Sinusoidalne Przemienniki

Zwarcie, tj. nie zamierzone metaliczne zetknięcie się ze sobą dwóch przewodów obwodu należących do różnych faz lub jednego z przewodów z ziemią, może powstać w różnych miejscach sieci, do której jest przyłączony silnik.

Od miejsca zwarcia zależy, które części obwodu instalacji silni­kowej wejdą w skład obwodu zwartego, które zaś znajdą się poza nim. Zwarcie może powstać: w uzwojeniach silnika, w przewodach łączących uzwojenia z tabliczką zaciskową, w obrębie tabliczki zaciskowej, w instalacji silnikowej między tabliczką zaciskową silnika a doprowadzeniem (np. w łącznikach służących do połą­czenia silnika z siecią), wreszcie gdzieś w innym miejscu sieci, położonym poza instalacją silnikową. Przy zwarciu poza uzwojeniami uzwojenia silnika znajdą się poza obwodem zwartym, ale pewne części silnika, jak przewody łączące i tabliczka zaciskowa, mogą być nim objęte. Przy zwarciu w instalacji cały silnik znajdzie się poza obwodem zwartym, ale jego wyposażenie i części instalacji wejdą w skład obwodu zwar­tego. Skutki zwarć są groźne, gdyż w powstałym obwodzie zwartym płynie prąd zwarciowy o wartości znacznie większej od wartości prądu płynącego w zwykłych warunkach roboczych. Wynika to wprost z prawa Ohma, jeżeli uwzględnić, że obwód zwarty jest to obwód, z którego została wytrącona pewna oporność. Wartość prądu zwarciowego zależy od tego, czy oporność wytrącona z ob­wodu stanowiła małą czy też dużą część oporności całkowitej przed  Jeżeli więc wzrosty prądu przy rozruchu są duże, to, oczywiście, warunki pracy przerywanej silnika przy dużej częstości włączeń są mniej korzystne niż przy małej częstości łączeń. Czytaj dalszą część tego wpisu »

Ważną przesłanką przy podejmowaniu decyzji co do wy­łączania silnika jest rozstrzygnięcie, czy pojawienie się niewłaści­wych warunków pracy ma charakter przemijający czy nie. Jeżeli można liczyć się z tym, że powstałe nienormalności w warunkach pracy silnika znikną po niedługim czasie, to niestosowanie zapo­biegawczego wyłączania silnika, a więc uniknięcie całkowitego za­kłócenia jego pracy, nawet gdyby to nie było zupełnie dla jego całości bezpieczne, jest bardziej usprawiedliwione niż wówczas, gdy należy przypuszczać, że niewłaściwe warunki pracy będą trwały dłużej.

Za najważniejszą jednak należy uznać bodajże trzecią przesłan­kę, tj. to mianowicie, jaki jest charakter urządzenia napędzanego. Postój każdego urządzenia jest niepożądany, ale straty, które są z postojem danego urządzenia związane, mogą być mniejsze lub większe. Jeżeli na przykład unieruchomimy na pewien czas pewne urządzenie transportowe, które po ponownym uruchomieniu bę­dzie mogło przez intensywniejszą pracę wyrównać niedobór w wykonaniu przeładunku, to straty gospodarcze związane z je­go postojem mogą być nieznaczne. Czytaj dalszą część tego wpisu »

Aby zapobiec zanieczyszczeniu, niekiedy w praktyce silnik w wykonaniu otwartym lub okapturzonym osłania się lub obudo­wuje skrzynią drewnianą itd. Oczywiście, nie poprawia to wcale sytuacji, lecz właśnie najczęściej pogarsza. Wprawdzie silnik jest wówczas mniej zanieczyszczony, ale przecież jego przewietrzanie jest w ten sposób pogorszone, nie jest takie, jakie było dla silnika przewidziane. Właściwym środkiem zaradczym jest częste prze­dmuchiwanie i czyszczenie wnętrza silnika, a w pomieszczeniach o dużej zawartości pyłu zastosowanie silnika w wykonaniu zam­kniętym.

