करंट ओवरलोड और इलेक्ट्रिक मोटर्स के संचालन और सेवा जीवन पर उनका प्रभाव

अतुल्यकालिक मोटर विफलताओं के विश्लेषण से पता चलता है कि उनकी विफलता का मुख्य कारण अति ताप के कारण इन्सुलेशन टूटना है।

एक विद्युत उत्पाद (उपकरण) का ओवरलोडिंग - रेटेड मूल्य से अधिक विद्युत उत्पाद (उपकरण) की शक्ति या वर्तमान के वास्तविक मूल्य से अधिक। (गोस्ट 18311-80)।

विद्युत मोटर की वाइंडिंग का ताप तापमान मोटर की तापीय विशेषताओं और पर्यावरणीय मापदंडों पर निर्भर करता है। मोटर में उत्पन्न ऊष्मा का एक हिस्सा कॉइल को गर्म करने के लिए जाता है, और बाकी पर्यावरण में छोड़ दिया जाता है। ताप क्षमता और ऊष्मा अपव्यय जैसे भौतिक मापदंडों से ताप प्रक्रिया प्रभावित होती है।

इलेक्ट्रिक मोटर और आसपास की हवा की तापीय स्थिति के आधार पर, उनके प्रभाव की डिग्री भिन्न हो सकती है।यदि मोटर और पर्यावरण के बीच तापमान का अंतर छोटा है और जारी ऊर्जा महत्वपूर्ण है, तो इसका मुख्य भाग वाइंडिंग, स्टेटर और रोटर स्टील, मोटर हाउसिंग और इसके अन्य भागों द्वारा अवशोषित किया जाता है। इन्सुलेशन के तापमान में तीव्र वृद्धि होती है... हीटिंग के साथ, हीट एक्सचेंज का प्रभाव अधिक से अधिक प्रकट होता है। प्रक्रिया उत्पन्न गर्मी और पर्यावरण को जारी गर्मी के बीच संतुलन तक पहुंचने के बाद स्थापित की जाती है।

अनुमेय मूल्य से ऊपर की धारा को बढ़ाने से तुरंत आपातकालीन स्थिति नहीं होती है... स्टेटर और रोटर को अपने चरम तापमान तक पहुंचने में कुछ समय लगता है। इसलिए, हर अतिप्रवाह पर प्रतिक्रिया करने के लिए सुरक्षा की कोई आवश्यकता नहीं है। उसे मशीन को तभी बंद करना चाहिए जब इन्सुलेशन के तेजी से खराब होने का खतरा हो।

इन्सुलेशन हीटिंग के दृष्टिकोण से, नाममात्र मूल्य से अधिक वर्तमान प्रवाह की परिमाण और अवधि का बहुत महत्व है। ये पैरामीटर मुख्य रूप से तकनीकी प्रक्रिया की प्रकृति पर निर्भर करते हैं।

तकनीकी उत्पत्ति की एक इलेक्ट्रिक मोटर का ओवरलोडिंग

चालित मशीन के शाफ्ट पर टोक़ में आवधिक वृद्धि के कारण विद्युत मोटर का ओवरलोडिंग। ऐसी मशीनों और प्रतिष्ठानों में, विद्युत मोटर की शक्ति हर समय बदलती रहती है। लंबी अवधि का निरीक्षण करना मुश्किल है, जिसके दौरान वर्तमान परिमाण में अपरिवर्तित रहता है। प्रतिरोध के अल्पकालिक बड़े क्षण समय-समय पर मोटर शाफ्ट पर दिखाई देते हैं, जिससे करंट बढ़ता है।

इस तरह के अधिभार आमतौर पर मोटर वाइंडिंग के अधिक गरम होने का कारण नहीं बनते हैं, जिनमें अपेक्षाकृत उच्च तापीय जड़ता होती है।हालांकि, पर्याप्त लंबी अवधि और बार-बार दोहराव के साथ, इलेक्ट्रिक मोटर का खतरनाक ताप… रक्षा को इन शासनों के बीच "अंतर" करना चाहिए। इसे शॉर्ट-टर्म लोड शॉक पर प्रतिक्रिया नहीं देनी चाहिए।

