Головна   Додати в закладки Електричний привід (електродвигуни) | Реферат


Реферати українською мовою | реферати на українській мові Реферати українською мовою | реферати на українській мові
 Пошук: 

 

 




Електричний привід (електродвигуни) - Реферат


Категорія: Реферати
Розділ: Технічні науки
Розмір файла: 65 Kb
Кількість завантажень:
469
Кількість переглядів:
11882
Описання роботи: Реферат на тему Електричний привід (електродвигуни)
Дивитись
Скачати


Класифікація електроприводів та характеристика основних серій двигунів

Електроприводом називається частина виробничого агрегату, призначена для приведення в дію робочої ма-Шини та керування її роботою. Вона складається з перетворювача електричної енергії, електродвигуна, передавального механізму та апаратури керування.

Перетворювачі електричної енергії використовують для регулювання напруги, частоти або випрямлення змінного струму, що дає можливість регулювати частоту обертання електродвигуна і змінювати вигляд його механічної характеристики. Електроприводи з перетворювачами електричної енергії використовують в вентиляційних установках, ручних електроінструментах; більшість сільськогосподарських машин не потребують регулювання частоти обертання.

За кількістю електродвигунів, встановлених на одній робочій машині, електроприводи поділяються на одиночні та багатодвигунні.

При одиночному електроприводі кожну робочу машину приводить у рух окремий електродвигун. У простому одиночному електроприводі використовують електродвигун загального призначення, а в індивідуальному — електродвигуни, спеціально пристосовані до машини. Інколи окремі частини електродвигуна одночасно є і робочими органами робочої машини. До таких електроприводів належать електрорубанок, електродрель, деякі типи центрифуг тощо.

Багатодвигунний електропривод зустрічається в складних машинах, у яких окремі робочі органи приводяться в рух своїми електродвигунами. Широко застосовують багатодвигунний електропривод у складних металообробних верстатах, зерноочисних, кормоприготуваль-них та інших машинах.

Залежно від системи керування електроприводи поділяються на автоматизовані і неавтоматизовані. Самі електродвигуни виготовляються регульовані і нерегульовані.

Трифазні асинхронні двигуни з фазним ротором серії АК і АОК. мають хороші пускові властивості, але вони на 30—50% дорожчі від двигунів з короткозамкнутим ротором, мають трохи нижчі ККД та соз <р і менш надійні в роботі. При введенні пускового реостата в коло ротора зменшується пусковий струм і підвищується пусковий момент двигуна, регулюється частота обертання вала. Ось чому ці електродвигуни використовують тоді, коли робочу машину пускають під великим навантаженням і її робочі органи мають великий момент інерції (наприклад, дробарка) або якщо необхідно регулювати частоту обертання робочих органів машини (наприклад, стенди для обкатки автотракторних двигунів після ремонту).

Через складність будови і пуску синхронні електродвигуни для привода сільськогосподарських машин практично не використовують, їх застосовують для привода великих відцентрових насосів на насосних станціях зрошувальних систем.

Електродвигуни постійного струму складніші за будовою, дорожчі від асинхронних з короткозамкнутим ротором такої ж потужності; вони вимагають більш кваліфікованого обслуговування під час експлуатації. У цих двигунах введенням опорів у кола якоря і збудження, можна плавно і в широких межах регулювати частоту обертання, їх використовують головним чином у приводах мобільних машин із живленням від акумуляторних батарей (електрокари, кормороздавачі тощо), а також як стартери автомобілів, тракторів і комбайнів.

Для привода електроінструментів та побутових машин у сільському господарстві використовують асинхронні однофазні короткозамкнуті двигуни типів АОЛБ (з пусковим активним опором), АОЛГ (з пусковим конденсатором), АОЛД (конденсаторні) та універсальні колекторні серії УВ.

Для привода сільськогосподарських машин найчасть ше використовують трифазні асинхронні електродвигуни з корошозамкнутим ротором серій АО2, 4А та їх модифікації. Ці електродвигуни прості за будовою, дешеві, надійні в роботі, легко обслуговуються під час експлуатації.

Недоліками двигунів цього"типу є великий пусковий струм, невеликий- пусковий момент, неможливість плавного регулювання частоти обертання.

Двигуни серії АО2 виготовляють потужністю 0,4 — 100 кВт з синхронною частотою обертання ротора 3000, 1500, 1000, 750 і 600 об/хв. Вони розраховані на напругу 220/380 В при з"єднанні обмоток відповідно на трикутник і зірку.

Двигуни серії 4А виготовляють на номінальну напругу 220 і 380 В потужністю 0,06—400 кВт.

Крім основного виконання, електродвигуни серії АО2 і 4А виготовляють різних електричних модифікацій: з підвищеним пусковим моментом (АОП2, 4АР) і ковзанням (АОС2, 4АС), багатошвидкісні (АО2-41-4/2) та з фазним ротором (АК2; АОК2).

