Особенность защиты электродвигателей заключается в том, что во время работы протекают электромеханические процессы. Электродвигатели критичны к небольшим перегрузкам из-за компактности и малых габаритов. Вследствие постоянной вибрации изоляция ускоренно стареет, а при несинхронных режимах у синхронных электродвигателей возможна поломка вала.
Анализ повреждений электродвигателей (ЭД) указывает на возможные ненормальные режимы работы и повреждения. К ненормальным режимам работы относятся:
― перегрузка. В соответствии с МЭК допустимое время tДОП перегрузки можно рассчитать по формуле
, (7.1)
где , IПР ― ток перегрузки, IН,ДВ – номинальный ток двигателя, А ― тепловая постоянная (для мощных машин А=250, для остальных А=150);
― понижения напряжения. Для неответственных потребителей допускается снижение напряжения до (0,65…0,75)Uном, а для ответственных ― до 0,5Uном, а при дальнейшем снижении надо отключать асинхронный двигатель (так как при снижении напряжения увеличивается ток);
|
|
― несимметрия возникает в результате неодинаковой фазной нагрузки сети, происходит перекос питающего напряжения. При работе двигателя от несимметричного напряжения возникает обратная последовательность, которая ведет к нагреву статора и ротора. Рекомендуют [1] отключать двигатель при I2³0,1IН,ДВ. К ненормальному режиму причисляется обрыв фазы. Двигатель может быстро перегреться и повредиться, если не отключить при возникновении такого режима (в этом случае I2=0,5×I1).
К повреждениям относятся:
― междуфазные КЗ ― двух- (К(2)) и трехфазные (К(3)), сопровождаются сверхтоками, из-за чего происходят необратимые процессы ― выгорание изоляции, оплавление обмоток, их деформации в лобовых частях и т. д.;
― однофазное замыкание обмотки К(З) статора на землю или на корпус может происходить у двигателей, работающих в сетях с изолированной нейтралью или заземленной через дугогасящий реактор (для сетей с напряжениями 3, 6, 10 кВ). При таком повреждении к фазной изоляции прикладывается линейное напряжение. Как известно, в процессе эксплуатации изоляция стареет, поэтому велика вероятность электрического пробоя изоляции и возникновения двойного замыкания на землю. Из-за горения дуги возможно также сваривание магнитопровода;
― однофазное КЗ К(1) в сети с заземленной нейтралью (с напряжениями 0,4 кВ или 0,66 кВ) сопровождается сверхтоком, из-за чего происходит выгорание изоляции, расплавление обмоток и т. д;
― витковое замыкание в обмотке сопровождается местным нагревом короткозамкнутого витка с дальнейшим повреждением изоляции и перерастанием в междуфазные КЗ [23, 24];
|
|
― замыкание обмотки ротора на землю в общем случае не считается опасным, и двигатель в таком режиме может работать сколь угодно долго, если не считать, что повышается вероятность двойного замыкания на землю, которое необходимо отключать без выдержки времени;
― обрыв одной фазы двигателя сопровождается большими токами обратной последовательности, возникновением двойной частоты ротора, нагревом магнитопровода и обмоток двигателя;
― исчезновение напряжения возбуждения у синхронных машин. Двигатель работает в асинхронном режиме [25];
― асинхронный ход синхронной машины возможен при перегрузке и потере устойчивости. В этом режиме ротор вращается медленнее поля статора, возникают пульсирующие токи, сравнимые с пусковыми и токами КЗ;
― разрыв стержня ротора (для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором). Возникает перерасход электрической энергии, при расширении повреждения и нарушении контактов всей обмотки – останов ЭД;
― эксцентриситет ― смещение оси ротора относительно статора. Чаще всего это повреждение возникает у высоковольтных двигателей, когда смещаются подшипники вала, и ротор может при вращении в наихудшем случае задевать статор.