अन्य मशीनें अपेक्षाकृत छोटे लेकिन दीर्घकालिक अधिभार का अनुभव कर सकती हैं। मोटर वाइंडिंग धीरे-धीरे अधिकतम स्वीकार्य मूल्य के करीब तापमान तक गर्म हो जाती है। आमतौर पर, इलेक्ट्रिक मोटर में हीटिंग और छोटे ओवरकरंट्स का एक निश्चित रिजर्व होता है, कार्रवाई की अवधि के बावजूद, खतरनाक स्थिति नहीं बना सकता है। ऐसे में शटडाउन जरूरी नहीं है। इस तरह, यहाँ भी, मोटर सुरक्षा को खतरनाक और गैर-खतरनाक ओवरलोड के बीच "अंतर" करना चाहिए।

इलेक्ट्रिक मोटर का आपातकालीन अधिभार

तकनीकी उत्पत्ति के अधिभार के अपवाद के साथ, शायद आपातकालीन अधिभार जो अन्य कारणों से हुआ (बिजली आपूर्ति लाइन में क्षति, काम करने वाले उपकरणों का जाम, वोल्टेज ड्रॉप, आदि)। वे एक इंडक्शन मोटर के संचालन के विशेष तरीके बनाते हैं और सुरक्षा उपकरणों के लिए अपनी आवश्यकताओं की पेशकश करते हैं... विशिष्ट आपातकालीन मोड में एक इंडक्शन मोटर के व्यवहार पर विचार करें।

निरंतर भार के साथ निरंतर संचालन में अधिभार

इलेक्ट्रिक मोटर्स को आमतौर पर एक निश्चित पावर रिजर्व के साथ चुना जाता है। साथ ही, अधिकांश समय मशीनें लोड के तहत चल रही हैं। नतीजतन, मोटर करंट अक्सर रेटेड वैल्यू से काफी नीचे होता है। काम करने वाली मशीन में तकनीकी उल्लंघन, टूटने, जाम होने और जाम होने की स्थिति में, एक नियम के रूप में ओवरलोड होता है।

पंखे, केन्द्रापसारक पंप, कन्वेयर बेल्ट और स्क्रू जैसी मशीनों में एक शांत, स्थिर या थोड़ा भिन्न भार होता है।भौतिक प्रवाह में अल्पकालिक परिवर्तन का विद्युत मोटर के ताप पर व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। उन्हें नजरअंदाज किया जा सकता है। यह एक और मामला है अगर सामान्य कामकाजी परिस्थितियों का उल्लंघन लंबे समय तक रहता है।

अधिकांश इलेक्ट्रिक ड्राइव में एक निश्चित पावर रिजर्व होता है। मैकेनिकल ओवरलोड मुख्य रूप से मशीन के पुर्जों को नुकसान पहुंचाते हैं। उनकी घटना की यादृच्छिक प्रकृति को देखते हुए, यह निश्चित नहीं हो सकता है कि कुछ परिस्थितियों में विद्युत मोटर भी अतिभारित होगी। उदाहरण के लिए, यह स्क्रू मोटर्स के साथ हो सकता है। परिवहन सामग्री (नमी, कण आकार, आदि) के भौतिक और यांत्रिक गुणों में परिवर्तन इसे स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक शक्ति में तुरंत परिलक्षित होते हैं। ओवरलोड के कारण वाइंडिंग के खतरनाक ओवरहीटिंग की स्थिति में सुरक्षा को इलेक्ट्रिक मोटर को बंद कर देना चाहिए।

इन्सुलेशन पर दीर्घकालिक अतिप्रवाह के प्रभाव के दृष्टिकोण से, दो प्रकार के अधिभार को प्रतिष्ठित किया जाना चाहिए: अपेक्षाकृत छोटा (50% तक) और बड़ा (50% से अधिक)।

