При каком напряжении не рекомендуется использовать электродвигатели: Вопрос: При каком напряжении не рекомендуется использовать электродвигатели для обеспечения их долговечности? /1, п. 2.5.9/ : Смотреть ответ

В каких пределах должно поддерживаться напряжение на шинах РУ? — Мегаобучалка

Тушение электроустановок под напряжением: правила и особенности

Блог > Тушение электроустановок под напряжением

Тушение электроустановок, находящихся под напряжением до 1000 В и свыше 1000 В, отличается от противопожарных мер, предпринимаемых для других объектов. Связано это с потенциальной опасностью, необходимостью в использовании специальных тушащих средств, обеспечении безопасности при работе с легковоспламеняющимися материалами, источниками возгорания. Опасность при тушении создают перегрузки в сети, источники коротких замыканий, искрения, появления дуги.

Нюансы пожаротушения

Тушение оборудования, работающего под напряжением, требует применения специальных средств и соблюдения спецмер по безопасности. Необходимо учитывать следующие сложности:

1. При тушении необходимо учитывать особенности оборудования, наличие смазки и машинного масла, что может стать источником дополнительного возгорания.
2. При тушении турбогенераторов следует учитывать достаточно большую высоту их установки. Обычно оборудование этого типа находится в 8-10 метрах от уровня пола.
3. Следует принять меры для защиты от расплавления изоляции, повышения температуры и появления дополнительного источника задымления, возгорания.
4. При тушении следует исключить ситуации, при которых воспламенение может перекинуться на находящиеся рядом распределительные участки.
5. При ликвидации пожаров с возгоранием водорода применяются вытесняющие его вещества, то есть устраняется источник распространения пламени. Наиболее эффективными будут азотные и углекислотные огнетушители.

Все электроустановки перед тушением следует обесточить, отключив от источников питания, и заземлить. По возможности вокруг устраивается теплоизоляция для защиты остального оборудования или предпринимаются меры для предотвращения перехода пламени на соседние установки. При необходимости надо организовать отвод машинного масла и выставить преграду в виде песка. Тушение осуществляется от края участка, продвигаясь внутрь и исключая вероятность распространения пламени.

Тушащее оборудование

Для тушения пожара в электроустановках используются такие типы огнетушителей:

• порошковые;
• воздушно-пенные;
• углекислотные.

В порошковых огнетушителях активным веществом является специальный порошок в виде минеральной соли, который при распылении снижает температуру поверхности и ограничивает доступ кислорода. Такая система эффективная и безопасная, позволяющая устранить очаг возгорания в помещениях любого назначения.

Для воздушно-пенных огнетушителей используется активное тушащее вещество в виде пены, образование которой происходит механическим методов. Такие средства оптимально подходят для больших помещений, складов, ангаров.

Углекислотные огнетушители относятся к газовым, при их использовании для ликвидации возгорания подается углекислота под большим давлением. Перед началом противопожарных мер с территории объекта следует удалить всех посторонних лиц, персонал работает в масках. Преимуществом этого метода является низкая температура тушащего вещества, отсутствие негативного механического воздействия.

При ликвидации возгорания используются огнетушители нескольких видов. Их выбор зависит от типа установок: под напряжением до 1000 В и свыше 1000 В. Общие требования к подбору средств ликвидации очагов возгорания указываются в своде правил 9.13130.2009, регламентирующий порядок работ с электроустановками.

Согласно установленным правилам, порошковые и углекислотные средства не применяются для оборудования, находящегося под напряжением от 1000 В. Если электрооборудование не обесточено, то нельзя применять воздушно-пенные огнетушители. При отключении питания можно использовать средства для тушения любого типа, но с учетом особенностей помещения и риска повреждения технического оснащения объекта. Так, для небольших помещений с площадью до 40 кв. м. не применяются углекислотные и порошковые средства.

