Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности - Блантер С.Г.
Скачать (прямая ссылка):
173
как правило, растет с увеличением номинальной мощности двигателя, причем возрастание идет достаточно быстро при малых значениях номинальной мощности и с ее увеличением уменьшается.
При одинаковой номинальной мощности номинальный КПД растет с увеличением номинальной частоты вращения, однако эта закономерность нарушается после частоты 1500 об/мин.
КПД зависит также от изменения нагрузки, причем он равен нулю при неподвижном вале двигателя и холостом ходе. Максимальное значение КПД соответствует такой нагрузке, при которой постоянные и переменные потери энергии в двигателе становятся равными между собой (о разделении потерь энергии на постоянные и переменные см. в гл. 4).
Номинальный КПД у синхронных двигателей на 1,5—3% выше, чем у асинхронных короткозамкнутых двигателей одинаковой мощности и частоты вращения. У асинхронных двигателей с фазным ротором номинальный КПД на 1—2,5% ниже, чем у асинхронных короткозамкнутых двигателей. Двигатели постоянного тока независимого возбуждения имеют номинальный КПД на 2,5—3% ниже, чем асинхронные короткозамкну-тые двигатели.
У двигателя закрытого исполнения КПД ниже, чем у двигателя той же мощности при открытом исполнении. При холостом ходе двигатель потребляет от 2 до 20% номинальной мощности (потери холостого хода), причем меньшие значения относятся к крупным двигателям. Таким образом, синхронные двигатели имеют самый высокий номинальный КПД.
Важным энергетическим показателем работы асинхронных двигателей является коэффициент мощности cos фн, определяющий потребление двигателем реактивной энергии. У асинхронных двигателей cos фн зависит от номинальной мощности, частоты вращения, конструкции ротора и пр. С увеличением номинальной мощности двигателя его номинальный коэффициент мощности растет. Это возрастание, заметное при малых номинальных мощностях, по мере роста мощности становится менее интенсивным, а при больших мощностях практически прекращается. Увеличение синхронной частоты вращения двигателей, приводящее к лучшему использованию материалов, также связано с увеличением номинального коэффициента мощности.
У двигателей с короткозамкнутым ротором вследствие ряда конструктивных особенностей коэффициент мощности выше, чем у двигателей с фазным ротором, однако эта разница становится незаметной, начиная с мощности примерно 100 кВт. У двигателей с напряжением питания 220, 380 и 500 В коэффициент мощности выше, чем у двигателей на 6 и 10 кВ.
Каждый из показателей г)„ и cos фн характеризует только одну сторону работы асинхронного двигателя. Для полной его оценки требуется одновременное рассмотрение обоих показате-
174
лей. Очевидно, что при одинаковых мощностях, напряжениях и частотах вращения экономически более выгоден тот двигатель, у которого произведение
а = г]н coscjpj, (3.63)
имеет наибольшее значение. Такой двигатель будет потреблять наименьший ток из сети по сравнению с другими двигателями.
Как было отмечено ранее, коэффициент качества пуска у [см. формулу (3.48)] может характеризовать пусковые свойства асинхронных двигателей. Однако большое значение коэффициента у может оказаться у двигателя с недостаточно высокими энергетическими показателями. Поэтому для одновременной оценки пусковых и номинальных показателей вводится понятие о коэффициенте добротности двигателя:
6= MjJ^ cosqvlii = Ya_ (3.64)
Очевидно, из нескольких асинхронных двигателей, у которых равны мощности, напряжения и частоты вращения, наилучшим будет тот, у которого показатель б имеет наибольшее значение.
Синхронные двигатели могут работать с cosop=l и даже с опережающим током и поэтому имеют большое преимущество по сравнению с асинхронными. Это преимущество особенно заметно у тихоходных двигателей, когда значения их коэффициентов мощности невелики.
Расходы на эксплуатацию двигателей могут быть определены исходя из категории сложности ремонта, установленной системой планово-предупредительных ремонтов. Категории сложности ремонтов зависят от номинальной мощности и напряжения двигателей. Чем ниже категории сложности ремонтов, тем меньше расходы на эксплуатацию двигателей.
Самые низкие категории сложности ремонта у асинхронных короткозамкнутых двигателей, у асинхронных двигателей с фазным ротором они на 12—30% выше. У двигателей постоянного тока категории сложности ремонта на 25—60% выше, чем у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Категории ремонтной сложности синхронных двигателей на 35— 85% выше, чем у асинхронных короткозамкнутых двигателей, что объясняется наличием возбудителя.
Несмотря на исключительную простоту конструкции асинхронных короткозамкнутых двигателей, их надежность еще недостаточно высока. Она значительно ниже, чем у синхронных двигателей. Более высокая надежность синхронных двигателей может быть объяснена наличием большего, чем у асинхронных двигателей, воздушного зазора.
175
Перечисленные преимущества синхронных двигателей, а также большая, чем у асинхронных двигателей, устойчивость при понижениях напряжения сети вследствие того, что максимальный момент синхронного двигателя пропорционален первой степени напряжения (кроме того, при понижениях напряжения он может быть увеличен форсированием тока возбуждения), способствуют широкому внедрению синхронных двигателей на предприятиях нефтяной и газовой промышленности.
