Основные причины выхода из строя электродвигателей в сельском хозяйстве — это несоответствие условиям среды, неполнофазные режимы, аварийные перегрузки и недостаточный уровень эксплуатации.
Для устранения первой причины принимают следующие меры:
выпускают электродвигатели повышенной надежности;
модернизируют электродвигатели старых серий;
выносят электродвигатели за пределы влажной агрессивной среды;
включают электродвигатель в сеть через конденсаторы;
защищают электродвигатели от аварийных технологических перегрузок, заклиниваний ротора и неполнофазных режимов работы;
контролируют уровень изоляции электроустановок;
своевременно проводят техническое обслуживание и текущий ремонт электродвигателей.
Повышая надежность двигателей, заводы выпускают электродвигатели узкоспециализированного исполнения для условий сельскохозяйственного производства.
Опыт эксплуатации показывает, что в наиболее тяжелых условиях работы в животноводстве срок службы электродвигателей сельскохозяйственного исполнения и электродвигателей новой, четвертой серии общепромышленного исполнения достигает 8 лет, а второй серии общепромышленного исполнения — всего 1...2 лет.
Сопротивление изоляции электродвигателей, составляющее перед вводом их в эксплуатацию порядка 1000 МОм, снизилось за стойловый период работы у первых исполнений только до 500 МОм, а у второй серии до 0,2 МОм. В ближайшие годы электропромышленность страны практически полностью перейдет на выпуск электродвигателей только четвертой серии, в том числе и сельскохозяйственного исполнения. Таким образом, сельское хозяйство в скором времени будет оснащено электродвигателями, соответствующими тяжелым условиям среды.
Электродвигатели старых серий модернизируют при их капитальном или текущем ремонте, например, герметизируя лобовые части их обмоток при помощи компаундов. Для сохранения ремонтопригодности электродвигателей желательно применять компаунды на основе синтетического каучука, а не на основе эпоксидных смол. Опыт эксплуатации капсулированных двигателей показывает, что за стойловый период работы сопротивление изоляции их не было ниже 500 МОм. Ускоренные испытания показывают, что срок службы капсулированных электродвигателей может достигать 8 лет. Опыт эксплуатации электродвигателей показывает необходимость усиления изоляции выводных концов при помощи липкой полихлорвиниловой ленты или применения ленты и лака или капсулирования их.
Рис. 63. Схема подогрева электродвигателя емкостным током.
Электродвигатели довольно часто выносят за пределы влажной агрессивной среды. Но это мероприятие требует значительных капитальных вложений в строительство пристроек и прокладку силовых и контрольных проводок. Следует отметить, что создание микроклимата в животноводческих помещениях, необходимого для повышения продуктивности животных и птицы, не всегда облегчает работу электродвигателей. В частности, электродвигатели четвертой серии общепромышленного исполнения надежно работают в помещениях промышленных комплексов крупного рогатого скота, но ненадежны при работе на некоторых объектах свинокомплексов, например на крышных вентиляторах.
Рис 64. Схема с использованием конденсаторов для защиты от потери фазы.
В период нерабочих пауз электродвигатель включают в сеть через конденсаторы по методу академика ВАСХНИЛ Л. Г. Прищепа (рис. 63). За счет потерь в стали и в обмотке статора электродвигатель в период нерабочих пауз нагревается, и его температура на 5...10° превышает температуру окружающей среды, что препятствует проникновению внутрь изоляции электродвигателя влаги и ее агрессивных примесей. При таком подогреве электродвигателя улучшается коэффициент мощности электроустановки фермы в целом. Необходимо отметить, что при несколько завышенной, на 25...30%, мощности электродвигателя и подключении батареи конденсаторов к клеммам электродвигателя последний может не отключаться от сети в случае потери фазы и работать в режиме однофазного питания, сохраняя непрерывный технологический процесс (например, доение).
Кроме того, индивидуальные конденсаторные батареи, соединенные в звезду, можно использовать в качестве элемента реле защиты от потери фазы для двигателей, однофазный режим которых недопустим (рис. 64). Емкость фаз индивидуальных батарей конденсаторов (ИБК), соединенных треугольником, для электродвигателей единой серии основного общепромышленного исполнения мощностью до 10 кВт определяют яз следующих выражений: С= 1,3 (1+2РН); С=3 (1 + Рн); С = = 3,7 (1 + Рн); С = 3,5 (3 + РН) при частоте вращения электродвигателя соответственно 3000, 1500, 1000, 750 об/мин.
