О необходимости защиты двигателя

Электродвигатели являются электромеханическими преобразователями, в которых осуществляется преобразование электрической энергии в механическую. Преобразование электрической энергии в механическую в двигателе сопровождается некоторыми потерями энергии, которые выделяются в виде тепла, нагревая электрическую машину.

Соотношение между потребляемой (электрической) и отдаваемой (механической) машиной мощностями характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД):
η=Pмех/Pэл

Чем выше КПД электродвигателя, тем меньше электрической энергии потребляется машиной при неизменной нагрузке на валу.
После повреждения и последующего ремонта электродвигателя его КПД снижается. В этом случае потери активной мощности будут равны:

∆Pэл=Pмех ×(1/η2 - 1/η1 ),кВт.

где ΔP - потери активной мощности после восстановления двигателя, кВт;
Pмех - мощность на валу электродвигателя, кВт;
η1 и η2 - КПД двигателя до и после ремонта соответственно.

Рассмотрим следующий пример. Общепромышленный электродвигатель номинальной мощностью 100 кВт приводит во вращение нагрузку, требующую от машины механическую мощность равную 75 кВт. КПД1 нового двигателя равен 0,94, после ремонта составляет 0,84 (в действительности уменьшение КПД может быть более значительным). Тарифы на заявленную максимальную мощность и потребляемую электроэнергию составляют 42347,5 бел. руб. за 1кВт и 487,67 бел. руб. за 1кВ*ч без НДС соответственно.
После восстановления электродвигателя потери активной мощности составят:

∆P=75 ×(1/0,84- 1/0,94)=9,5 кВт.

В этом случае дополнительная оплата за:
заявленный максимум мощности будет составлять: 9,5 кВт х 42347,5 бел. руб (за 1кВт в мес.) х 12 мес. = 4 827 615 бел. руб. без НДС ежегодно;
потребленную электроэнергию будет составлять: 9,5 кВт х 487,67 бел. руб/кВт*час. х 250 дней х 8 час. = 9 265 730 бел. руб. без НДС ежегодно;
ИТОГО: 14 093 345 бел. руб. без НДС ежегодно.

Стоимость восстановления электродвигателя мощностью 100 кВт составляет порядка 12 - 20 млн. бел. руб. без НДС в зависимости от исполнения.
Стоимость микропроцессорной защиты электродвигателя производства компании «Энситех» - 2 100 000 бел. руб. без НДС.
Следует также отметить, что у восстановленного после ремонта электродвигателя снижается не только КПД, но и такой важный показатель как cosφ . Так, снижение cosφ с 0,95 до 0,85 приводит к увеличению полного тока (за счет роста его реактивной составляющей) на:

∆I=(Pмех/(η2cosφ2 √3 U)- Pмех/(cosφ1η1√3U))=75 ×(1/494,67- 1/618,69)=30,39 A.

Следовательно, помимо проблем, связанных с уменьшением КПД (см. выше), Вы будете иметь:

увеличенный ток, протекающий через питающую сеть и трансформаторы, что приводит к:
уменьшению пропускной способности сети. Уменьшение пропускной способности системы потребителя не позволяет подключить дополнительные нагрузки без увеличения стоимости сетей;
к увеличению токовой нагрузки, выделению тепла в элементах распределительной сети предприятия (подводящих линиях, трансформаторах и распределительных устройствах) и, соответственно, уменьшению их срока службы и снижению надежности энергосистемы. Например, увеличение температуры обмоток на 10°С уменьшает остаточный срок службы трансформатора примерно в два раза.
дополнительные потери активной мощности и энергии (которые пропорциональны квадрату тока) во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью. В результате имеем перерасход электроэнергии и, соответственно, снижение экономичности работы энергосистемы.
дополнительные потери напряжения, которые крайне негативно сказываются на ресурсе работы технологического оборудования.

ВЫВОД: двигатель необходимо защищать. В случае применения защиты за сравнительно невысокую цену Вы будете застрахованы от многомиллионных убытков ежегодно. Вы также получите возможность не тратить десятки миллионов рублей на ремонт двигателей либо на содержание собственного цеха по восстановлению электродвигателей, и Вы не будете терять огромные деньги от недовыпуска продукции вследствие простоя, вызванного отказом двигателя.