Электродвигатели – приёмка, монтаж, подключение

Приёмка электродвигателя

Вам кажется, что всё, о чём пойдёт речь далее,— очевидно; тем не менее, об этом часто забывают. Поэтому сразу же после получения электродвигателя проверьте его на предмет внешних повреждений, и если Вы считаете, что электродвигатель повреждён, немедленно сообщите об этом поставщику. Необходимо также сверить данные в фирменной табличке с Вашим заказом, особенно в отношении напряжения, схемы соединений («звезда» или «треугольник») и классификации Ex электродвигателя; следует проверить обозначение категории, типа защиты и температуры. После того как Вы убедитесь в том, что полученный электродвигатель соответствует заказанному, Вам следует проверить, не препятствует ли что-либо свободному вращению вала электродвигателя. Для этого проверните вал вручную.

Условия хранения электродвигателя

Немаловажным фактором являются условия хранения электродвигателя. Для того обеспечить защиту электродвигателя, необходимо следовать следующим руководящим принципам.

• Хранить электродвигатель можно исключительно в сухом не запылённом помещении. На электродвигатель не должны действовать вибрации.
• Незащищённые части электродвигателя, такие как концы вала и фланцы, должны быть защищены от коррозии специальным маслом или консистентной смазкой.
• Время от времени необходимо проворачивать вал, чтобы смазка была равномерно распределена по ширине подшипника.
• Подшипники в электродвигателях, которые хранились или не использовались слишком долго, при пуске двигателя могут вызвать шумы, уровень которых будет выше нормы. Шум образуется из-за того, что консистентная смазка подшипника неравномерно распределена по подшипнику.

В большинстве случаев, как только консистентная смазка подшипников распределяется в подшипнике и нагревается, шум исчезает.

Подъём электродвигателя

Для того чтобы избежать повреждений подшипников при подъёме электродвигателя, следуйте следующим рекомендациям:

• Никогда не поднимайте электродвигатель за вал.
• Поднимать электродвигатель можно только при помощи рым-болтов.
• Посмотрите, какой вес электродвигателя указан в фирменной табличке или в Руководстве по монтажу и эксплуатации.
• Поднимайте электродвигатель всегда очень осторожно, чтобы не повредить подшипники.
• Рым-болты, прикреплённые к кожуху статора, используются только для подъёма электродвигателя, а не для подъема всего агрегата.

Что означают символы и знаки в фирменной табличке

В этом разделе представлен обзор обозначений различных данных фирменной таблички электродвигателя. Все эти данные можно разделить на 6 основных групп: входные данные электрооборудования, выходные значения механической части, рабочие характеристики, безопасность, надёжность и конструкция.

В руководстве по монтажу и эксплуатации вы найдёте информацию о том, как правильно поднимать и перемещать насосный агрегат (насос и электродвигатель)

Входные данные электрооборудования

Напряжение

Эти данные говорят о том, при каком напряжении может работать электродвигатель. Параметры электродвигателя, определённые в фирменной табличке, такие как коэффициент мощности, КПД, вращающий момент и ток, определены для номинального напряжения и номинальной частоты. Если электродвигатель используется при напряжениях, отличных от напряжений, указанных в фирменной табличке, его рабочие характеристики будут другими.

Частота

Обычно для электродвигателей частота на входе составляет 50 или 60 Гц. Если в фирменной табличке указано больше одного значения частоты, в ней также должны быть даны и остальные параметры, различные для различных значений частоты на входе.

Фаза

Данный параметр представляет количество линий электроснабжения, питающих электродвигатель. Применяются однофазные и трёхфазные линии.

Ток

Ток, указанный на фирменной табличке, соответствует номинальной выходной мощности. Ток может отличаться от величины в амперах, указанной в фирменной табличке, если фазы несимметричны или если напряжение оказалось меньше указанного в фирменной табличке.

Тип

Некоторые производители обозначают этим термином является ли электродвигатель однофазным или многофазным, с одной частотой вращения или несколькими, или указывают тип конструкции. Тем не менее, никаких промышленных стандартов для определения типа не существует. Пример обозначения электродвигателя Grundfos: MG90SA2-24FF165-C2.

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности указывается в фирменной табличке, как «PF», или «P.F», или cosф. Коэффициент мощности обозначает соотношение между активной мощностью (Вт) и полной мощностью (BA), выраженное в процентах. В численном выражении коэффициент мощности равен косинусу угла отставания входного тока по отношению к напряжению. Коэффициент мощности для электродвигателя с полной нагрузкой указывается в фирменной табличке электродвигателя.

Механическая полезная мощность

в кВт или лошадиных силах

кВт или лошадиные силы (л.с.) — выражение механической полезной мощности при номинальном режиме работы электродвигателя.

Частота вращения при полной нагрузке

Частота вращения при полной нагрузке — это скорость, с которой обеспечивается номинальный вращающий момент при номинальной нагрузке и номинальной выходной мощности. Обычно частота вращения при полной нагрузке даётся в об/мин. Такую частоту вращения иногда называют скоростью проскальзывания или фактической частотой вращения ротора.