Електродвигуни АОП2 використовують для привода машин з великим статичним і динамічним навантаженням у період пуску і порівняно постійним навантаженням під час, роботи, а двигуни АОС2 — для привода машин завеликими маховими масами, нерівномірним ударним або пульсуючим навантаженням, а також у приводах з частими пусками і зміною напрямку обертання (рев"ерсуванням).

Багатошвидкісні двигуни застосовують для привода вентиляторів у птахівничих і тваринницьких приміщеннях. Об"ємна подача вентиляторів регулюється зміною частоти обертання електродвигунів.

Щодо захищеності від впливу навколишнього середовища електродвигуни серій АО2 і 4А мають декілька виконань: вологостійкі АО2 .П з трикратним просочуванням обмотки (наприклад, АО2-42-4ПУЗ); хімічностійкі (АО2 .ХУЗ, 4А .ХУЗ); волого-, морозостійкі (АО2-41-4У2); ущільнені проти проникнення пилу (АО2-41-4УПУЗ, 4А90-4-УПУЗ).

Вологостійкі двигуни використовують у приміщеннях з підвищеною вологістю (кормоцехи, молочні), хі-мїчностійкі — в тваринницьких і птахівничих приміщеннях. Вони призначені для роботи при температурі повітря від-—45°С до +40°С і відносній вологості до 100%, а також для встановлення на відкритому повітрі. Електродвйгуни ущільнені проти проникнення пилу, працю-ють в запилених приміщеннях (деревообробні цехи, млини, кормоцехи).

Позначення двигунів серії АО2 складається з букв і цифр, розділених дефісами (наприклад, АО2-41-4, АОЛ2-21-6) і розшифровуються так. Перші літери означають викон-ання двигуна за ступенем захисту від впливу зовнішнього середовища та матеріал станини і підшипникових щитів (А — захищений з станиною і щитами із чавуну, АО — закритий обдувний з станиною і щитами з чавуну, АОЛ — закритий обдувний, станина і щитки з алюмінію.). Цифра 2 після літер — номер серії.

Після дефіса двома цифрами позначається типорозмір двигуна за порядковим номером зовнішнього діаметра та довжиною осердя статора.

Остання цифра — це число полюсів двигуна.

Позначення електродвигунів серії 4А 1 234567 розшифровується так:

4 номер серії;

А — вид двигуна (асинхронний);

1,2 — букви, що позначають відповідно виконання двигуна за ступенем захисту та матеріалом станини і щитів (А — станина і щити з алюмінію; X — станина з алюмінію, щити — чавунні);

3 — висота осі обертання, мм;

4 установочний розмір по довжині станини статора

(S — короткий, М — середній, L, — довгий);

5 — буква А або В, що позначає довжину осердя

станини (дається, якщо на одному установочному розмірі передбачено дві потужності);

6 — число полюсів;

7 — букви і цифри кліматичного виконання і катего*

рії розміщення двигунів.

Механічні характеристики електродвигунів

Механічною характеристикою електродвигуна називається залежність частоти обертання його вала від обертаючого моменту, який він розвиває n=f(М).

У всіх електродвигунах, за винятком синхронних, у двигунному режимі роботи при збільшенні моменту навантаження на валу частота обертання зменшується, а в гальмівних режимах при збільшенні частоти обертання гальмівний момент зростає. У різних двигунах призміні навантаження на валу частота обертання змінюється неоднаково. Залежно від того, наскільки змінюється частота обертаний двигуна при зміні навантаження на його валу, механічні характеристики поділяються на абсолютно тверді, тверді та м"які

Абсолютно твердою називається механічна характеристика двигуна, частота обертання якого не змінюється при зміні навантаження на його валу. Таку характеристику мають синхронні електродвигуни.

Тверду характеристику має двигун, що мало змінює свою частоту обертання при зміні навантаження на валу в широких межах. До них відносяться електродвигуни постійного струму з паралельним збудженням та асинхронні.

М"яка характеристика у двигунах, в яких при невеликому збільшенні навантаження на валу значно зменшується частота обертання (електродвигуни постійного струму послідовного збудження) .

Розглянемо детальніше механічні характеристики асинхронних електродвигунів.

Рівняння обертаючого моменту асинхронного двигуна має вигляд:

(1)

де М — обертаючий момент на валу двигуна, Нм;

Ммакс — максимальний момент двигуна, Нм;

Sk — критичне ковзання (ковзання при максимальному моменті на валу двигуна) ;

S — ковзання;

q— коефіцієнт.

Величина ковзання S показує, наскільки ротор відстає від частоти обертання магнітного поля статора:

(2)

де n — частота обертання ротора, об/хв;

n0 — частота обертання магнітного поля статора, об/хв;

об./хв. (3)

тут f — частота струму (f=50 Гц) ;

р — число пар лолюсів.