Spalenie się izolacji jest oczywiście bardzo poważnym uszko­dzeniem, bo zmusza do przezwojenia całego silnika.

Przebicie izolacji, czyli zwarcie między żyłą przewodu a kadłubem bądź żelazem czynnym silnika, między żyłami prze­wodów należących do różnych faz lub między żyłami zwojów nale­żących do tej samej fazy, jest spowodowane niedostateczną jako­ścią materiału izolacyjnego, niestarannym wykonaniem, zestarze­niem się i wskutek tego osłabieniem izolacji oraz jej skaleczeniem.

Przy zwarciu z kadłubem bądź żelazem uszkodzenie jest naj­mniejsze, bo tylko miejscowe. Wystąpi tu natomiast narażenie obsługi. Jeżeli bowiem kadłub nie jest uziemiony lub jest uzie­miony źle, to pojawia się na nim pewne napięcie względem ziemi, zwane napięciem dotyku. Obsługujący, który dotyka kadłuba, ule­ga porażeniu. Jeżeli zwarcie z kadłubem lub z żelazem wystąpi

Zgodnie z przepisami silnik należy traktować inaczej niż trans­formator ze względu na ich różne warunki pracy. Przy starannym dozorowaniu, obserwacji przebiegu obciążenia, układaniu pro­gramu zwiększonych obciążeń itd. można by postępować w przy­padku silników podobnie jak w przypadku transformatorów. Tym­czasem jednak liczba silników pracujących w przemyśle jest znacz­nie większa niż liczba transformatorów i jest to w przypadku silników w praktyce niewykonalne. Czytaj dalszą część tego wpisu »

Gdyby silnik przed przeciążeniem był w stanie zimnym, to do­puszczalne czasy trwania przeciążeń o krotnościach k₂ i ?C3   byłyby odpowiednio większe i wyniosłyby zgodnie z rysun­kiem t2_z oraz ts_z. Jeżeli początkowy przyrost temperatury silnika nie równa się zeru i nie równa się przyrostowi trwale dopuszczalnemu, lecz ma wartość pośrednią, to dopuszczalne czasy trwania przeciążeń o różnych krotnościach są mniejsze niż dla silnika w stanie zim­nym a większe niż dla silnika w stanie gorącym. Czytaj dalszą część tego wpisu »

Stosowanie zabezpieczeń jest uzasadnione z technicznego i go­spodarczego punktu widzenia tylko wówczas, gdy spełniają one odpowiednie wymagania. Jakie są te wymagania?

Żąda się, aby urządzenia zabezpieczające:

a)   działały w sposób odpowiednio uzależniony od przebiegu zjawisk zachodzących w silniku przy zakłóceniach;

b)   nie powodowały błędnych wyłączeń przy pracy silnika w sta­nie bezzakłóceniowym;

c)   działały pewnie i niezawodnie w przypadkach przewidzia­nych;

d)   wracały po zadziałaniu do stanu wyjściowego umożliwiając pracę silnika z chwilą zniknięcia zakłócenia i wykazywały zdol­ność do ponownego działania w przypadku nowego zakłócenia;

e)   dawały się łatwo nastawiać w przewidzianym zakresie na-stawczym;

f)    wykazywały niezmienność swoich cech i charakterystyk w czasie;

g)   były proste, nie komplikujące układu i nie Stanowiące źró­deł nowych zakłóceń;

h)   były wytrzymałe i odporne, nie ulegały uszkodzeniom przy działaniu, nie stwarzały zagrożenia dla obsługi;

i)   były łatwe w konserwacji i obsłudze;

k) odznaczały się łatwą wymiennością swych części wymien­nych;

1) były o tyle tanie w stosunku do kosztu silnika i kosztów spowodowanych przez uszkodzenia, żeby ich stosowanie było opła­calne.