Рабочие характеристики

КПД

КПД — это выходная мощность электродвигателя, разделённая на его входную мощность и умноженная на 100. КПД выражается в процентах. Производитель гарантирует КПД в пределах определённого поля допуска, которое зависит от стандарта, напр., IEC или NEMA. Поэтому при оценке рабочих параметров электродвигателя необходимо обращать внимание на значение минимального гарантированного КПД.

Режим работы

Данный параметр определяет период времени, в течение которого электродвигатель может безопасно поддерживать рабочие параметры, указанные в фирменной табличке. В большинстве случаев электродвигатели имеют постоянно рабочие параметры, что обозначается в фирменной табличке символами S1 или «Cont». Если в табличке нет никаких обозначений, электродвигатель предназначен для работы в режиме S1.

Надёжность

Класс нагревостойкости изоляции

Класс нагревостойкости изоляции (INSUL CLASS) — это отражение стандартной классификации допуска на температуру обмотки электродвигателя. Класс нагревостойкости изоляции имеет буквенное обозначение, например, «В» или «F», в зависимости от способности обмотки выдержать данную рабочую температуру за заданный ресурс. Чем дальше буква по порядку в алфавите, тем выше нагревостойкость. Например, номинальный ресурс изоляции класса нагревостойкости «F» при заданной рабочей температуре выше, чем номинальный ресурс изоляции класса «В».

Максимальная температура окружающей среды

Иногда максимальная температура окружающей среды, при которой может работать электродвигатель, обозначается в фирменной табличке. Если она не указана, это означает, что она составляет 50 °С для электродвигателей IE1 и IE2, а для электродвигателей IE3 и выше — как правило, 60 °C. Электродвигатель может эксплуатироваться при максимальной возможной температуре и при этом находиться в пределах допуска класса нагревостойкости изоляции.

Высота над уровнем моря

Данное обозначение используется для того, чтобы показать, при какой максимальной высоте над уровнем моря повышение температуры электродвигателя не превышает допустимых значений и при этом сохраняются все остальные параметры, указанные в фирменной табличке. Если высота над уровнем моря не включена в фирменную табличку, это значит, что она составляет максимум 1000 метров.

Конструкционные особенности

Уровень пылевлагозащищённости

Уровень пылевлагозащищённости классифицирует электродвигатели по степени защиты от окружающей среды и по методу его охлаждения. Уровень пылевлагозащищённости в фирменной табличке обозначается как IP или ENCL.

Типоразмер

Данные по типоразмеру, приведённые в фирменной табличке, представляют важную информацию. Она определяет установочные размеры, такие как монтажная модель подошвенного шпура и высота вала.

Подшипники

Подшипники являются тем компонентом электродвигателя переменного тока, который требует технического обслуживания. Здесь, как правило, представлена информация как для подшипников на стороне привода (DE - drive end), так и для подшипников на противоположной стороне — стороне без привода (NDE — non-drive end).

NEMA

Кроме той информации, о которой мы говорили выше, в фирменные таблички NEMA включена некоторая дополнительная информация. Наибольшее значение имеет буквенный код, код изделия и эксплуатационный коэффициент.

Буквенный код

Буквенный код обозначает ток при заторможенном роторе в кВА на лошадиную силу. Буквенный код состоит из букв от A до V. Чем дальше буква кода по порядку в алфавите, тем выше удельный пусковой ток.

Код изделия

Код изделия включает в себя характеристики вращающего момента и ток электродвигателя. Код изделия (A, B, C или D) обозначает различные категории электродвигателя. Большая часть электродвигателей имеют кодовое обозначение A или B.

Характеристика вращающего момента электродвигателя с кодом А такая же, как у электродвигателя с кодом B, единственное отличие кода А заключается в том, что для таких двигателей нет ограничений по пусковому току. Для электродвигателей с кодом B производитель должен указывать предельное значение тока, чтобы пользователи могли применять свои пусковые устройства. Таким образом, при установке электродвигателя на месте эксплуатации очень важно проверить код изделия, так как некоторые производители дают своим изделиям буквенные обозначения, которые не считаются отраслевым стандартом, что может вызвать проблемы при пуске двигателя.

Эксплуатационный коэффициент

Электродвигатель, предназначенный для работы при номинальной мощности, указанной в фирменной табличке, имеет эксплуатационный коэффициент 1,0. Это означает, что электродвигатель может работать при 100 % своей номинальной мощности. Для некоторых областей требуется электродвигатель, который может работать с превышением своей номинальной мощности.

В этом случае электродвигатель с эксплуатационным коэффициентом 1,15 можно использовать при номинальной мощности. Электродвигатель с эксплуатационным коэффициентом 1,15 может эксплуатироваться, когда значение мощности на 15 % выше мощности, указанной в табличке на электродвигатель.

Однако ресурс каждого электродвигателя, работающего постоянно с эксплуатационным коэффициентом, превышающим 1, будет меньше, чем ресурс при эксплуатации на номинальной мощности.

