Условия работы электрооборудования — это совокупность значений параметров электрооборудования, характеризующих его работу в данный момент и при заданных условиях эксплуатации.
Электрооборудование промышленных предприятий имеет специфику своей работы, которая устанавливает электрооборудование по технологическому процессу производства, где производится ремонт и обслуживания при помощи «Правил устройств электроустановок» (ПУЭ). В нынешнее время трудно себе представить работу и технологических процессов предприятий, заводов без использования электрического оборудования.
Конструктивное исполнение такого оборудования обусловлено свойством самого производства, соотношении состояния окружающей среде и характеристика технологического процесса проводимых в производственных зданиях.
Комплекс электрооборудования промышленных предприятий включает в себя производство работ монтажа, ремонта, техническое обслуживания электрических сетей и трансформаторных подстанций, монтажа заземления, эксплуатация электродвигателей, различные устройства защиты и наладочные работы.
Силовое электрооборудование промышленных предприятий включает в себя большое количество устройств:
- трансформаторы;
- индукционные и нагревательные печи;
- электрогазоочистительные и электролизные установки;
- сварочные аппараты;
- асинхронные двигатели;
- высоковольтные и низковольтные аппараты;
- электрические машины и т.п.
Используемое оборудование должно обеспечивать возможность произведения электромонтажных и подготовительных работ на объекте, а также их механизацию.
Для выбора самой конструкции, вида и способа монтажа, силовое электрооборудование промышленных предприятий должно обладать соответствующим номинальным напряжением питающей сети, а также стоит учитывать и условия окружающей среды. Его мощность должна быть таковой, чтобы не было перегревания при нормальных режимах работы.
Синхронные электродвигатели рекомендовано применять для механизмов с продолжительным временем работы, с регулированием частоты вращения. Обусловлено это их высоким коэффициентом полезного действия и небольшим эксплуатационным расходом. Электрические двигатели применяют на промышленных предприятиях тогда, когда нужно осуществлять регулировку частоты вращения и в больших пределах.
При выборе электрического оборудования стоит акцентировать внимание на уровень его шума и вибрации. На разную степень их накладываются ограничения, связанные с режимом работы производственных механизмов, а также условий труда работающего там персонала. При проектировании электроустановки стоит брать во внимание и расходы на его утилизацию после прекращения его эксплуатации.
В оборудование могут входить такие материалы, как ртутные лампы. Во время эксплуатации электрооборудования на предприятии стоит периодически осуществлять его ремонт. Он бывает трех видов: текущий, средний и капитальный. Детальный осмотр электрического оборудования осуществляется при последнем виде ремонтных работ. Устраняются такие дефекты, которые связаны с заменой отдельных узлов и деталей. Средний и текущий ремонт не требует полной разборки электрического оборудования (очистка, замена изношенных частей, регулировка различных узлов и т.п.). Осуществляют ремонт электрооборудования промышленных предприятий в специально предназначенных помещениях: электромонтажные мастерские или цеха, которые имеют соответствующее ремонтное оборудование.
Режимы работы электрооборудования отличаются по характеру и длительности рабочих циклов, по значениям нагрузок и температурным режимам, по величине потерь, особенностям пуска и работы в установившихся режимах.
Особое внимание уделяют номинальным режимам, для которых рассчитывается серийное оборудование. Данные, содержащиеся в паспорте электрооборудования, относятся именно к номинальному режиму и называются номинальными данными. Заводы-изготовители дают гарантии при условии работы электрооборудования в номинальном режиме, при номинальной нагрузке и полном соответствии теплового состояния нормативным значениям. Для более точного определения нагрузок электроприемника их подразделяют по группам по сходству графиков эксплуатации.
Режим S1 – продолжительный номинальный рисунок 1, длительность (N) которого такая, что при неизмененных значениях нагрузки (P), потерь (∆Р) и при практически неизменной температуре окружающей среды превышение температуры (θmax ) всех частей машины достигает установившихся значений.
Рисунок 1. График режима работы продолжительного номинальный.
То есть температура при неизменных внешних условиях практически не меняется, а если изменяется, то не более чем на 1ºС в час при газообразной охлаждающей среде и на 0,5 ºС – при жидкой.
Режим S2 – кратковременный номинальный рисунок 2. В этом режиме периоды постоянной нагрузки ЭО чередуются с периодами отключения. Все периоды нагрузки — непродолжительны, и температура всех частей машины не успевает достичь установившегося значения, а периоды пауз столь продолжительны, что все части машины успевают остыть до температуры, отличающейся от температуры окружающей среды не более чем на ± 3ºС, т.е. машина находится практически в холодном состоянии. Стандартные значения периодов работы ЭО — 15, 30, 60 и 90 мин, но могут быть и меньше.
Рисунок 2. График режима работы кратковременный номинальный.
Режим S3 – повторно-кратковременный номинальный рисунок 3.
В этом режиме цикл работы равен сумме рабочего периода tр (время работы ЭО, час) и паузы tп (время паузы, час). При этом пусковой ток не успевает вызвать превышения температуры.
Рисунок 3. График режима работы повторно-кратковременный номинальный
Продолжительность цикла недостаточна для достижения теплового равновесия и не превышает 10 мин.