पूर्व का प्रभाव तुरंत नहीं, बल्कि धीरे-धीरे प्रकट होता है, जबकि बाद के प्रभाव थोड़े समय के बाद दिखाई देते हैं। यदि अनुमेय मान से ऊपर का तापमान छोटा है, तो इन्सुलेशन की उम्र बढ़ने धीरे-धीरे होती है। इन्सुलेट सामग्री की संरचना में छोटे परिवर्तन धीरे-धीरे जमा होते हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, उम्र बढ़ने की प्रक्रिया में काफी तेजी आती है।

मुझे लगता है कि प्रत्येक 8 - 10 ° C के लिए अनुमेय से अधिक गर्म होने से मोटर वाइंडिंग के इन्सुलेशन का सेवा जीवन आधा हो जाता है।इसलिए, 40 डिग्री सेल्सियस से अधिक गरम करने से इन्सुलेशन का जीवन 32 गुना कम हो जाता है! हालांकि यह बहुत है, यह कई महीनों के काम के बाद दिखाई देता है।

उच्च अधिभार (50% से अधिक) पर, उच्च तापमान के प्रभाव में इन्सुलेशन जल्दी से ढह जाता है।

हीटिंग प्रक्रिया का विश्लेषण करने के लिए, हम एक सरलीकृत इंजन मॉडल का उपयोग करेंगे। वर्तमान में वृद्धि से परिवर्तनीय हानियों में वृद्धि होती है। कुण्डली गर्म होने लगती है। इन्सुलेशन तापमान चित्र में ग्राफ के अनुसार बदलता है। स्थिर अवस्था तापमान वृद्धि की दर वर्तमान के परिमाण पर निर्भर करती है।

ओवरलोड होने के कुछ समय बाद, वाइंडिंग्स का तापमान इन्सुलेशन के दिए गए वर्ग के लिए अनुमेय मान तक पहुँच जाता है। उच्च जी-बलों पर यह छोटा होगा, कम जी-बलों पर यह लंबा होगा। इस प्रकार, प्रत्येक अधिभार मूल्य का अपना स्वीकार्य समय होगा जिसे अलग करने के लिए सुरक्षित माना जा सकता है।

इसके परिमाण पर अधिभार की अनुमेय अवधि की निर्भरता को कहा जाता है विद्युत मोटर की अधिभार विशेषता... थर्मोफिजिकल गुण विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रिक मोटर्स कुछ अंतर हैं और उनकी विशेषताएं भी भिन्न हैं। इन विशेषताओं में से एक को एक ठोस रेखा के साथ चित्र में दिखाया गया है।

मोटर अधिभार विशेषता (ठोस रेखा) और वांछित सुरक्षा विशेषता (धराशायी रेखा)

दी गई विशेषताओं से, हम मुख्य आवश्यकताओं में से एक तैयार कर सकते हैं वर्तमान-निर्भर अधिभार संरक्षण के लिए… इसे अधिभार के परिमाण के आधार पर उठाया जाना चाहिए।यह गैर-खतरनाक करंट स्पाइक्स के साथ झूठे अलार्म को बाहर करना संभव बनाता है, उदाहरण के लिए जब इंजन चालू होता है। संरक्षण केवल तभी काम करना चाहिए जब यह अस्वीकार्य वर्तमान मूल्यों और इसके प्रवाह की अवधि के क्षेत्र में आता है। इसकी वांछित विशेषता, जो धराशायी रेखा के साथ चित्र में दिखाई गई है, हमेशा मोटर की अधिभार विशेषता से नीचे होनी चाहिए।

सुरक्षा का संचालन कई कारकों (सेटिंग्स की अशुद्धि, मापदंडों के बिखरने आदि) से प्रभावित होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया समय के औसत मूल्यों से विचलन देखा जाता है। इसलिए, ग्राफ पर धराशायी रेखा को किसी प्रकार की औसत विशेषता के रूप में देखा जाना चाहिए। यादृच्छिक कारकों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप विशेषताओं को पार नहीं करने के लिए, जिससे इंजन की गलत रोकथाम हो जाएगी, एक निश्चित मार्जिन प्रदान करना आवश्यक है। वास्तव में, किसी को एक अलग विशेषता के साथ नहीं, बल्कि सुरक्षा के प्रतिक्रिया समय के वितरण को ध्यान में रखते हुए एक सुरक्षात्मक क्षेत्र के साथ काम करना चाहिए।