Как измеряется сопротивление изоляции

Если электродвигатель не будет пущен в эксплуатацию сразу же после поставки, необходимо организовать его защиту от воздействия внешних факторов, таких как влажность, температура и загрязнения, чтобы не допустить повреждения изоляции. Прежде чем включить электродвигатель после длительного хранения, следует измерить сопротивление изоляции.

Если электродвигатель хранится в условиях высокой влажности, должны проводиться регулярные измерения. Практически невозможно сформулировать какие-либо стандарты для минимального фактического сопротивления изоляции электродвигателя, так как сопротивление зависит от конструктивных особенностей электродвигателя, используемого изоляционного материала и номинального напряжения. Исходя из опыта эксплуатации, минимальное сопротивление изоляции можно принять равным 10 МОм.

Измерение сопротивления изоляции выполняется с помощью мегаомметра — омметра с диапазоном высокого сопротивления. Измерение сопротивления производится: между обмотками и «землёй» электродвигателя на которые подаётся постоянное напряжение в 500 или 1000 В. В ходе измерения и сразу же после него на клеммах может присутствовать опасное напряжение, к ним НЕЛЬЗЯ ПРИКАСАТЬСЯ.

Сопротивление изоляции

• Минимальное сопротивление изоляции новых обмоток или обмоток после чистки или ремонта относительно «земли» составляет 10 МОм или более.
• Минимальное сопротивление изоляции, R, вычисляется умножением номинального напряжения, Un, на постоянный множитель 0,5 МОм / кВ. Например: если номинальное напряжение составляет 690 В = 0,69 кВ, минимальное сопротивление изоляции:
  0,69 кВ • 0,5 мегом / кВ = 0,35 мегом

Измерение

• Минимальное сопротивление изоляции обмоток относительно земли измеряется с 500 В постоянного тока. Температура обмоток должна быть 25 °С ± 15 °C.
• Максимальное сопротивление изоляции должно измеряться с 500 В постоянного тока при рабочей температуре обмоток 80-120 °С в зависимости от типа электродвигателя и КПД.

Проверка

• Если сопротивление изоляции нового электродвигателя, электродвигателя после чистки или ремонта, который некоторое время не эксплуатировался, составляет меньше 10 МОм, это можно объяснить тем, что в обмотки попала влага и их необходимо просушить.
• Если электродвигатель эксплуатируется в течение долгого промежутка времени, минимальное сопротивление изоляции может упасть до критического уровня. Двигатель сохраняет работоспособность, если сопротивление его изоляции упало до минимального расчетного значения. Однако, если зарегистрировано такое падение сопротивления, двигатель необходимо остановить, чтобы исключить вероятность поражения обслуживающего персонала блуждающими токами.

Сушка обмоток статора

Если сопротивление изоляции ниже минимального допустимого значения, обмотки слишком влажные и требуют сушки. Сушку обмоток следует выполнять с большой осторожностью. Повышенная температура и её резкое увеличение способствует образованию паров, которые повреждают обмотки. В связи с этим скорость роста температуры не должна превышать 5 °С/ч, а обмотки не должны нагреваться больше, чем на 150 °С для электродвигателей класса F.

В процессе сушки необходимо строго контролировать температуру и регулярно измерять сопротивление изоляции. Как обмотки реагируют на повышение температуры? Сначала сопротивление изоляции падает из-за повышения температуры, но в ходе сушки оно увеличивается. Каких-либо указаний относительно продолжительности сушки нет; она выполняется до тех пор, пока измеряемые величины сопротивления изоляции не будут постоянными и не превысят минимально допустимого значения. Однако если после сушки сопротивление всё ещё низкое, это означает, что изоляция повреждена и двигатель необходимо заменить.

Горячие поверхности

В определённых рабочих условиях температура корпуса электродвигателя может превышать 70 °C.

В таких случаях на видном месте необходимо разместить предупреждающую табличку (см. рисунок ниже).

Для обычных электродвигателей Grundfos указывает только класс нагревостойкости изоляции в соответствии с IEC 62114. Электродвигатели MG/MMG/MGE относятся к классу F (т.е. они выдерживают температуры до 155 °C). В таких двигателях допускается рост температуры обмоток на 80 °С (как у класса В) В худшем случае (при температуре окружающей среды 40 °C) температура внутри двигателя достигнет 120 °C.

Температура корпуса статора тоже возрастает, но, благодаря охлаждению, не так сильно, как внутренняя температура. Рассмотрим пример: электродвигатель Grundfos мощностью 7,5 кВт, IE1, работает при температуре окружающей среды 40 °С с 100 % частотой вращения и нагрузкой.

В зависимости от того, в какой точке корпуса статора проводится измерение, температура будет в пределах от 60 до 90 °C; самые горячие точки приходятся на фланец со стороны привода.

