Условия работы электроприводов в сельском хозяйстве

Виды и аппараты защит электродвигателей.

Основные аварийные режимы и их функциональные связи

Условия работы электроприводов в сельском хозяйстве

Вопросы

Аварийные режимы и средства защиты в ЭП

Лекция № 5

Число электродвигателей в сельском хозяй­стве непрерывно увеличивается. Среднестатистическое распределение электродвигателей по видам работ представлено в таблице 1. Распределение по мощности представлено в таблице 2.

Таблица 1 – Распределение электродвигателей по видам

выполняемых работ

Вид работы	Всего электродвигателей от общего их числа, %
Водоснабжение
Приготовление кормов
Дойка и первичная обработка молока
Уборка навоза
Раздача кормов
Обработка зерна
Механические мастерские, ремонтные участки
Прочие работы
ВСЕГО

Таблица 2 – Распределение электродвигателей по мощности в с.-х. производстве

Мощность электродвигателей, кВт	Всего от общего числа, %
До 0,6
0,6…1,1
1,5…2,8
3…5,5
7…13
Свыше 13
ИТОГО

Из таблицы 1 видно, что больше всего электродви­гателей используется в животноводстве (43%), а так­же в различных мастерских (30%). На производствен­ных участках, связанных с полеводством (например, таких, как пункт первичной обработки зерна), применя­ется всего 17 % электродвигателей. Условия работы указанных основных групп электродвигателей различны. Это следует учитывать при выборе способов их защиты.

В с.х. в основном применяются электродвигатели мощ­ностью 0,6... 13 кВт, а мощность большинства сельско­хозяйственных электродвигателей 1,5...5,5 кВт. Это следует учитывать при приобретении устройств защи­ты для хозяйств.

Условия эксплуатации электродвигателей в сельском хозяйстве отличаются от условий их работы в промышленности. На промышленных предприятиях большинство электродвигателей находится в нормаль­ных условиях окружающей среды и двигатели обычно оптимально загружены, напряжение трехфазной сети при этом стабильно и симметрично. Обслуживают эти электродвигатели и питающие их сети, как правило, электрики высокой квалификации.

В сельскохозяйственном производстве многие элект­родвигатели находятся в сложных условиях, они непра­вильно загружены (обычно недогружены), работают кратковременно — во многих случаях с большими пере­рывами; подведенное напряжение трехфазной сети час­то нестабильно, с переменной асимметрией, что обуслов­лено смешанным подключением одно- и трехфазных по­требителей. К тому же обслуживание электродвигате­лей и питающих внутрихозяйственных сельских элект­рических сетей находится на весьма низком уровне.

Все эти факторы отрицательно влияют на эксплуата­ционную надежность электродвигателей, применяемых в сельском хозяйстве. Поэтому, прежде чем анализи­ровать причины аварий электродвигателей, следует бо­лее подробно остановиться на условиях их работы.

Влияние условий окружающей среды. Многие техно­логические процессы в сельскохозяйственном производ­стве выполняются в тяжелых условиях окружающей среды, неблагоприятных для работы электродвигателей. Пыль на мельницах, пунктах первичной обработки зер­на и в комбикормовых цехах; большая влажность и при­сутствие агрессивных газов в животноводческих помеще­ниях; резкие колебания температуры и значительное по­нижение температуры в зимнее время на открытой тер­ритории ферм, высокая температура в котельных и зер­носушилках усложняют эксплуатацию электродвигате­лей в сельском хозяйстве.

Максимальная допустимая мощность электродвига­теля определяется по допустимой температуре статорной обмотки при температуре окружающей среды 40°С. Оче­видно, что реальная температура окружающей среды значительно влияет на допустимую мощность электро­двигателя. Влажность и агрессивные газы также нано­сят большой вред, снижая сопротивление изоляции ста­торной обмотки, вызывая окисление контактных зажи­мов и всего корпуса электродвигателя. Особенно небла­гоприятно на электродвигатели влияет среда животно­водческих помещений.

В воздухе всех животноводческих помещений образуется повышенная концентрация ам­миака, например в свинарниках она в 10 раз выше са­нитарной нормы — 20 мг/м³. Такое положение особенно опасно для электроустановок, в том числе и для элект­родвигателей. Летом в помещениях естественная вен­тиляция улучшается, в результате снижаются относи­тельная влажность и концентрация аммиака. Хотя ле­том температура в животноводческих помещениях уве­личивается, она в большинстве зон страны не превы­шает 20... 25 °С.