Особенности тушения электропроводки

При возгораниях проводки наиболее частыми причинами являются:

• короткое замыкание с повышением температуры и воспламенением изоляции с окружающими материалами;
• естественное старение слоя изоляции;
• механические и другие повреждения;
• неправильное обслуживание;
• отсутствие УЗО;
• ошибки проектирования.

При тушении следует обесточить объект при помощи механического разрыва, при помощи инструментов или выключателей. Для тушения кабельных электросетей применяются любые типы средств, кроме пенных, подручные материалы (грунт, песок, в некоторых случаях используется вода). Если объект обесточить нет возможности, применяются следующие способы:

• углекислотными тушащими средствами при напряжении, достигающем до 1000 В, расстояние – не меньше 1 метра;
• порошковыми средствами (при значении напряжения до 1000 В, расстояние любое).

Не допускается применение пенных веществ, есть высокий риск сплавления пены и слоя изоляции проводки. Если питание объекта не отключено, также не применяются водяные методы тушения.

Тушение электроустановок

Электрооборудование промышленного типа оснащается автоматическими установками, срабатывающими при превышении предельных значений различных параметров (температура, задымленность и другие). Если такой системы нет, оборудование необходимо обесточить, используя для тушения огнетушители различного типа. Для объекта под напряжением, значение которого не превышает 1000 В, применяются порошковые и углекислотные тушащие вещества (при длине струи от 3 метров и при содержании в тушащем веществе углекислого газа до 0,006%).

Особенности тушения электрощитовой

Перед тушением необходимо обесточить объект, полностью отключив питание для распределительного шкафа или щита. Для тушения можно использовать огнетушители разного типа, но, если выключить питание не удается, необходимо применять только порошковые и углекислотные. Порошковые не рекомендуется применять, если есть риск повреждения другого оборудования, так как тушащее вещество сплавляется с такими поверхностями, выводя установки из строя. Тушение электроустановок под напряжением водой не применяется вообще.

Преимущества газового пожаротушения электрооборудования под напряжением

При необходимости можно оснастить помещения, где используются электрооборудование или сами электроустановки автоматическими газовыми системами пожаротушения (принцип работы газового пожаротушения). К преимуществу последних можно отнести полностью автоматическую работу, отсутствие необходимости обесточивать оборудования и полное отсутствие какого-либо вреда для оборудования в процессе его тушения.

В настоящее время системы газового пожаротушения активно применяют серверных комнатах и центрах обработки данных. Примеры выпускаемых модулей газового пожаротушения смотрите по ссылке.

Что относится к первичным средствам пожаротушения и правила пользоваться ими?

Газовое пожаротушение в архивах: требования, нормы, выбор

Максимумы и минимумы напряжения двигателя

Экономические потери от преждевременного отказа двигателя опустошительны. В большинстве случаев цена самого мотора мизерна по сравнению со стоимостью внеплановых остановок процессов. Как высокое, так и низкое напряжение могут привести к преждевременному выходу двигателя из строя, равно как и дисбаланс напряжения. Здесь мы рассмотрим влияние низкого и высокого напряжения на двигатели и связанные с этим изменения производительности, которые можно ожидать при использовании напряжений, отличных от указанных на паспортной табличке.

Последствия низкого напряжения

Когда на двигатель подается напряжение ниже указанного на паспортной табличке, некоторые характеристики двигателя изменятся незначительно, а другие резко. Чтобы приводить в действие фиксированную механическую нагрузку, подключенную к валу, двигатель должен потреблять фиксированную мощность из сети. Количество энергии, потребляемой двигателем, имеет грубую корреляцию с напряжением x током (амперы). Таким образом, когда напряжение становится низким, ток должен увеличиваться, чтобы обеспечить такое же количество энергии. Увеличение тока представляет опасность для двигателя только в том случае, если этот ток превышает номинальный ток, указанный на паспортной табличке двигателя. Когда сила тока превышает номинал, указанный на паспортной табличке, в двигателе начинает накапливаться тепло. Без своевременной коррекции это тепло приведет к повреждению двигателя. Чем больше тепла и чем дольше его воздействие, тем больше повреждений мотора.