Единственным нормативным документом по температуре поверхностей является директива ATEX 99/4/EC. В соответствии с этой директивой определять, можно или нет установить электродвигатель в условиях с взрывоопасной атмосферой, должны местные уполномоченные службы. Под взрывоопасной атмосферой подразумевается среда, содержащая газ, испарения или воспламенявшуюся пыль.

Другие факторы

Кроме температуры, на сопротивление изоляции влияет множество факторов. Влага, химикаты, масло, вибрация, абразивные частицы и механическое истирание в результате частых пусков/остановов,— всё перечисленное сокращает ресурс изоляции.

В некоторых областях применения, если есть возможность точно определить условия рабочей среды и нагрузки электродвигателя, можно использовать соответствующие средства защиты обмотки, чтобы обеспечить требуемый ресурс электродвигателя, несмотря на негативное влияние внешних факторов.

Подшипники и смазка

При монтаже электродвигателя следует обратить внимание на периодичность повторной смазки подшипников. Обычно информация о том, как часто она требуется, приведена в отдельной бирке, расположенной на крышке вентилятора или непосредственно в фирменной табличке электродвигателя.

Все стандартные электродвигатели в насосах Grundfos типоразмера 160 и больше оснащены подшипниками, которые необходимо периодически смазывать. Электродвигатели типоразмера меньше 160 оборудованы необслуживаемыми подшипниками.

Обычно информация о том, как часто требуется повторная смазка, приведена в отдельной бирке, расположенной на крышке вентилятора или непосредственно в фирменной табличке электродвигателя

Регулирование взаимного положения валов насоса и электродвигателя

Когда насосный агрегат поставляется с завода в сборке, полумуфты уже точно сцентрированы за счет тонких прокладок, установленных под опорными поверхностями насоса и электродвигателя, как того требуют технические условия.

Соосность валов насоса и электродвигателя может быть нарушена в процессе транспортировки. В любом случае соосность необходимо проверить после установки насоса на месте эксплуатации.

Чтобы откорректировать соосность, используйте тонкие регулировочные прокладки, устанавливаемые под опорную поверхность насоса или электродвигателя. Убедитесь, что регулировка выполнена корректно. Правильное взаимное положение электродвигателя и насоса увеличивает рабочий ресурс муфты, подшипников и торцевых уплотнений.

Проверьте окончательную центровку, когда насос достигнет своей рабочей температуры в нормальных условиях эксплуатации.

Как проводить регулирование взаимного положения

Наилучшим способом регулировки взаимного положения является использование индикатора с круговой шкалой, который кладут на каждую полумуфту, при этом результаты считываются как радиально, так и по оси. Вал медленно вращают, замеряя отклонения. Значение на индикаторе не должно превышать ±0,1 мм.

Квалифицированный слесарь может выставить соосность с помощью щупа для измерения зазоров и стальной линейки, при условии, что муфты не имеют дефектов и отцентрованы. Отклонение измерений по 4-м точкам не должно превышать 0,03 мм.

При регулировании/выравнивании взаимного положения очень важно учитывать влияние повышения температуры электродвигателя и приводного механизма. Расширение связанных между собой механизмов может изменить их соосность/взаимное положение валов во время работы электродвигателя. После того как будет точно выставлено взаимное положение всего агрегата (электродвигатель и основания), необходимо зафиксировать электродвигатель болтами. Для выполнения регулировки взаимного положения и проверки используются также инструменты с видимым лазерным лучом.

Что нужно знать об основании/ фундаменте и гашении вибрации

Для того чтобы достичь оптимального режима работы и сократить до минимума шумы и вибрацию, необходимо продумать систему гашения вибрации насоса в конкретных ситуациях. В принципе, она всегда необходима при работе насосов с электродвигателями мощностью больше 7,5 кВт.

Но электродвигатели меньшей мощности также вызывают нежелательные шумы и вибрацию. Шум и вибрация появляются в результате вращения электродвигателя и насоса, а также могут быть вызваны течением жидкости в трубопроводе и соединениях. Влияние на окружающую среду — субъективно и зависит от правильности монтажа и состояния системы.

Насос должен устанавливаться на ровное, жёсткое основание/фундамент. Оптимальным решением является бетонный фундамент.

Опытным путем было определено, что вес бетонного основания должен быть в полтора раза больше веса насоса, чтобы обеспечить гашение вибрации. Основание должно быть со всех четырёх сторон на 100-200 мм больше плиты-основания.

Чтобы вибрация не передавалась на здание или на трубопровод, рекомендуется установить правильно рассчитанные виброкомпенсаторы и вибровставки. Выбор компенсатора вибрации зависит от типа установки. Неправильно подобранный компенсатор в некоторых случаях увеличивает уровень вибрации. Поэтому подбирать компенсаторы вибрации должен опытный инженер-проектировщик.

Если насос смонтирован на основании с виброкомпенсаторами, вибровставки тоже должны быть установлены. Это позволяет исключить передачу усилий на фланцы насоса.

