Тетерев Е. Д., Чечельницкий С.В., Дятлов А.Ф., Нагрузочная способность взрывозащищенных электродвигателей при питании от преобразователей частоты

Тетерев Е. Д., Чечельницкий С.В., Дятлов А.Ф., Нагрузочная способность взрывозащищенных электродвигателей при питании от преобразователей частоты // Уголь Украины. - 2008. - № 9 . - С. 34-36.

      Как известно, частотный преобразователь позволяет наиболее эффективно использовать самый распространенный, простой по конструкции и неприхотливый в эксплуатации трехфазный асинхронный электродвигатель. На взрывоопасных производствах широко применяются взрывозащищенные асинхронные электродвигатели с частотным управлением, при этом проблема использования общепромышленного преобразователя частоты (ПЧ) решается вынесением его за пределы взрывоопасной зоны. В то же время правильный выбор компонентов управляемого электропривода часто осложняется отсутствием информации о нагрузочной способности взрывозащищенного электродвигателя при питании его от ПЧ и работе на скоростях ниже (выше) номинальной.
      Первый фактор, влияющий на длительную допустимую нагрузку, — способ охлаждения двигателя. Наиболее распространены обдуваемые двигатели с самовентиляцией (способ охлаждения 1СА 01 41 по ГОСТ 20459). При скорости ниже номинальном ухудшаются условия охлаждения, поэтому длительная работа на низкой скорости с номинальным моментом (мощностью) может привести к чрезмерному перегреву и выхододу двигателя из строя или змачительному уменьшению срока эксплуатации.

      Второй фактор — это гармонический состав выходного напряжения преобразователя. Выходное напряжение ПЧ имеет импульсную или ступенчатую форму, поэтому процент высших гармоник в таком напряжении значительно больше, чем в сетевом, имеющем синусоидальную форму. Следовательно, в двигателе, питающемся от ПЧ, будут дополнительные потери, повышающие его нагрев, поэтому поддержание номинального значения момента, как правило, не допускается.
      Испытания дали возможность определить длительные допустимые полезную мощность (рис. 1, а) и вращающий момент (рис. 1, б) электродвигателей серий ЗВ, ЗВР, 2В, 2ВР и ВА02 при работе с преобразователями частоты Altivar61 и Altivar71 в случае изменения выходной частоты преобразователя f₁ от 5 до 60 Гц. Мощность на рис. 1, а представлена и долях номинальной мощности Рн, а момент на рис. 1,б в долях номинального момента Мп.

      Для определения нагрузочной способности конкретного типа двигателя надо знать его номинальную мощность (приводится в техническом каталоге) и номинальный момент, который определяется по формуле:

Мн = 9550Р/n
где n— номинальная скорость вращения,
Анализируя графики, представленные на рис. 1, можно сделать вывод, что оптимальным применением электродвигателей серий ЗВ, ЗВР, 2В, 2ВР и ВА02 является электропривод осевых и центробежных насосов, вентиляторов и компрессоров. У этих механизмов при уменьшении скорости момент сопротивления на валу двигателя снижается по меньшей мере квадратично, т. е. снижение скорости, например, в 2 раза по сравнению с номинальной вызывает уменьшение момета сопротивления иа налу двигателя как минимум в 4 раза, а уменьшение момента сопротивления снижает нагрев двигателя. Поэтому электропривод в составе электродвигателя Первомайского завода и преобразователячастоты Altivar позволяет регулировать подачу болыиинства насосов, вентиляторов и компрессоров осевого и центробежного типа в диапазоне 10 — 100 % номинальной скорости.

Рис.1 - Области допустимого регулирования длительных полезной мощности (а) и вращающего момента (б) электродвигателей серий ЗВ, ЗВР, 2В, 2ВР и ВА02 при работе с преобразователями частоты Altivar61 и Altivar71 фирмы "Schneider Еlесtric".
Взрывозащищенные частотные электроприводы применяют и в винтовых компрессорах и насосах. Эти механизмы также характеризуются снижением момента сопротивления при уменьшении скорости вращения винтовой пары. Однако здесь момент сопротивления снижается не так интенсивно, как в случае "вентиляторной" нагрузки, поэтому диапазон регулирования составляет чаще 30 — 100 % номинальной скорости, что достаточно для систем регулирования подачи винтовых механизмов. Кроме рассмотренных агрегатов взрывозащищенный частотный электропривод широко используют в поршневых компрессорах и насосах, имеющих постоянный момент сопротивления при любой скорости вращения двигателя. Диапазон регулирования скорости электропривода поршневого механизма обычно составляет 50 — 100 % номинальной скорости двигателя, а при этих скоростях двигатели производства ОАО "ПЭМЗ им. К. Маркса" могут длительно работать с вращающим моментом, близким к номинальному.

Для правильного выбора компонентов частотного привода необходимо знание нагрузочной способности применяемых двигателей. Поэтому ОАО "ПЭМЗ им. К. Маркса" и ООО "Яхонт" провели экспериментальное исследование нагрузочной способности двигателей, подключенных к ПЧ, которое показало, что электродвигатели серий ЗВ, ЗВР, 2В, 2ВР и ВА02, подключенные к преобразователям частоты Schneider Е1есtric серии Altivar, позволяют эффективно регулировать подачу практически всех современных турбомеханизмов, т. е. насосов, вентиляторов и компрессоров осевого, центробежного и винтового типов.

Назад в библиотеку