Существующая нагрузка является основным фактором, влияющим на то, насколько сильно может снизиться напряжение питания двигателя. Например, давайте посмотрим на двигатель, который несет легкую нагрузку. Если напряжение уменьшается, ток будет увеличиваться примерно в той же пропорции, в которой уменьшается напряжение. Другими словами, снижение напряжения на 10% приведет к увеличению силы тока на 10%. Это не повредит двигатель, если ток останется ниже значения, указанного на паспортной табличке.

А что, если у этого двигателя большая нагрузка? В этом случае у вас уже есть высокое потребление тока, поэтому напряжение уже ниже, чем было бы без нагрузки. Вы даже можете быть близки к нижнему пределу напряжения, указанному на паспортной табличке. Когда у вас есть снижение напряжения, ток возрастет до нового значения, которое может превысить номинальный ток при полной нагрузке.

Низкое напряжение может привести к перегреву, сокращению срока службы, снижению пусковой способности и уменьшению крутящего момента при подтягивании и вытягивании. Пусковой момент, пусковой момент и пусковой момент асинхронных двигателей изменяются в зависимости от квадрата приложенного напряжения. Таким образом, снижение напряжения на 10 % по сравнению с паспортным (от 100 % до 90 %, от 230 В до 207 В) снизит пусковой момент, момент подтягивания и момент отрыва в 0,9 x 0,9 раза. Результирующие значения будут составлять 81% от значений полного напряжения. При напряжении 80 % результат будет 0,8 x 0,8, или значение 64 % от полного значения напряжения. Во что это выливается в реальной жизни? Что ж, теперь вы можете понять, почему трудно запустить «трудно запускаемые» нагрузки, если напряжение оказывается низким. Точно так же крутящий момент двигателя будет намного ниже, чем при нормальном напряжении.

На малонагруженных двигателях с легкими пусковыми нагрузками снижение напряжения не окажет заметного эффекта, за исключением того, что оно может помочь снизить потери при малой нагрузке и повысить эффективность в этих условиях. Это принцип, лежащий в основе некоторого дополнительного оборудования, целью которого является повышение эффективности.

Воздействие высокого напряжения

Люди часто делают предположение, что, поскольку низкое напряжение увеличивает потребление тока двигателями, высокое напряжение должно снижать потребление тока и нагрев двигателя. Это не тот случай. Высокое напряжение на двигателе приводит к насыщению магнитной части двигателя. Это приводит к тому, что двигатель потребляет чрезмерный ток, пытаясь намагнитить железо за пределы точки, в которой намагничивание целесообразно.

Двигатели допускают определенное изменение напряжения выше расчетного. Однако превышение расчетного напряжения приведет к увеличению силы тока с соответствующим увеличением нагрева и сокращением срока службы двигателя.

Например, производители ранее рассчитывали двигатели на 220/440 В с диапазоном допуска 510 %. Таким образом, диапазон напряжения, который они могут выдержать на высоковольтных соединениях, составляет от 396 до 484 В. Несмотря на то, что это так называемый диапазон допустимых отклонений, наилучшие характеристики достигаются при номинальном напряжении. Крайние концы (высокие или низкие) создают ненужную нагрузку на двигатель.

Оставайтесь в диапазоне

Не попадайтесь в ловушку, думая, что с вами все в порядке, только потому, что напряжение питания попадает в эти допустимые пределы. Назначение этих диапазонов состоит в том, чтобы приспособиться к нормальным колебаниям напряжения станции от часа к часу. Непрерывная эксплуатация как в крайнем, так и в крайнем нижнем положении сократит срок службы двигателя.