Если электродвигатели со шпоночной канавкой используются в насосах в соединении с гладким валом, например в насосах Grundfos CR, шпоночная канавка ДОЛЖНА БЫТЬ заполнена полушпонкой. В противном случае уровень вибрации превысит рекомендованный уровень, а, следовательно, уменьшится ресурс подшипников и торцевого уплотнения вала.

Что следует знать о температуре окружающей среды и высоте установки над уровнем моря

При установке электродвигателя следует учитывать такие важные факторы, как температура окружающей среды и высота установки над уровнем моря. Фактически оба эти фактора влияют на срок службы подшипников и изоляционной системы.

Далее представлено краткое описание того, что следует знать о температуре окружающей среды при установке электродвигателя.

• Электродвигатель, сконструированный в соответствии со стандартом IEC 60034-1, должен отвечать требованиям по классу нагревостойкости изоляции при температуре окружающей среды в диапазоне от -15 до +40 °C.
• Если температурные условия эксплуатации электродвигателя меняются и выходят за пределы диапазона от -15 до +40 °C. Выходная мощность будет снижена, следовательно необходимо выбрать более мощный электродвигатель. Для электродвигателей IE3 при номинальной выходной мощности, приемлема температура окружающей среды, равная 60 °C.
• Если электродвигатель работает при температуре окружающей среды, превышающей 40 °C, срок службы смазки подшипников может сократиться и потребуется их замена или более частая смазка.

Что касается высоты установки над уровнем моря, нужно помнить следующее:

• Электродвигатель может работать со 100 % нагрузкой, если он установлен на высоте до 1000 м над уровнем моря.
• Если электродвигатель установлен на высоте, превышающей 1000 м над уровнем моря, необходимо уменьшить номинальную нагрузку двигателя, так как в этих условиях плотность воздуха ниже и, следовательно, более низкая охлаждающая способность. Смотрите пример на иллюстрации справа.

Применительно к электродвигателю IE1 нагрузку следует уменьшить до 88 % в случае установки двигателя на высоте 3500 м над уровнем моря. Или выбрать двигатель с запасом по мощности.

Ключевой составляющей ресурса электродвигателя является прочность изоляционной системы. Кроме вибрации, влажности, химического воздействия окружающей среды и других факторов, сокращающих ресурс, ключевым моментом для изоляции и ресурса электродвигателя является максимальная температура, которую выдерживает изоляционная система, и предельные температуры для компонентов системы.

Опытным путём было установлено, что ресурс изоляции будет удваиваться с каждыми 10 градусами неиспользованного температурного диапазона. Например: если электродвигатель с изоляцией класса F (155 °C) рассчитан на работу при суммарной максимальной температуре 120 °С (класс B) неиспользованный диапазон составит 35 °C. Этот дополнительный запас повысит предполагаемый ресурс изоляции электродвигателя с 50 000 часов до 400 000 часов.

Электродвигатели IE3 предназначены для работы при температуре окружающей среды до 60 °C. Если электродвигатель эксплуатируется с неполной нагрузкой, температура внутри него будет ниже. Следовательно, суммарная максимальная температура будет ниже, а прогнозируемый срок службы электродвигателя увеличится.

Таким же образом, если электродвигатель эксплуатируется при температуре окружающей среды ниже 40 °C, прогнозируемый срок службы электродвигателя увеличится. То же правило «десяти градусов» применимо к электродвигателям, работающим при температурах выше номинальной. В этом случае ресурс изоляции сокращается в два раза с каждыми 10 °С перегрева. Это относится и к подшипникам.

Что следует знать об охлаждении

Для охлаждения электродвигателя используется вентилятор, установленный на валу в соответствии со стандартами IEC 60034-6, IC 0141. Чтобы обеспечить охлаждение электродвигателя, следует выполнять следующие условия:

• Устанавливать двигатель так, чтобы обеспечить достаточный приток воздуха.
• Следить за тем, чтобы температура охлаждающего воздуха не превышала 40 °C.
• Поддерживать чистоту охлаждающих рёбер на поверхности корпуса, отверстий в крышке вентилятора и лопастей вентилятора.

Если насос установлен возле стены, важно, чтобы надлежащее количество охлаждающего воздуха попадало в пространство между крышкой вентилятора и стеной. Если расстояние слишком мало, количество охлаждающего воздуха сократится, и электродвигатель будет работать при более высокой температуре, что приведёт к уменьшению ресурса электродвигателя.

Потери в электродвигателе преобразуются в тепло, которое рано или поздно нагреет помещение. Чтобы температура не превысила 40 °C, необходимо поступление в помещение свежего охлаждающего воздуха.

Чаще всего для сокращения шумов электродвигатель накрывают экраном. Вследствие этого электродвигатель нагревает воздух внутри экрана.

Поэтому важно, чтобы воздух из окружающей среды проникал под экран и охлаждал электродвигатель. Иначе электродвигатель медленно нагревает воздух вокруг себя до тех пор, пока устройство тепловой защиты, встроенное в него, не отключит двигатель. Некоторые производители электродвигателей указывают, сколько воздуха нужно, чтобы охладить электродвигатель определённого типоразмера. Иллюстрация ниже является своего рода руководством по определению количества воздуха, которое требуется для охлаждения электродвигателя.