Jak widać, wymagań tych jest dużo i nie są one łatwe do speł­nienia, zwłaszcza że niektóre z nich są ze sobą sprzeczne. Toteż zabezpieczeń „doskonałych”, które spełniałyby całkowicie wszyst­kie powyższe wymagania, nie ma, zabezpieczeń zaś spełniających w dużym stopniu większość powyższych wymagań też jest nie­wiele. Spośród stosowanych urządzeń jedne są lepsze pod jednymi

Dokonywanie okresowych przeglądów związane jest z kosztami. Rezygnowanie z tych przeglądów nie jest jednak żadną oszczęd­nością, gdyż znacznie większe są koszty wywołane postojami sil­ników i ich naprawami, których liczba przy niestosowaniu prze­glądów z reguły znacznie się zwiększa. Dobrze rozumiana oszczędność, to właśnie systematyczne prze­strzeganie okresowych przeglądów, zwłaszcza jeżeli uwzględni się to, że drobnych napraw można często dokonać niemal bez zużycia materiałów, podczas gdy naprawa już uszkodzonego silnika wy­maga zwykle zużycia różnych materiałów przewodowych, izola­cyjnych itd. Ustalenie, jak często należy silnik poddawać przeglądowi, za­leży od warunków pracy silnika. Silniki pracujące w warunkach trudniejszych powinny być przeglądane częściej niż silniki pra­cujące w warunkach łatwych. Oprócz przeglądów okresowych należy dokonywać przeglądów doraźnych, np. po dłuższym postoju silnika, po pojawieniu się i ustąpieniu zakłócenia itp. W dużych zakładach przemysłowych można uzyskać niekiedy usprawnienie konserwacji silników przez takie zaplanowanie przeglądów, aby nie wszystkie części silnika poddawać przeglądowi jednocześnie i nie wszystkie jednakowo często, np. uzwojenia silnika przeglądać i oczyszczać co 5 miesięcy, łożyska co 10 miesięcy itd. Dalszym usprawnieniem może być wyspecjalizowanie brygad naprawczych w pewnym kierunku, tak aby tego samego typu czynności były wykonywane zawsze przez te same osoby. Wprawa nabyta przez takie brygady oraz zracjonalizowanie ich pracy umożliwią znaczne skrócenie czasu dokonywania przeglądów i re­montów. Przeglądy okresowe zapobiegawcze umożliwiają wykrycie i usu­nięcie drobnych usterek, które mogłyby w przyszłości stać się przyczyną większych uszkodzeń, zwłaszcza pod wpływem niewła­ściwych warunków pracy. Umożliwiają one także zamówienie lub przygotowanie potrzebnej części zamiennej zamiast części nad­wyrężonej, aby w razie jej ostatecznego uszkodzenia możliwe było wykonanie szybkiej naprawy.

Wyposażenie każdego silnika i w każdym przypadku we wszel­kie możliwe przyrządy zabezpieczeniowe, działające w razie po­jawienia się wszelkich możliwych niewłaściwości w pracy silnika, byłoby pozbawione technicznego i gospodarczego sensu. Aby upewnić się, że zainstalowanie danego zabezpieczenia jest celowe, trzeba każdorazowo rozpatrzyć szczegółowo wszystkie okolicz­ności.