Такая чувствительность к напряжению характерна не только для двигателей. На самом деле колебания напряжения влияют на другие магнитные устройства аналогичным образом. Соленоиды и катушки, которые вы найдете в реле и пускателях, лучше переносят низкое напряжение, чем высокое. Это также относится к балластам в люминесцентных, ртутных и натриевых светильниках высокого давления. И это верно для трансформаторов всех типов. Лампы накаливания особенно чувствительны к высокому напряжению. Увеличение напряжения на 5% приводит к сокращению срока службы лампы на 50%. Увеличение напряжения на 10% сверх номинального снижает срок службы лампы накаливания на 70%.

В целом, для оборудования определенно лучше, если вы измените отводы на входных трансформаторах, чтобы оптимизировать напряжение на заводе до уровня, близкого к номиналу оборудования. На старых установках вам, возможно, придется пойти на некоторые компромиссы из-за различий в стандартах для старых двигателей (220/440 В) и новых стандартов «Т-образной рамы» (230/460 В). Напряжение в середине этих двух напряжений (примерно 225 В или 450 В), как правило, обеспечивает наилучшие общие характеристики. Высокое напряжение всегда будет иметь тенденцию к снижению коэффициента мощности, что приведет к увеличению потерь в системе. Это приводит к более высоким эксплуатационным расходам на оборудование и систему.

Стандартный Рисунок (найденный во многих книгах по двигателям) иллюстрирует общее влияние высокого и низкого напряжения на работу двигателей с Т-образной рамой. Этот график широко используется в различных справочных материалах, но он является лишь репрезентативным и не дает точной информации, применимой ко всем двигателям. Вместо этого он представляет только один тип двигателя с множеством вариаций от одной конструкции двигателя к другой. Например, самая низкая точка на линии усилителя полной нагрузки не всегда возникает при напряжении, превышающем номинальное на 21/2%. На некоторых двигателях это может произойти при напряжении ниже номинального. Кроме того, увеличение силы тока при полной нагрузке при напряжении выше номинального имеет тенденцию быть более крутым для некоторых конструкций обмотки двигателя, чем для других. Врезка 1  (ниже) предлагает некоторые рекомендации по определению влияния колебаний напряжения на отдельные конструкции и типоразмеры двигателей.

Не подвергайте ваши электродвигатели и другое электрическое оборудование нагрузке в результате работы энергосистемы на предельных значениях напряжения или вблизи них. Наилучший срок службы и наиболее эффективная работа обычно достигаются, когда вы эксплуатируете двигатели при напряжении, очень близком к номинальному значению, указанному на паспортной табличке. При подаче напряжения на двигатели держитесь подальше от «внешних пределов».

ВСТАВКА 1: Практические правила для высокого и низкого напряжения

• Небольшие двигатели, как правило, более чувствительны к перенапряжению и насыщению, чем большие двигатели.
• Однофазные двигатели более чувствительны к перенапряжению, чем трехфазные.
• Двигатели с U-образной рамой менее чувствительны к перенапряжению, чем T-образные.
• Высокоэффективные двигатели Super-E менее чувствительны к перенапряжению, чем двигатели со стандартным КПД.
• Двух- и четырехполюсные двигатели менее чувствительны к высокому напряжению, чем 6- и 8-полюсные.
• Перенапряжение может привести к увеличению силы тока и температуры даже на слабонагруженных двигателях. Таким образом, высокое напряжение может сократить срок службы даже слабонагруженных двигателей.
• Эффективность падает как при высоком, так и при низком напряжении.
• Коэффициент мощности улучшается при более низком напряжении и резко падает при более высоком напряжении.
• Пусковой ток увеличивается при повышении напряжения.

БОКОВАЯ ПАНЕЛЬ 2: Падение и провисание

Будьте точны, когда говорите о понижении напряжения. Использование неправильной терминологии может запутать любого.

• Падение напряжения — это статическая величина, зависящая от сопротивления провода.
• Падение напряжения — это динамический показатель, зависящий от индуктивности, емкости и других факторов. При обсуждении проблем с напряжением не меняйте эти термины местами.