Потери в электродвигателе преобразуются в тепло. Таким образом, зная КПД электродвигателя, можно предположить, сколько тепла он выделяет.

Для расчета требующегося притока воздуха в помещение, где установлены электродвигатель и насос, используется следующая формула:

Давайте рассмотрим пример с электродвигателем, имеющим следующие характеристики:

• Электродвигатель MG Grundfos мощностью 4 кВт.
• КПД электродвигателя 86 %.

Электродвигатель установлен в помещении и выделяет следующее количество тепла (кВт) при полной нагрузке:

Температура окружающей среды в помещении должна быть ниже 40 °C. Температура наружного воздуха -20 °C, таким образом, разница в температуре 20 K (ΔТ). Теперь можно рассчитать объем воздуха для охлаждения помещения.

Требуется в час 93 м³ охлаждающего воздуха с разностью температур в 20 К, чтобы температура в помещении не опускалась ниже 40 °C.

Данная информация необходима для того, чтобы определить размер вентиляционной системы.

Как поддерживать влажность воздуха

Если электродвигатель установлен в среде с высокой влажностью воздуха, в электродвигателе образуется конденсат. Выделяют два вида конденсации: медленную и быструю. Медленная конденсация является результатом влияния низких ночных температур, быстрая — результат резкого охлаждения из-за солнечного тепла и последующих осадков.

Электродвигатели Grundfos MG и MMG имеют защиту IP 55 и могут эксплуатироваться в условиях с постоянной относительной влажностью 85 % при 25 °C. Возможна кратковременная эксплуатация данных электродвигателей в условиях, когда относительная влажность воздуха составляет 95 % при 40 °C. Если влажность воздуха постоянно высокая, выше 85 % относительной влажности, дренажное отверстие во фланце электродвигателя должно быть открыто. При открытом дренажном отверстии класс пылевлагозащищённости электродвигателя меняется с IP 55 на IP 44.

Однако если класс пылевлагозащищённости электродвигателя должен остаться IP 55, так как он установлен в пыльной среде, в обмотку статора должен быть встроен антиконденсационный нагреватель. Это позволяет поддерживать постоянную температуру электродвигателя во время простоя и, тем самым, избегать появления конденсата. Если относительная влажность воздуха составляет 95-100 %, а температура окружающей среды выше 25 °C, электродвигатель должен иметь усиленную изоляцию между обмотками.

Если в среде, где установлен двигатель, есть насекомые, изоляция между обмотками должна быть изготовлена в специальном тропическом исполнении с добавлением отравляющих средств против насекомых.

Электродвигатели с тропической защитой не входят в программу Grundfos по электродвигателям. Однако Grundfos сотрудничает с производителями электродвигателей, которые могут предложить двигатели в таком исполнении.

Что следует знать об антиконденсационных нагревателях

Некоторые электродвигатели оборудованы антиконденсационными нагревателями, предотвращающими образование конденсата в течение длительного времени. Антиконденсационные нагреватели подсоединены таким образом, что они начинают работать, как только электродвигатель выключается, и останавливаются, когда электродвигатель включается снова.

В фирменной табличке электродвигателя или в клеммной коробке можно найти информацию о напряжении питания и характеристики антиконденсационных нагревателей, используемых в электродвигателе.

Защита от дождя и солнца

Если электродвигатель установлен на открытом воздухе, он должен иметь соответствующий кожух, защищающий от конденсата и осадков.

Дренажные отверстия

Электродвигатели, эксплуатируемые на открытом воздухе или в условиях повышенной влажности, а особенно электродвигатели, которые работают периодически, должны иметь дренажное отверстие. Через дренажное отверстие выводится вода, например, конденсат из корпуса статора. Все электродвигатели MG и MMG производства Grundfos имеют дренажные отверстия. Электродвигатель поставляется с завода с дренажным отверстием, плотно закрытым специальной заглушкой. После удаления заглушки, когда дренажное отверстие открыто, уровень пылевлагозащищённости электродвигателя меняется с IP 55 на IP 44.

О коррозии

Для защиты электродвигателя от коррозионных разрушений его покрывают тонким слоем краски. Красочное покрытие делится на две категории: обычное и специальное.

Обычное покрытие

Обычное покрытие — это стандартное покрытие; все электродвигатели Grundfos имеют стандартное красочное покрытие. В соответствии со стандартом DIN 600 721-2-1, например, для монтажа в помещении и на открытом воздухе. Данное покрытие подходит для применения в умеренном климате.

Специальное покрытие

Специальное покрытие наносят на электродвигатели Grundfos, изготавливаемые по специальному заказу. В соответствии со стандартом DIN 600 721-2-1, например, для монтажа на открытом воздухе в коррозионной, морской среде или среде, содержащей химические вещества. Данное покрытие подходит для применения в любой местности.

