发表于:2010-02-26 12:54:28
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摘要:电动机的广泛应用对农业生产和农村经济的发展起着重要的作用。然而,烧毁电机的情况是困扰农民用户的一大难题。解决这一难题的关键,除了使用中进行必要的技术保护外,正确的技术维护和使用是行之有效的。为保证农用电动机的安全运行从农用电动机的选型、起动、节能及维护四个方面进行了阐述。
关键词:电动机;选型;起动;节能;维护
中图分类号:TM343 文献标识码:A 文童编号:1004—7018(2010)01—0067—04
O引 言
电动机是农用机械中最常用的动力之一,因此,电动机的安全运行是保证农用机械正常工作的基本条件。农用电机与工业用电机在工作原理上无本质性区别,但农用电机与工业用电机的使用环境有一定的差别。农村配电变压器容量较小,供电线路一般较长,由于线路有阻抗,电机端电压往往低于额定电压。另外,农用电机使用位置不固定,要根据需要而移动位置,重新接线,不经常使用但使用时连续运行时间较长等特点。鉴于此,笔者从农用电动机的选型、起动、节能及维护四个方面来阐述农用电动机的正确合理使用。
1电动机选型
1.1合理选择电动机的功率
农用机械用电动机功率的大小是根据生产机械的需要所确定的。如果容量过大,使电动机轻载,会使投资费用增大,运行费用增加,很不经济;如果电动机额定功率选得较小,电动机的绝缘就会因过热而损坏,甚至烧毁。因此,可按以下要求确定电动机的功率:若农业生产机械与电动机之间是直接传动,则所选电动机的功率应是被拖动机械功率的1~1.l倍;若农业机械与电动机之间是经过皮带传动,则所选电动机的功率应是被拖动机械功率的1.05~1.15倍。
1.2正确选择电动机的结构形式
农用电动机按结构形式来划分有开启式(电动机的转动部分和导电部分无专用的防护装置)、防护式(电动机对滴水、溅水、杂物进入有不同程度的防护能力)、封闭式(电动机具有封闭的外壳)、防爆式(具有专门的防爆结构)等电动机。
农用机械的工作环境千差万别,例如粉碎机械的使用环境是被粉碎的农作物如秸秆、瓜秧四处飞扬;水泵的使用环境有滴水和溅水。为了保证安全作业,必须按照工作环境选择适当的防护形式。如在恶劣环境下或户外,宜选用封闭式电动机;易燃易爆的环境,宜选用防爆式电动机;有滴水、溅水的环境,宜选用防护式电动机。
1.3正确选择农用电动机的额定电压
电动机的额定电压应与供电电网的电压一致。给三相异步电动机所加的电压在其额定电压的+百分之十…百分之五的范围内都会正常工作。农村低压电电压为220 V/380 V,因此农村用的中小型异步电动机都是低压的,额定电压为220/380 v(△/Y接法),即电网电压为220 V时电动机采用△形接法;电网电压为380 V时电动机采用Y形接法。这种电动机还有一个优点,就是可采用Y/△降压起动。当电动机的额定功率达到变压器容量的三分之一时,此电动机必须采用降压起动。需特别强调的是,在农村有三相电源的地方,宜选用三相电动机。这是因为在功率相同的条件下,三相异步电动机和单相异步电动机相比,具有体积小、重量轻、振动小、价格低等优点。
2电动机起动
电动机的起动设备技术状态的好坏直接关系到能否顺利起动:实践表明,绝大多数被烧毁的电动机都是起动不顺利造成的。如起动设备技术状态不良引发的缺相起动;接触器触头拉弧、打火而导致电压、电流大幅度改变。保持起动设备技术状态良好的措施是:经常进行检查、清洁和松动部件的紧固工作。若接触器触点不清洁,氧化烧蚀严重,则会产生接触电阻增大,引起发热、烧蚀触点,从而形成缺相运行而烧毁电机绕组;接触器吸合线圈铁心有锈蚀和灰尘,会使吸合不严而发出强烈噪声,并增大线圈电流,直至烧毁线圈。
农用电动机容量较小,起动次数少,因而对电网与电机寿命的影响都小,鉴于以上特点,应尽可能采用直接起动的方法进行起动。在不能直接起动时应优先考虑起动方法简单、设备投资少的降压起动方法。
2.1直接起动
异步电动机起动时一般规定:7.5 W以下的电动机允许直接起动7.5 kw以上时,由供电线路容量予以决定,符合下列要求的才允许直接起动。即:
式中:K为电动机起动电流与额定电流之比;PH、PN、分别为变压器容量与电动机容量。
公式经变换得到允许直接起动电动机容量:
变压器容量越大,允许起动的电机容量也越大。但是,农村输电线路较长,线路阻抗大,相当于在电动机定子绕组上串联了阻抗,从而降低了电动机的起动电压、起动电流。因此,可适当增大电机起动容量。
2.2电动机降压起动
在电动机不能采用直接起动时就必须进行降压起动。在降压起动方法中,如果电动机正常运行为△连接时,首先应考虑Y一△降压起动,这种起动方法简便,无需专门设备,只要转换定子绕组接法的一些控制电器就行,因而投资少,但起动时电动机转矩将降低为直接起动时的1/3,在电机功率不超过30kw时可采用。若电动机功率较大或正常运行为Y连接时,需要降压起动时,通常采用自耦变压器降压起动方法,但投资费用较大。
因此,可采用一种新的方法,即阻容降压起动。目前有许多电动机用电容就地补偿无功功率,只要在此补偿电路每相上串接小阻值电阻R便可进行降压起动,如图1所示。这种起动方法的控制线路与常规串电阻相同,且起动与运行时,功率因数也得以提高,电阻器的成本可降低百分之75左右,因而投资少,经济性好,很适合于农用电动机的起动。
3电动机节能
电动机的电能损耗占总电能损耗的比例最大。如何解决农用电动机电能损耗过大的问题呢?现有农用电机中,有一些是旧型号低效率的,其各种损耗大、功率因数低、浪费电能高,对这些电机可采取以下节能措施进行改进。
3.1降低电机损耗,提高电机效率
对于连续运行的电机,如果负载率达百分之60以上,每年连续运行时间在3 000 h以上,应采用高效率电机。更换高效率电机增多的费用,可在短期的节电费用中得到补偿,以后每年还可继续节省大量电费。如果考虑到一时投资较多,旧电机换下后又被闲置,可在电机修理过程中通过降低电机的各种损耗来提高电机效率。
3.2并联移相电容器、提高功率因数
异步电动机在感性负载下运行时要消耗一定的无功,使得电机的功率因数不高,如果用电容器给电机就地补偿,就能大大减少无功损耗,同时由于电容补偿后的总电流减小,使得线路的有功损耗也有所减少。通常要求补偿后的功率因数在O.92~0.96之间,如果再提高,则需更大的投资,不经济。
3.3根据负载大小改变电动机接法
农用电动机一般一机多用,农用机械需用动力机的功率大小不一。对正常运转采用三角形接法的电动机按照负载轻、重转换星形接法或三角形接法,有利于改善绕组电流,达到高效节能目的。
3.4保证电源电压对称、避免电压过低
电动机的三相电压不平衡时,电动机内产生负序磁场,形成负序电流与负序转矩,从电动机轴上吸收一部分功率并消耗在电动机内部,使输出的机械功率降低,同时,负序磁场在转子上还引起额外的损耗,使电动机总损耗增加。如果能尽量平衡电网的三相负荷,使电动机电源的三相电压对称,就能避免电动机部分额外损耗。农村电网由于供电半径过大,负荷分布不均及三相四线制低压供电系统三相负荷的不平衡等诸多因素,造成电网电压长期偏低,使得正常工作的电动机电流偏大,因而损耗增大:
3.5高效运行、科学维护
异步电动机有功损耗中的铁损(不变损耗)等于铜损(可变损耗)时效率最高,然而,此时并不是出现在额定负载处,而是小于额定负载。对于农村用得最多的中小型异步电动机来说,一般出现在约3/4额定负载处。假如我们使电动机在最高效率下运行,能量损耗就最小。
要按照《三相异步电动机经济运行标准》,对电动机及设备进行合理使用。电动机的维护与保养周期应由容量大小与使用状况及环境条件决定。农用电动机使用环境往往尘土飞扬,所以应及时清扫电动机内部和外部的灰尘、污物等,避免人为地造成电能的大量损失。
采用上述措施后,电机的运行效率和功率因数将会得到较大提高,可以达到节能效果。
4电动机维护
4.1保持电动机清洁和良好的冷却环境
在电动机的进风口处必须经常保持清洁。进风口的周围不得有尘土、油污、水渍和其它秸秆杂物,以防止这类东西吸人电机内部,形成短路介质或损伤电机绕组绝缘层,或阻断电机的通风冷却而温度升高,导致烧毁电动机。
4.2保持电动机在额定电流下工作
当电动机处于过载状态运行时,转速下降,电流增大,温度升高,绕组线圈过热。其主要原因是拖动负荷过大,电压过低或被拖动的机械卡滞等造成的;若过载时间稍长,过载电机从电网中吸收大量有功功率,电流便急剧增加,随之温度上升。高温下运行的电机,绝缘材料易老化失效而烧毁绕组线圈,这是烧毁电机的主要原因。因此,一要经常注意检查机
组传动装置是否运转灵活、可靠,随时检查、调整传动皮带松紧度,防止卡滞;二要注意作业机