Перегруженные электродвигатели: когда замена — умный выбор

Перегрузка двигателей стала всё более распространенной практикой. Перегрузить двигатель означает выбрать более высокую мощность, чем необходимо. Причин много: считается, что перегрузка компенсирует расхождения в системных операциях. Другие называют превентивные меры — верят, что стоимость крупного двигателя проще, чем стоимость механической аварии.

Однако многие не любят перегрузку, считая, что такие двигатели дороже в эксплуатации и ведут только к энергопотерям. Для них более подходящие двигатели минимизируют энергопотребление и снижают операционные затраты. Они верят, что перегруженные двигатели неэффективны и их нужно сразу заменять на соответствующие по размеру энергоэффективные блоки.

В реальности замена не всегда лучшее решение для перегруженного электродвигателя. Сначала нужно получить разную информацию для точной оценки энергосбережения: нагрузку двигателя, его эффективность в конкретной точке нагрузки и рабочую скорость.

Нагрузка двигателя

Электродвигатели — машины, преобразующие электрическую энергию в механическую для воздействия на механическую нагрузку. Нагрузка — это бремя, возлагаемое на двигатель при этом процессе. Обычно необходимо, чтобы нагрузка двигателя правильно соответствовала двигателю, предотвращая повреждения и избегая неэффективных и затратных операций.

Использование двигателя, значительно перегруженного по сравнению с нагрузкой, обычно приводит к лишним расходам как на начальную стоимость, так и на дальнейшую эксплуатацию. Однако иногда значительно перегруженный двигатель может требоваться при ожидании существенно более крупных пиковых нагрузок.

Тем не менее, даже если некоторые ситуации требуют перегрузки для пиковых нагрузок, в остальных случаях лучше выбирать двигатель, эффективно работающий в диапазоне 75–100% нагрузки. В некоторых случаях понижение размера двигателя может дать экономию энергопотребления.

Эффективность двигателя в конкретной точке нагрузки

Эффективность двигателя — отношение механической работы, которую он выполняет, к потребляемой электроэнергии. Обычно в процентах. Естественно, по мере роста нагрузки эффективность растет, так как трение играет всё меньшую роль в общей эффективности.

Обычно перегруженные двигатели считаются менее эффективными, чем соответствующие по размеру. Они в оптимальной точке при 30–100% номинальной нагрузки.

Однако в некоторых случаях двигатели больших размеров могут работать на нагрузках до 25% номинальной с высокой эффективностью.

Суть: эффективность зависит от нескольких факторов — дизайна, материалов, номинала, нагрузки, качества питания, эксплуатационных условий.

Рабочая скорость двигателя

Скорость электродвигателя обычно определяется частотой питания и количеством полюсов магнитного поля. Фактическая рабочая скорость обычно меньше синхронной. Разница называется «проскальзыванием». Проскальзывание и рабочая скорость зависят от приложенной нагрузки, а нагрузка, накладываемая на двигатель, в свою очередь зависит от его размера.

По мере роста нагрузки двигатель начинает вращаться медленнее, пока не достигнет полной нагрузки. Следовательно, перегруженные двигатели склонны работать на скоростях, близких к синхронной. В большинстве случаев они работают на более высокой скорости, чем соответствующие по размеру энергоэффективные двигатели. Это нужно учитывать при расчете энергосбережения.

Заключение

Обычно различные факторы определяют, подходит ли перегрузка для конкретных систем. С одной стороны, перегрузка может увеличить операционные затраты и потребовать перемотки или замены при нагрузках из-за неспособности системы справиться с избыточной мощностью. При проблемах с двигателем нужно задать ключевые вопросы перед решением о перемотке или замене.

С другой стороны, перегрузка может компенсировать недостаток обслуживания, особенно когда генератор не регулярно перерабатывается. Даже без обслуживания двигатель с большей мощностью может работать дольше при тех же условиях. В целом, преимущества и недостатки перегрузки не могут быть обобщены.