Электродвигатели морского исполнения используются в кораблях. Они разработаны специально для работы в коррозионной среде.

Что следует знать о клеммах и направлении вращения

Клеммы

Прежде чем запустить электродвигатель, убедитесь, что его вал вращается в правильном направлении. Если направление вращения неправильное его легко можно изменить. Если электродвигатель трёхфазный, Вам нужно всего лишь переставить местами два фазных кабеля. Если электродвигатель — однофазный, необходимо свериться со схемой электрических соединений в клеммной коробке. Электродвигатель имеет вентилятор, который может вращаться только в одном направлении.

Примеры направлений вращения различных насосов

Клеммная коробка

Как правило, электродвигатели изготавливаются с клеммной коробкой, установленной «на 12 часов», и кабельными вводами по обеим сторонам.

Однако некоторые электродвигатели поставляются с поворотными клеммными коробками (шаг поворота — 90 градусов). В целях безопасности неиспользуемые кабельные вводы следует заглушить.

Говоря о безопасности при обращении с клеммной коробкой электродвигателя, следует помнить следующее:

• Напряжение может поступать в клеммную коробку к нагревательным элементам или для прямого нагрева обмоток, даже если электродвигатель остановлен. Поэтому НИКОГДА не открывайте клеммную коробку, пока не отключите питание электродвигателя.
• Конденсатор однофазного электродвигателя может держать заряд, который появляется в клеммах электродвигателя, даже когда электродвигатель не работает.

Как правило, электродвигатели изготавливаются с клеммной коробкой, установленной «на 12 часов», и кабельными вводами по обеим сторонам. Однако некоторые электродвигатели поставляются с поворотными клеммными коробками.

Подключение электродвигателя

Электродвигатель может быть подсоединен несколькими способами. Самые распространённые типы соединения: 3-фазное соединение, соединение по схеме «треугольник» (Δ) и соединение по схеме «звезда» (Y).

Соединение по схеме «звезда» (Y)

Коротким замыканием клемм W2, U2 и V2 и подключением питающей сети к W1, U1 и VI, выполняется соединение по схеме «звезда» (Y).

Соединение по схеме «треугольник» (Δ)

Соединяя конец одной фазы с началом другой фазы, вы получаете подключение по схеме «треугольник» (Δ).

Колебание напряжения и частоты во время эксплуатации

Электродвигатели переменного тока предназначены для использования с питанием фиксированной частоты от источника переменного тока (автономного или через питающую электрическую сеть). Сочетания колебания напряжения с частотой классифицируются либо как зона A, либо как зона B.

В зоне А электродвигатель должен выполнять свою основную функцию. Его рабочие точки не должны обязательно полностью соответствовать номинальному напряжению и частоте, допускаются некоторые отклонения. Повышение температуры может быть выше, чем при номинальном напряжении и частоте. Электродвигатель должен выполнять свою основную функцию в зоне B, но он может иметь более значительные отклонения рабочих точек, чем в зоне A. Повышение температуры может быть выше, чем при номинальном напряжении и частоте, и скорее всего, будет больше, чем в зоне A. Работа двигателя вблизи периметра зоны В не рекомендуется.

Предельные значения напряжения и частоты для электродвигателей

В соответствии с Европейским стандартом IEC 60038, отклонение сетевого напряжения должно быть ±10 % Для номинального напряжения, поступающего к электродвигателям, стандарт EN 60034-1 допускает отклонение ±5 %.

Электродвигатели, используемые Grundfos, предназначены для работы с номинальным напряжением питающей сети в диапазоне, указанном в таблице справа. Максимальная допустимая температура изоляции определённого класса нагревостойкости не будет превышена, если в электродвигатель подаётся напряжение в пределах диапазона номинальных значений.

Когда рабочие точки двигателя находятся на границе зоны А, температура обычно поднимается выше номинального значения повышения температуры, приблизительно на 10° по Кельвину.

Как определить асимметрию напряжений и/или токов

Причину асимметрии напряжений и токов следует искать в питающей сети или в электродвигателе.

В питающей сети может быть асимметрия между фазами или искажение. Асимметрию между фазами можно определить с помощью вольтметра. Однако искажение напряжений невозможно определить с помощью цифрового вольтметра, так как среднеквадратичные значения напряжения меняются не всегда. Часто причина заключается в неисправности электродвигателя.

Проверка фаз покажет, в чем проблема: обмотках электродвигателя или в сети. Для выполнения проверки вращения фазы меняются так, чтобы электродвигатель вращался всегда в одном и том же направлении. Не забывайте фиксировать ток в фазах при каждом отдельном вращении. Если самый сильный ток перемещается с фазой во время вращения, проблема связана с питающей сетью.

С другой стороны, самый сильный ток зафиксирован на одной и той же обмотке двигателя, проблема в электродвигателе. Объяснить это можно так: или в электродвигателе другое количество обмоток, или другой искровой промежуток между ротором и статором.

Практически, неуравновешенность напряжений и токов всегда приводит к повышению рабочей температуры, сокращению срока службы электродвигателя и понижению КПД.