सटीक मोटर सुरक्षा क्रियाओं के संदर्भ में, यह वांछनीय है कि दोनों विशेषताएँ एक-दूसरे के यथासंभव निकट हों। इससे स्वीकार्य ओवरलोड के करीब अनावश्यक ट्रिपिंग से बचा जा सकेगा। हालाँकि, यदि दोनों विशेषताओं का एक बड़ा प्रसार है, तो इसे प्राप्त नहीं किया जा सकता है। परिकलित मापदंडों से यादृच्छिक विचलन के मामले में अस्वीकार्य वर्तमान मूल्यों के क्षेत्र में नहीं आने के लिए, एक निश्चित मार्जिन प्रदान करना आवश्यक है।

उनके पारस्परिक क्रॉसिंग को बाहर करने के लिए सुरक्षात्मक विशेषता मोटर की अधिभार विशेषता से एक निश्चित दूरी पर स्थित होनी चाहिए।लेकिन इससे मोटर सुरक्षा कार्रवाई की सटीकता का नुकसान होता है।

नाममात्र मूल्य के करीब धाराओं के क्षेत्र में एक अनिश्चितता क्षेत्र प्रकट होता है। इस क्षेत्र में प्रवेश करते समय, यह निश्चित रूप से कहना असंभव है कि सुरक्षा काम करेगी या नहीं।

में यह कमी अनुपस्थित है घुमावदार तापमान के आधार पर सुरक्षा संचालन... ओवरकुरेंट सुरक्षा के विपरीत, यह इन्सुलेशन की उम्र बढ़ने के कारण, इसके हीटिंग के आधार पर कार्य करता है। जब वाइंडिंग के लिए खतरनाक तापमान पहुँच जाता है, तो यह मोटर को बंद कर देता है, भले ही हीटिंग का कारण कुछ भी हो। यह तापमान से सुरक्षा के मुख्य लाभों में से एक है।

हालांकि, ओवरकुरेंट सुरक्षा की कमी को अतिरंजित नहीं किया जाना चाहिए। तथ्य यह है कि मोटर्स के पास एक निश्चित वर्तमान रिजर्व है। मोटर का रेटेड करंट हमेशा उस करंट से कम होता है जिस पर वाइंडिंग का तापमान अनुमेय मान तक पहुँच जाता है। यह स्थापित है, आर्थिक गणना द्वारा निर्देशित है। इसलिए, रेटेड लोड पर, मोटर वाइंडिंग का तापमान अनुमेय मान से कम है। इसके कारण इंजन का एक थर्मल रिजर्व बनता है, जो कुछ हद तक कमी की भरपाई करता है थर्मल रिले.

कई कारक जिन पर इन्सुलेशन की तापीय स्थिति निर्भर करती है, उनमें यादृच्छिक विचलन होते हैं। इस संबंध में, विशेषताओं का विवरण हमेशा वांछित परिणाम नहीं देता है।

चर निरंतर संचालन में अधिभार

कुछ कार्यकारी निकायों और तंत्र भार पैदा करते हैं जो एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होते हैं, जैसे कुचलने, पीसने और अन्य समान कार्यों में। यहां, समय-समय पर ओवरलोड अंडरलोड के साथ निष्क्रिय हो जाते हैं।करंट में कोई भी वृद्धि, अलग से लेने पर, तापमान में खतरनाक वृद्धि नहीं होती है। हालांकि, अगर बहुत सारे हैं और वे अक्सर दोहराए जाते हैं, तो इन्सुलेशन पर बढ़े हुए तापमान का प्रभाव जल्दी जमा होता है।

एक चर भार पर विद्युत मोटर की ताप प्रक्रिया एक स्थिर या थोड़े परिवर्तनशील भार पर ताप प्रक्रिया से भिन्न होती है। अंतर तापमान परिवर्तन के दौरान और मशीन के अलग-अलग हिस्सों को गर्म करने की प्रकृति दोनों में प्रकट होता है।