Режим характеризуется продолжительностью включения (ПВ): ПВ = (tр/(tр + tп))·100%,
Режимы работы электродвигателей S1-S10 по ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004) Машины электрические вращающиеся Стандартными считаются ПВ = 15; 25; 40 и 60%. Продолжительность цикла 15% принимается равной 10 мин. В период паузы машина должна быть отключена и остановлена. Испытания проводятся до достижения практически повторяющейся температуры частей машины, т.е. такой температуры, изменения которой в моменты включения или отключения не превышают 2ºС в 1 час.
Режим S4 — повторно-кратковременный режим работы с влиянием пусковых процессов — это номинальный повторно — кратковременный режим с частыми пусками рисунок 4, который состоит из последовательности идентичных циклов работы. Каждый цикл включает: время пуска, достаточное, чтобы пусковые потери оказывали влияние на температуру частей машины; время работы при постоянной нагрузке, за которое машина не нагревается до установившейся температуры; время останова, за которое машина не охлаждается до температуры окружающей среды.
Рисунок 4. График режима работы повторно-кратковременный с влиянием пусковых процессов
Режим S5 — повторно-кратковременный номинальный с частыми пусками и электрическим торможением (с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением) (рис.5). В этом режиме каждый рабочий период заканчивается отключением машины и ее электрическим торможением длительностью t П. Для этого режима характерны одинаковые циклы работы.
Рисунок 5. График режима работы повторно-кратковременный номинальный с частыми пусками и электрическим торможением
Каждый цикл содержит:
- достаточно длительное время пуска;
- время работы, за которое машина не нагревается до установившейся температуры;
- время быстрого электрического торможения и время останова, за которое машина не охлаждается до температуры окружающей среды.
Режим S6 – перемежающийся номинальный (рис.6). В этом режиме рабочие периоды с неизменной номинальной кратковременной нагрузкой чередуются с периодами холостого хода, причем длительность этих периодов такова, что температура машины не достигает установившегося значения.
Рисунок 6. График режима работы перемежающийся номинальный
Режим характеризуется относительной продолжительностью нагрузки, которая определяется, как отношение продолжительности рабочего периода N к продолжительности tц полного цикла:
ПН = (N/tц) 100, %.
Обычно ПН = 15; 25; 40 и 60 %, а продолжительность одного цикла составляет 10 мин рисунок 6.
Рисунок 7. График режима работы перемежающийся номинальный с влиянием пусковых процессов, с частыми реверсами и электрическим торможением
Режим S7 — перемежающийся номинальный с влиянием пусковых процессов, с частыми реверсами и электрическим торможением рисунок 7. Режим не содержит пауз, имеет идентичные циклы, каждый из которых включает достаточно длительный пуск, работу с постоянной нагрузкой и быстрое электрическое торможение, а затем без перерыва производится реверс и начинается следующий рабочий период. Число реверсов достигает 30÷360 циклов в час.
Режим S8 — перемежающийся номинальный с двумя частотами и больше (например, для электродвигателя с периодически изменяющейся частотой вращения, рисунок 8. Режим не содержит пауз и включает идентичные циклы, каждый из которых имеет время работы с неизменной нагрузкой и неизменной частотой вращения, затем следует один или несколько периодов при других нагрузках, каждому из которых соответствует своя частота вращения (например, это работа асинхронного двигателя с переключением числа пар полюсов).
Рисунок 8. График режима работы перемежающийся номинальный с двумя частотами и больше
Состоит из непрерывно чередующихся циклов (количество циклов в час — 30; 60; 120; 240), каждый из которых имеет несколько рабочих периодов N1÷N3, разные частоты вращения (n1÷n3) и нагрузки. Режим S8 иногда называют «кратковременный».
В последние годы дополнительно рассматривают еще два режима:
Режим S9 — работа электродвигателя с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения. Этот режим часто содержит перегрузки, которые могут значительно превышать базовую нагрузку. Для этого типа режима постоянная нагрузка, выбранная соответствующим образом и основанная на типовом режиме S1, берется как базовая для определения перегрузки.
Режим S10 — работа электродвигателя с дискретными нагрузками и частотами вращения. При этом каждая комбинация нагрузки/частоты вращения сохраняется достаточное время для того, чтобы машина достигла практически установившегося теплового состояния. Минимальная нагрузка в течение рабочего цикла может иметь и нулевое значение (холостой ход, покой или бестоковое состояние). Для этого режима постоянная нагрузка, выбранная в соответствии с режимом S1, принимают за базовую для дискретных нагрузок. Дискретные нагрузки являются, как правило, эквивалентной нагрузкой, интегрированной за определенный период времени. Нет необходимости, чтобы каждый цикл нагрузки точно повторял предыдущий, однако каждая нагрузка внутри цикла должна поддерживаться достаточное время для достижения установившегося теплового состояния, и каждый нагрузочный цикл должен интегрировано давать ту же вероятность относительного ожидаемого термического срока службы изоляции машины.
Знание режима работы определяет выбор электродвигателя для конкретных электроприёмника. Мощности двигателей, указанные в каталогах, показаны для режима S1 и нормальных условий работы, кроме двигателей с повышенным скольжением. Если двигатель работает в режиме S2 или S3, он нагревается меньше, чем в режиме S1, и поэтому он допускает большую мощность на валу. Так, при работе в режиме S2 допустимая мощность может быть повышена на 50 % при длительности нагружения 10 мин, на 25 % — при длительности нагружения 30 мин, на 10% — при длительности нагружения 90 мин.