Этот текст является адаптацией The Cowern Papers, любезно предоставленной Baldor Electric Co., Wallingford, Conn., под редакцией Марка Ламендолы, технического редактора EC&M. Коверн — инженер по приложениям в Baldor.

Как указать напряжение двигателя для повышения производительности и увеличения срока службы

Если у электродвигателя возникают проблемы с производительностью или он преждевременно выходит из строя, причина часто может быть связана с неверными характеристиками напряжения. Избежать этих ошибок легко, если соблюдать одно простое правило: Номинальное напряжение двигателя должно быть немного ниже номинального напряжения трансформатора (распределения).

Важно понимать разницу между напряжением двигателя и напряжением трансформатора. Трансформаторное или «распределительное» напряжение подается электросетями для распределения на оборудование. Напряжение двигателя или «потребляемое» напряжение измеряется на клеммах двигателя. Из-за падения напряжения от трансформатора к двигателю, рабочее напряжение «использования» двигателя должно быть немного ниже, чем номинальное «распределенное» напряжение, подаваемое сетью (см. рис. 1).

Рис. 1. Напряжение снижается по мере прохождения через электрическую сеть.

Урок истории

До 1965 года Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) рекомендовала номинальное напряжение двигателя, указанное на паспортной табличке, 110, 208, 220, 440 и 550 вольт (В), что примерно на 10 процентов ниже стандартного напряжения сети. Однако за последние 50 лет большинство стандартов предусматривало номинальные значения 115, 208, 230, 460 и 575 В, что на 5% меньше, чем при распределении напряжения. Эти изменения были внесены с учетом обновленных методов подачи заявок и более строгой системы распространения. Кроме того, в соответствии с определением ANSI C84.1, коммунальные предприятия могут подавать несколько более высокое напряжение для обеспечения более длинных линий распределения и более высоких нагрузок на линии.

Два основных стандарта напряжения двигателя определяются отдельными агентствами и используются во всем мире. Это NEMA в Северной Америке и Международная электротехническая комиссия (IEC) в большинстве других стран. Оба стандарта согласны с тем, что номинальное напряжение двигателя всегда должно быть меньше номинального напряжения сети. Важно понимать различия в требованиях агентств, поскольку они относятся к региону, в котором будет установлен двигатель. Например, в некоторых европейских странах, а также на Ближнем Востоке и в Азии действуют стандарты IEC. Крайне важно при указании напряжения электродвигателя понимать стандарты и требования каждого региона по падению напряжения, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на электрическую систему и преждевременных отказов системы.

Напряжение и мощность электродвигателя

Электричество передается конечному пользователю по линиям электропередач при напряжении 10 000 вольт или выше. Коммунальные предприятия редко знают, как будет использоваться вырабатываемая ими электроэнергия, поэтому трансформаторы, расположенные по всей системе распределения электроэнергии, используются для снижения напряжения до промышленного и бытового уровня, необходимого конечным пользователям.

После снижения напряжения, например, до 4160 вольт, мощность поступает на подстанцию ​​и снова падает до 2400, 480 или 240 вольт, уровня, при котором коммерческие и промышленные объекты могут эксплуатировать градирни, насосы и другое оборудование.

Электричество, предназначенное для бытового использования, распределяется через трансформаторы, установленные на столбах, которые затем снижают напряжение до 240 вольт, необходимых для питания обычных бытовых электрических устройств.

На этикетках электроприборов или другом оборудовании с электроприводом номинальное напряжение никогда не равно 240 вольт, а указывается как 230 вольт. В коммерческих или промышленных условиях трехфазные двигатели часто рассчитаны на 460 или 2300 вольт, а не на 480 или 2400 вольт электричества, которое обычно поступает на завод. Более низкое номинальное напряжение на двигателе учитывает падение напряжения, возникающее из-за полного сопротивления цепи, соединяющей трансформатор и приводимое оборудование. Национальный электротехнический кодекс (NEC) рекомендует падение напряжения менее 5 процентов для комбинированной ответвленной цепи и фидерных линий. Например, трансформатор на 480 В должен обеспечивать не менее 456 В для оборудования, использующего напряжение. Все международные стандарты электродвигателей касаются перепадов напряжения и поэтому указывают 460 В в качестве соответствующего номинального напряжения двигателя.