При мощности электродвигателей выше 10 кВт С=10+Ри при частоте вращения электродвигателей 3000, 1500 и 1000 об/мин и С=30+2Р„ — при 750 об/мин.
Здесь Рн измеряется в киловаттах, С — в микрофарадах.
Емкость фаз ИБК для электродвигателей исполнения А02-СХ должна быть увеличена на 35% по сравнению с определенной по приведенным выражениям. При использовании ИБК в период нерабочих пауз необходимо соблюдать особую предосторожность, так как электродвигатель, хотя и неподвижен, но находится под напряжением. Кроме того, необходимо периодически контролировать емкость ИБК, а также эффективность компенсации коэффициента мощности.
Периодичность противосыростных мероприятий зависит от места установки электрооборудования и его исполнения.
От аварийных технологических перегрузок в сельском хозяйстве применяется встроенная в обмотку температурная защита электродвигателей (УВТЗ) как общепромышленнго, так и сельскохозяйственного исполнения. Защиту устанавливают в обмотку как яри изготовлении на заводах, так и при текущем или капитальном ремонте на ремонтных предприятиях и в мастерских хозяйств.
В качестве температурных датчиков УВТЗ служат три последовательно соединенных позистора, встроенных по одному в лобовую часть каждой обмотки статора. При аварийном режиме работы электродвигателя температура его обмоток достигает недопустимого значения, при котором сопротивления термодатчиков резко возрастают, что и приводит к срабатыванию УВТЗ и отключению электродвигателя от сети * .
*Практикум по монтажу, эксплуатации и ремонту электрооборудования. А. А. Пястолов, А. А. Попков, А. А. Большаков и др.
Рис. 65. Структурная схема защитного устройства:
ФЭ — формирующий элемент; ЭС — элемент сравнения; РЭ — реагирующий элемент; ЭКП — элемент контроля перегрузок; ОУ — отключающее устройство.
Однако при недостаточно тщательном выборе терморезистора УВТЗ, который должен строго соответствовать классу нагревостойкости данного электродвигателя, происходит запаздывание работы УВТЗ и электродвигатель выходит из строя, особенно при заклинивании его ротора. Объясняется это тем, что запасенная ротором электроэнергия при его заклинивании может вызвать перегрев обмотка статора электродвигателя даже после его отключения.
В нашей стране, особенно в Прибалтике, широко применяется фазовая универсальная защита (ФУЗ), основанная на контроле амплитудных значений и фазовых сдвигов токов нагрузки фаз электродвигателя (рис. 65).
Система защиты в нормальном режиме работы электродвигателя отстраивается так, чтобы на ее выходе индуктировались две равные по значению, но сдвинутые на 90° э. д. с.
Во время аварий при появлении неполнофазных режимов или коротких замыканий нарушается симметрия фазовых соотношений трехфазной системы токов и напряжений, питающих электродвигатель.
При неполнофазных режимах работы электродвигателя угол сдвига между векторами э. д. с. становится равным 0 или 180°, а при коротких замыканиях, заклинивании ротора и перегрузках электродвигателя угол сдвига меняется произвольно в зависимости от характера и места аварии и степени перегрузки. Разбалансируется и равенство амплитудных значений э. д. с. Разбалансирование амплитудных значений и фазовых сдвигов э. д. с. служит датчиком для срабатывания защиты и отключения электродвигателя от сети.
Статистические данные показывают, что до 70% электродвигателей, работающих в сельском хозяйстве, снабжены магнитными пускателями, которые часто имеют случайные тепловые реле или вообще их не имеют. Простые меры по правильному выбору теплового реле с учетом режима работы электродвигателя, расположения его и магнитного пускателя, а также регулировка теплового режима в зависимости от температуры окружающей среды позволяет заметно снизить аварийность электродвигателей.
Для постоянного или эпизодического контроля уровня изоляции электроустановок, в том числе и электродвигателей, служат различные приборы с питанием от микробатарей или от сети, компактные, переносные, стационарные, которые можно устанавливать на отдельную электроустановку или на объект с рядом потребителей. Приборы могут работать на сигнал, например световой, о появлении которого персонал, обслуживающий рабочие машины (доярки, скотники и т. д.), информирует работников электротехнической службы. Таким образом, упрощается контроль за состоянием электроустановки, выявлением слабых ее мест и появляется возможность своевременного профилактического обслуживания электроустановок. Приборы могут срабатывать и на отключение электроустановки, сопротивление изоляции которой снизилось до предусмотренных значений, но в этом случае произойдет простой технологического оборудования.
Техническое обслуживание и текущий ремонт электродвигателей проводят в сроки, предусмотренные ППРЭсх.