Należy więc wziąć pod uwagę, czy rzeczywiście silnik jest na­rażony na wszelkiego rodzaju zakłócenia. Prawdopodobieństwo bowiem wystąpienia niektórych z nich bywa w pewnych warun­kach znikomo małe. Należy także rozpatrzyć, czy jest uzasadnione komplikowanie urządzenia przez instalowanie danego, będącego do dyspozycji zabezpieczenia, skoro jest ono zawodne w działaniu i może być źródłem nowych zakłóceń. Należy także uwzględnić przesłanki gospodarcze i porównać koszt zabezpieczenia z kosztem ewentualnej naprawy silnika i jego postoju. Trzeba jednak z naciskiem podkreślić, że zabezpieczenia, które nie odpowiadają w stopniu dostatecznym większości spośród tych wymagań, nie nadają się w ogóle do stosowania. Często lepiej wcale nie insta­lować zabezpieczeń przy silniku, niż instalować przyrządy o dzia­łaniu tylko mniej więcej dostosowanym do przebiegu zjawisk w silniku, zawodne w działaniu, kłopotliwe w eksploatacji, ka­pryśne i wrażliwe na uszkodzenia. Jest rzeczą nierozsądną, aby dla zmniejszenia liczby uszkodzeń silnika stosować zabezpieczenia, które same ulegają uszkodzeniom i mogą być dodatkową przy­czyną zakłóceń w pracy silnika. Jest błędne i ryzykowne stosować zabezpieczenia zawodne w działaniu, gdyż może to właśnie zmniej­szyć niezawodność pracy silnika zamiast ją zwiększyć. Silnik bo­wiem zaopatrzony w zabezpieczenia jest już uważany za zabez­pieczony i wskutek tego poświęca mu się na ogół mniej uwagi. Tymczasem jeżeli zainstalowane zabezpieczenie jest zawodne w działaniu, to w dalszym ciągu silnik zabezpieczony nie jest i nie można wówczas ani ograniczać obserwacji jego pracy, ani zmniejszać staranności jego dozoru.

Zabezpieczeniami stosowanymi najczęściej do silników induk­cyjnych są te zabezpieczenia, które działają w przypadkach za­kłóceń najgroźniejszych i najczęstszych. Można je więc podzielić zależnie od rodzaju tych zakłóceń na:

a)   zwarciowe, których celem jest niedopuszczenie do powstania szkodliwych skutków zwarć w obwodzie silnika;

b)   przeciążeniowe, których celem jest niedopuszczenie do prze­grzania uzwojeń wskutek wzrostów prądu wywołanych różnymi przyczynami;

c)    temperaturowe (przegrzaniowe), których celem jest niedo­puszczenie do pracy przy nadmiernej temperaturze spowodowanej zarówno przeciążeniem, jak i nadmiernym wzrostem temperatury otoczenia, pogorszeniem warunków chłodzenia itp.;

d)   od skutków pracy jednofazowej, których celem jest niedo­puszczenie do powstania skutków przeciążenia wywołanego przer­wą w jednym z doprowadzających przewodów fazowych;

e)   zanikowe (napięciowo-zanikowe), których celem jest dzia­łanie w przypadku nadmiernej zniżki oraz zaniku napięcia i unie­możliwienie samorozruchu silnika po powrocie napięcia.

Rzadziej stosowane przy silnikach niskonapięciowych małej i średniej mocy (i dlatego nie opisywane w tej książce) są zabez­pieczenia od skutków następujących zakłóceń:

a)   nadmiernej zwyżki napięcia ponad wartość znamionową,

b)  zwarcia z kadłubem i pojawienia się na kadłubie silnika na­pięcia niebezpiecznego dla obsługi,

c)   niezamierzonej zmiany kierunku wirowania pola,

d)  nadmiernej temperatury łożysk,

Wyzwalacze, przekaźniki i czujniki są przyrzą­dami, które w odróżnieniu od bezpieczników muszą w celu speł­nienia zadania zabezpieczania współpracować bądź z wyłączni­kami, bądź (rzadziej) z urządzeniami sygnałowymi powodując ich uruchomienie. Wszystkie one działają pod wpływem zmian pew­nej wielkości, zwanej wielkością pobudzającą, mogą być jednak nadmiernego zwiększenia prędkości obrotowej (mogącego wystąpić np. przy napędzaniu silnika mechanizmu podnoszenia suwnicy przez opuszczany ciężar). Zabezpieczenie silnika tworzy zainstalowany przy silniku w tym celu odpowiedni przyrząd zabezpieczeniowy, niekiedy zespół przy­rządów połączonych w pewien układ. Spośród przyrządów stosowanych do zabezpieczenia silników indukcyjnych najbardziej rozpowszechnione są bezpieczniki topikowe, wyzwalacze, przekaźniki, czujniki.