться с движками шнековых транспортеров. Изменение физико-механических параметров транспортируемого материала (влажность, крупность частиц и т. д.) немедля отражается на мощности, требуемой на его перемещение.
Защита должна отключать электродвигатель при появлении перегрузок, вызывающих страшный перегрев обмоток.

Исходя из убеждений воздействия долгих превышений тока на изоляцию следует различать два вида перегрузок по величине: сравнимо маленькие (до 50%) и огромные (более 50%).

Действие первых проявляется не сходу, а равномерно, в то время как последствия вторых появляются через куцее время. Если превышение температуры над допустимым значением невелико, то старение изоляции происходит медлительно. Маленькие конфигурации в структуре изолирующего материала скапливаются равномерно. По мере возрастания температуры процесс старения существенно ускоряется.

Считают, что перегрев сверх допустимого на каждые 8 — 10°С уменьшает срок службы изоляции
обмоток электродвигателя вдвое. Таким макаром, перегрев на 40°С уменьшает срок службы изоляции в 32 раза! Хоть это и много, но находится оно после многих месяцев эксплуатации.

При огромных перегрузках (более 50%) изоляция стремительно разрушается под действием высочайшей температуры.

Для анализа процесса нагрева воспользуемся облегченной моделью мотора. Увеличение тока вызывает повышение переменных утрат. Обмотка начинает греться. Температура изоляции меняется в согласовании с графиком на рисунке. Величина установившегося превышения температуры находится в зависимости от величины тока.

Через некое время после появления перегрузки температура обмоток добивается допустимого для данного класса изоляции значения. При огромных перегрузках оно будет короче, при малых
— длиннее. Таким макаром, каждому значению перегрузки будет соответствовать свое допустимое время, которое можно считать неопасным для изоляции.

Зависимость допустимой продолжительности перегрузки от ее величины именуется
перегрузочной чертой электродвигателя. Теплофизические характеристики электродвигателей различных типов имеют некие отличия, также отличаются и их свойства. На рисунке сплошной линией показана одна из таких черт.

Перегрузочная черта электродвигателя (сплошная линия) и предпочитаемая черта защиты (пунктирная линия)

Из приведенной свойства можно сконструировать одно из главных требований к защите перегрузок, действующей зависимо от тока. Она должна срабатывать зависимо от величины перегрузки. Э дает возможность исключить неверные срабатывания

при безопасных бросках тока, возникающие, к примеру, при пуске мотора. Защита должна срабатывать только при попадании в область недопустимых значений тока и продолжительности его протекания. Ее предпочитаемая черта, показанная на рисунке пунктирной линией, должна всегда размещаться под перегрузочной чертой мотора.

На работу защиты оказывает влияние ряд причин (некорректность опции, разброс характеристик и др.), в итоге деяния которых наблюдаются отличия от средних значений времени срабатывания. Потому пунктирную кривую на графике следует рассматривать как некоторую среднюю характеристику. Для того чтоб в итоге деяния случайных причин свойства не пересеклись, что вызовет неверное отключение мотора, нужно обеспечить определенный припас. Практически приходится иметь дело не с отдельной чертой, а с защитной зоной, учитывающей разброс времени срабатывания защиты.

Исходя из убеждений четкого деяния защиты электродвигателя лучше, чтоб обе свойства были по способности близки одна к другой. Это позволит избежать ненадобное отключение при перегрузках, близких к допустимым. Но при наличии огромного разброса обеих черт добиться этого нереально. Для того чтоб не попасть в зону недопустимых значений тока при случайных отклонениях от расчетных характеристик, нужно обеспечить определенный припас.

Черта защиты должна размещаться на неком расстоянии от перегрузочной свойства мотора, чтоб исключить их обоюдное скрещение. Но при всем этом выходит проигрыш в точности деяния защиты
электродвигателя.

В области токов, близких к номинальному значению, возникает
зона неопределенности. При попадании в эту зону нельзя точно сказать, сработает
защита либо нет.