Отсюда следует, что электродвигатели в животновод­ческих помещениях работают при пониженной темпера­туре окружающей среды по сравнению с 40°С, поэтому они могут развивать боль­шую максимальную мощность. В то же время они на­ходятся в помещениях с химически активной средой, повышенной относительной влажностью, что разрушает изоляцию обмоток и электродвигатель в целом.

Нагрузка электродвигателей. Разнообразие сельско­хозяйственных машин определяет несходные режимы работы электродвигателей. Так, например, у электро­двигателей вентиляторов, калориферов, центробежных насосов постоянные нагрузки, и поэтому ток электродвигателей меняется только при изменении на­пряжения питания. В свою очередь, у электродвигате­лей некоторых станков в механических мастерских, пи­лорам, кормодробилок нагрузки резко переменные и частые кратковременные перегрузки. Однако электро­двигатели некоторых кормодробилок могут быть дли­тельно и опасно перегружены. Это обычно происходит при использовании дробилок для измельчения кормов, не соответствующих данному типу машины, например сырых зерен и соломы. Но если разумно уменьшить их подачу, то дробилку можно и в этом случае успешно применять. Аналогичное положение наблюдается и на пилорамах, если подача бревен выбрана неправильно.

Допустимая нагрузка электродвигателя зависит от длительности непрерывной работы и температуры окру­жающей среды, так как определяющим фактором мощ­ности является допустимая температура статорной об­мотки. Если температура обмотки превышает допусти­мую, электродвигатель выходит из строя. Если электро­двигатель работает при пониженной температуре ок­ружающей среды, то при номинальной нагрузке темпе­ратура статорной обмотки ниже допустимой. Это зна­чит, что в таких условиях электродвигатель может дли­тельно работать с перегрузкой. Так, например, в жи­вотноводческих помещениях температура обычно ниже 40°С на 20...25°С. Следо­вательно, электродвигатели без ущерба для срока службы могут постоянно работать с 25... 30 %-ной пе­регрузкой. Еще большая перегрузка разрешается для электродвигателей насосов, установленных в колодцах, и для всех электродвигателей, работающих на откры­том воздухе или в неотапливаемых помещениях в зим­нее время.

В то же время электродвигатели часто выбирают с, явно завышенной мощностью, при этом двигатели недогружены, их мощность используется недостаточно.

В результате снижаются КПД и коэффициент мощности.

В некоторых случаях электродвигатели в сельскохо­зяйственном производстве могут получать длительную опасную перегрузку, например в нориях, когда тран­спортируется слишком сырое зерно. Все это следует учитывать при определении вероятности возникновения ава­рийных режимов.

Время работы электродвигателей. Сельскохозяйст­венное производство отличается сезонностью и в основ­ном односменной работой. Поэтому электродвигатели в сельском хозяйстве сравнительно мало используются как в течение суток, так и в течение года. Время рабо­ты электродвигателей зависит от объема производства, технологии, числа работающих машин и их произво­дительности, а также от уровня электромеханизации данного технологического процесса

В хозяйствах в течение года особенно мало эксплуа­тируются электродвигатели станков в мастерских. К то­му же они обычно имеют весьма малую продолжитель­ность непрерывной работы. Напротив, электродвигате­ли на зерносушилках в период уборки зачастую рабо­тают круглосуточно, но это чаще всего бывает не более 3... 4 недель в году.

Продолжительность работы электродвигателей с ав­томатическим управлением, используемых для водоснаб­жения, зависит от потребления воды. Аналогично в за­висимости от параметров микроклимата работают элект­родвигатели некоторых калориферов и вентиляторов. Но вытяжные вентиляторы, применяемые в животноводческих помещениях, работают дли­тельное время и непрерывно.

Таким образом, электродвигатели в сельском хозяй­стве резко различаются по продолжительности непре­рывной работы в течение суток и года.

Продолжительность непрерывной работы и время соответствующих перерывов следует принимать во вни­мание при выборе защиты. Часто электродвигатели ра­ботают так кратковременно (например, для привода транспортеров навоза), что за это время температура статорной обмотки очень мало повышается, не дости­гая допустимой. Такие электродвигатели могут работать со значительными перегрузками.