जैसे-जैसे भार बदलता है, वैसे-वैसे कुंडलियों का तापमान भी बदलता है। इंजन की थर्मल जड़ता के कारण, तापमान में उतार-चढ़ाव कम व्यापक होता है। लोडिंग की पर्याप्त उच्च आवृत्ति पर, वाइंडिंग्स का तापमान व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तित माना जा सकता है। यह निरंतर लोड के साथ निरंतर संचालन के बराबर होगा। कम आवृत्ति पर (हर्ट्ज और कम के सौवें क्रम के क्रम में) तापमान में उतार-चढ़ाव ध्यान देने योग्य हो जाता है। वाइंडिंग के आवधिक ओवरहीटिंग से इन्सुलेशन का जीवन छोटा हो सकता है।

कम आवृत्ति पर बड़े भार में उतार-चढ़ाव के साथ, मोटर लगातार एक क्षणिक प्रक्रिया में होती है। लोड में उतार-चढ़ाव के बाद इसके कॉइल का तापमान बदल जाता है। चूँकि मशीन के अलग-अलग हिस्सों में अलग-अलग थर्मोफिजिकल पैरामीटर होते हैं, उनमें से प्रत्येक अपने तरीके से गर्म होता है।

चर भार के तहत थर्मल यात्रियों का कोर्स एक जटिल घटना है और हमेशा गणना के अधीन नहीं होता है। इसलिए, किसी भी समय बहने वाली धारा से मोटर वाइंडिंग के तापमान का अनुमान नहीं लगाया जा सकता है। इस तथ्य के कारण कि इलेक्ट्रिक मोटर के अलग-अलग हिस्सों को अलग-अलग तरीकों से गर्म किया जाता है, इलेक्ट्रिक मोटर में गर्मी एक हिस्से से दूसरे हिस्से में जाती है।यह भी संभव है कि इलेक्ट्रिक मोटर को बंद करने के बाद, रोटर द्वारा आपूर्ति की गई गर्मी के कारण स्टेटर वाइंडिंग्स का तापमान बढ़ जाएगा। इस प्रकार, वर्तमान का परिमाण इन्सुलेशन के ताप की डिग्री को प्रतिबिंबित नहीं कर सकता है। यह भी ध्यान में रखा जाना चाहिए कि कुछ मोड में रोटर अधिक तीव्रता से गर्म होगा और स्टेटर से कम ठंडा होगा।

गर्मी हस्तांतरण प्रक्रियाओं की जटिलता मोटर के हीटिंग को नियंत्रित करना मुश्किल बनाती है... यहां तक ​​​​कि वाइंडिंग के तापमान का प्रत्यक्ष माप भी कुछ शर्तों के तहत त्रुटि दे सकता है। तथ्य यह है कि अस्थिर ताप प्रक्रियाओं में, मशीन के विभिन्न भागों का ताप तापमान भिन्न हो सकता है, और एक समय में माप सही तस्वीर नहीं दे सकता है। हालांकि, कॉइल तापमान माप अन्य तरीकों की तुलना में अधिक सटीक है।

आवधिक कार्य संरक्षण की कार्रवाई के दृष्टिकोण से सबसे प्रतिकूल कहा जा सकता है। काम में आवधिक समावेशन का अर्थ है अल्पकालिक मोटर अधिभार की संभावना। इस मामले में, अधिभार का परिमाण वाइंडिंग्स को गर्म करने की स्थिति से सीमित होना चाहिए, जो अनुमेय मूल्य से अधिक नहीं है।

कॉइल की हीटिंग स्थिति की सुरक्षा "निगरानी" को संबंधित संकेत प्राप्त करना चाहिए। चूँकि वर्तमान और तापमान क्षणिक परिस्थितियों में एक दूसरे के अनुरूप नहीं हो सकते हैं, वर्तमान माप पर आधारित सुरक्षा अपनी भूमिका ठीक से नहीं निभा सकती है।