Таковой недочет отсутствует у защиты, действующей в функции температуры обмоток. В отличие от токовой защиты она действует зависимо от предпосылки, вызывающей старение изоляции, ее нагрева. При достижении небезопасной для обмотки температуры она отключает движок независимо от предпосылки, вызвавшей нагрев. Это
— одно из основных плюсов температурной защиты.

Но не следует гиперболизировать недочет токовой защиты. Дело в том, что движки имеют определенный припас по току. Номинальный ток электродвигателя всегда ниже того тока, при котором температура обмоток добивается допустимого значения. Его устанавливают, руководствуясь экономическими расчетами. Потому при номинальной нагрузке температура обмоток мотора ниже допустимого значения. Из-за этого и создается термический резерв мотора, который в определенной степени компенсирует недочет термических реле.

Многие причины, от которых зависит термическое состояние изоляции, имеют случайные отличия. В связи с этим уточнения черт не всегда дают хотимый итог.

Перегрузки при переменном продолжительном режиме работы

Некие рабочие органы и механизмы делают нагрузку, изменяющуюся в огромных границах, как, к примеру, в машинах для дробления, измельчения и других подобных операций. Тут повторяющиеся перегрузки сопровождаются недогрузками прямо до работы на холостом ходу. Каждое повышение тока, взятое в отдельности, не приводит к небезопасному росту температуры. Но, если их много и они повторяются довольно нередко, действие завышенной температуры на изоляцию стремительно скапливается.

Процесс нагрева электродвигателя при переменной нагрузке отличается от процесса нагрева при неизменной либо слабо выраженной переменной нагрузке. Различие проявляется как в процессе конфигурации температуры, так и в нраве нагрева отдельных частей машины.

Прямо за переменами нагрузки меняется и температура обмоток. Из-за термический инерции мотора колебания температуры имеют наименьший размах. При довольно высочайшей частоте нагрузки температуру обмоток можно считать фактически неизменяющейся.
Таковой режим работы будет эквивалентен долговременному режиму с неизменной нагрузкой.
При низкой частоте (порядка сотых толикой герца и ниже) колебания температуры становятся осязаемыми. Повторяющиеся перегревы обмотки могут уменьшить срок службы изоляции.

При огромных колебаниях нагрузки с низкой частотой электродвигатель повсевременно находится в переходном процессе. Температура его обмотки меняется прямо за колебаниями нагрузки. Потому что отдельные части машины имеют различные теплофизические характеристики, то любая из их греется посвоему. 

Протекание термических переходных процессов при изменяющейся нагрузке
— явление сложное и не всегда поддается расчету. Потому о температуре обмоток мотора нельзя судить по току, протекающему на этот момент времени. Ввиду того, что отдельные части электродвигателя греются по-разному, снутри электродвигателя происходят перетоки тепла из одной ее части в другие. Может быть и так, что после отключения электродвигателя температура обмоток статора будет расти за счет тепла, поступающего от ротора. Таким макаром, величина тока может и не отражать степень нагрева изоляции. Следует также принять во внимание, что при неких режимах ротор будет греться более активно, а охлаждаться наименее активно, чем статор.

Сложность процессов термообмена затрудняет контроль нагрева электродвигателя. Даже конкретное измерение температуры обмоток может при неких критериях дать погрешность. Дело в том, что при неустановившихся термических процессах температура нагрева разных частей машины может быть разной и измерение в одной точке не может дать настоящей картины. Все же по сопоставлению с другими способами измерение температуры обмотки дает более четкий итог.

Повторно-кратковременный режим работы можно отнести к более неблагоприятному исходя из убеждений деяния защиты. Периодическое включение в работу подразумевает возможность краткосрочной перегрузки мотора. При всем этом величина перегрузки должна быть ограничена по условию нагрева обмоток не выше допустимого значения.

Защита, «следящая» за состоянием нагрева обмотки, должна получать соответственный сигнал. Потому что в переходных режимах ток и температура могут не соответствовать друг дружке, то защита, действие которой основано на измерении тока, не может делать свою роль подабающим образом.