Двигатель, работающий при номинальном напряжении, должен иметь нормальный ожидаемый срок службы и работать более эффективно. NEMA рекомендует, чтобы электродвигатели, предназначенные для коммерческого и промышленного использования, проектировались для работы при напряжении, несколько более низком, чем напряжение питания. Фактически, NEMA рекомендует примерно 5-процентное падение напряжения трансформатора до напряжения двигателя (см. Таблицу 1).

Таблица 1. Для трехфазных машин переменного тока с частотой 50 Гц или 60 Гц, предназначенных для прямого подключения к распределительным или распределительным системам, номинальное напряжение следует выбирать из приведенных здесь напряжений. Другие напряжения подлежат согласованию между производителем и покупателем.

Максимальное и минимальное напряжение электродвигателя

Повреждение двигателя может произойти, если рабочее напряжение значительно отличается от напряжения, на которое рассчитано устройство. Перенапряжение — это состояние, которое в соответствии с перечисленными стандартами начинается с напряжения, на 10 % превышающего номинальное напряжение двигателя. Более высокая выходная мощность или эффективность не могут быть достигнуты при подаче на двигатель напряжения выше номинального. Двигатель будет преобразовывать эту дополнительную энергию в тепло вместо полезной выходной мощности, такой как крутящий момент. Высокая температура ускоряет разрушение изоляции и подшипниковых систем.

В то время как перенапряжение может ухудшить работу оборудования, постоянное пониженное напряжение наносит больший вред и сильно влияет на производительность и надежность оборудования. Чтобы управлять нагрузкой, двигатель должен иметь достаточную мощность, чтобы преодолеть крутящий момент, требуемый этой нагрузкой. Мощность двигателя рассчитывается как напряжение x ток, также известный как закон Ома. Поэтому, если напряжение падает, ток должен увеличиваться, чтобы поддерживать достаточную мощность для передачи требуемого крутящего момента на ведомую нагрузку. Это увеличение тока приводит к избыточному выделению тепла, что со временем может привести к преждевременному выходу из строя двигателя, как это происходит при перенапряжении. Хорошее эмпирическое правило, согласно NEMA, заключается в том, что каждые 10 градусов повышения температуры двигателя уменьшают срок службы двигателя наполовину.

Таблица 2. Общее влияние изменений напряжения на характеристики асинхронных двигателей

Таблица 2 и рисунок 2 иллюстрируют анализ изменения напряжения, проведенный для трех распространенных номиналов асинхронных двигателей. Он показывает, что повышение температуры примерно на 10 градусов соответствует 10-процентному отклонению от номинального напряжения.

Другими словами, падение напряжения на 10 процентов сокращает срок службы двигателя вдвое.

Из-за естественной потери или провала напряжения, возникающего при передаче, пониженное напряжение возникает чаще, чем перенапряжение. Поэтому важно использовать международные стандарты, которые уже учитывают потери напряжения, для спецификации и проектирования электродвигателей.

Рис. 2. Повышение температуры

Практический результат по напряжению

Электродвигатели предназначены для работы в диапазоне напряжений, который обычно составляет +/-10 процентов от номинального напряжения, чтобы компенсировать нормальные колебания напряжения в сети. Непрерывная работа на верхнем или нижнем пределе сократит срок службы двигателя. Поэтому при указании номинального напряжения никогда не сопоставляйте номинальное напряжение электродвигателя с номинальным значением трансформатора объекта. Всегда указывайте напряжение двигателя примерно на 5 процентов ниже напряжения трансформатора. Это сэкономит энергию, повысит производительность двигателя и продлит срок службы оборудования.