Асимметрия фазовых напряжений

Обычно неуравновешенность напряжений приводит к неуравновешенности токов, которая намного сильнее неуравновешенности напряжений. Соотношение между напряжением и током показано в таблице. Иногда неуравновешенность напряжений известна заранее. Тогда можно использовать схему допустимых отклонений, включённую в Европейский стандарт IEC 892. Схема представлена в иллюстрации.

Каковы предельно допустимые значения асимметрии?

Степень допустимой асимметрии зависит от ситуации. Когда электродвигатель работает, и наибольшая сила тока трёх фаз при этом ниже номинального предела нагрузки, приведённого в фирменной табличке, как правило, такой двигатель в эксплуатации безопасен. Если наибольшая сила тока фаз выше номинальных значений, данных в фирменной табличке, но не больше чем на 10 %, такой двигатель тоже безопасен в эксплуатации. Более асимметричные токи, как ни странно, наблюдаются, когда нагрузка отсутствует.

И наконец, если наибольшая сила тока трёх фаз превышает среднюю силу тока трёх фаз при работе с нагрузкой не больше, чем на 10 %, двигатель в эксплуатации безопасен.

Что делать в случае асимметрии напряжений/токов

Следует подчеркнуть, что в случае с трёхфазным электродвигателем нельзя допустить асимметрии токов. Однако, низкая степень асимметрии приемлема, если она не превышает 10 % среднего фазного тока. Более значительная асимметрия, превышающая 10 % от среднего фазного тока, сокращает срок службы электродвигателя и увеличивает расход энергии. Как следствие требуется понижение номинальных значений.

Что нужно знать о звуке

Уровень звука в системе измеряется в децибелах (дБ). Шумы — посторонние звуки. Уровень шума можно измерить так:

• Давление — L_p (па): Давление воздушных волн
• Мощность — L_W (W): Мощность звука
• Интенсивность — L_I: Мощность в м² (В статье не рассматривается)

Сравнить непосредственно эти три величины нельзя, но их можно использовать в вычислениях, основываясь на стандартах.

Результат расчета:

В Директиве Европейского Сообщества по машинному оборудованию сказано, что уровни звука указываются как давление, если они ниже 85 дБ(А), и как мощность, если они превышают 85 дБ(А). Уровень шума субъективен и зависит от возможностей слухового восприятия человека, например, молодых или пожилых людей. Поэтому упомянутые выше измерения следует учитывать в для «стандартного» уха, см. рисунок ниже. Звуковая нагрузка, называемая нагрузкой A (дБ(А)), и измерения корректируются в зависимости от частоты — в некоторых случаях она увеличивается, в других — уменьшается.

Остальные нагрузки, известные как B и C, используются для других целей, не рассматриваемых в данной статье.

Что нужно знать об измерении звука для электродвигателей

Электродвигатели Grundfos соответствуют Европейским стандартам на измерения звукового давления (Lp ) и мощности звука (Lw):

• EN ISO 3743
• EN ISO 4871
• EN ISO 11203
• EN 21683, ISO 1683

В зависимости от того, что именно вам необходимо знать при звуковом давлении (L_p ) и мощности звука (L_w), изучите следующие стандарты:

• 1. Мощность звука (Lw) измеряется в соответствии с ISO 3743-2.
• 2. Мощность звука (Lw) преобразуется в среднее звуковое давление (Lp) на расстоянии 1 м от исследуемого объекта с помощью EN ISO 11203.
• 3. К измерениям 50 и 60 Гц добавляются 3 дБ в соответствии с EN ISO 4871. Это необходимо для того, чтобы включить погрешности измерительных приборов и калибровочного оборудования, а также производственные допуски изделий.

Как правило, звуковое давление (L_p) измеряется на расстоянии 1 м от исследуемого объекта при относительном давлении 20 мкпа, что соответствует 0дБ. Мощность звука (L_w) измеряется относительно 1pW. Мощность звука (L_w) — расчётная единица, её не следует путать со звуковым давлением (L_p), даже если обе величины выражены в дБ(А).

Остальные производители электродвигателей используют такие же стандарты, но допустимо и иное.

Звуковое давление от нескольких источников звука

Звуковые давления от нескольких источников звука прибавляются в соответствии с формулой ниже.

Звуковое давление в зависимости от частоты вращения

Звуковое давление вентилятора увеличивается с частотой вращения электродвигателя.

Получающееся в результате изменение звукового давления можно оценить при помощи следующей формулы:

Дельта L_р — это изменение звукового давления, вызванное изменением частоты вращения с n1 на n2. Формула применима как для увеличения частоты вращения, так и её уменьшения.

Литература

GRUNDFOS – Электродвигатели
www.grundfos.com

• Принцип действия и устройство электрических машин переменного тока. Синхронные машины
• Обслуживание электрических машин постоянного тока
• Двигатели постоянного тока
• Генераторы постоянного тока
• Принцип действия, устройство электрических машин постоянного тока