Ковзання при роботі електродвигуна у двигунному режимі змінюється від одиниці (при нерухомому роторі) до нуля (коли ротор обертається синхронно з магнітним полем статора).

Значення Ммакс, Sk і д з формулами (1) можна визначити за каталожними даними двигуна:

Ммакc= (4)

Де — кратність максимального моменту;

Мн — номінальний момент двигуна:

(5)

тут Рн — номінальна потужність, кВт;

nн — номінальна частота обертання, об/хв.

Критичне ковзання обчислюють за формулою:

(6)

(7)

де Sн — номінальне ковзання двигуна ;

— відношення кратностей максимального і

пускового моментів;

тут Кп = — кратність пускового моменту (наводиться в каталозі).

Для механічної характеристики асинхронного двигуна (рис. 21) є такі характерні точки:

А (S=0, М=0) синхронного холостого ходу (частота обертання ротора дорівнює частоті обертання магнітного поля статора) ;

"В (S=SН, М=МН)-номінального режиму роботи;

С (5=5к,М = ММакс) —

максимального моменту;

Д S = 1, М=0) —характеризує значення моменту двигуна на початку пуску.

Вид механічної характеристики і відповідно величина пускового Мп і максимального Ммакс моментів, критичного ковзання 5К, пускового струму ^п, коефіцієнта корисної дїі (ККД) і коефіцієнта потужності (соs φ) залежить від конструкції ротора двигуна.

Ротор у асинхронному двигуні може бути короткозам-кнутий і з фазною обмоткою. Короткозамкнутий ротор в свою чергу виготовляють з обмоткою у вигляді звичайної або подвійної клітки та з глибоким пазом.

Короткозамкнуті двигуни загального призначення виконують з обмоткою ротора у вигляді звичайного білячого колеса. Вони мають великий пусковий струм Iп= = (6 — 7)/н і порівняно малий пусковий момент Мп=(1,0-1,8) Mн.

Якщо короткозамкнуті двигуни виготовляють з подвійною білячою кліткою, то вони відзначаються підвищеним пусковим моментом Мп— (1,7— 1,8)Мп, великою перевантажувальною здатністю ММакс = 2,2 Мн, невеликим ковзанням, меншим, ніж у двигунах загального призначення, пусковим струмом ККД і соs φ.

Короткозамкнуті електродвигуни з глибоким пазом ротора порівняно з двигунами загального призначення мають більші пусковий та максимальний моменти, менший пусковий струм і значно більше номінальне ковзання.

Механічні характеристики електродвигунів поділяють на природні та штучні. Характеристика, одержана при номінальних значеннях напруги і частоти струму живлення та при відсутності додаткових (зовнішніх) .опорів у колах статора і ротора двигуна, називається природною, а всі інші— штучними. Природні механічні характеристики основних електричних модифікацій короткозамкнутих двигунів зображено на рисунку 22.

У асинхронних двигунах з фазним ротором штучні механічні характеристики одержують шляхом вмикання в коло обмотки ротора додаткових зовнішніх опорів. При збільшенні величини додаткового опору пусковий струм двигуна зменшується, ковзання зростає, а пусковий момент спочатку зростає, а потім, при дальшому збільшенні опору, починає зменшуватися. Максимальний момент залишається однаковим.

Обертаючий момент асинхронного двигуна прямо пропорціональний квадрату напруги. Так, якщо напруга в мережі знизиться на-20% і дорівнюватиме 0,8 Uн, момент двигуна становитиме 0,82МН=0,64 Мн, тобто зменшиться на 36%.

На роботу асинхронних двигунів впливають також ступінь несиметрії напруги і відхилення частоти від номінальної. Зниження напруги та частоти струму в мережі і збільшення несиметрії напруги призводить не-тільки до зниження продуктивності робочої машини, але й до перегрівання двигуна, що скорочує строк його служби. Тому згідно з діючими ГОСТами найбільше відхилення напруги на затискачах двигуна від номінальної не повинно перевищувати 7,5%, відхилення частоти — 0,2%, а -ступінь несиметрії напруги— 0,4%.

Асинхронні двигуни можуть працювати в двигунному і гальмівному режимах. Для них можливі три види електричного гальмування: рекуперативне, противмикан-ням і динамічне.

Рекуперативне гальмування має місце у випадку, коли електродвигун, увімкнений у мережу, під дією робочої машини обертається з частотою, більшою, ніж синхронна. При цьому електродвигун працює як генератор, перетворюючи механічну енергію ротора або робочої машини в електричну енергію, яка віддається в мережу. Такий метод гальмування економічно вигідний. Механічна характеристика при рекуперативному гальмуванні є продовженням характеристики дви-гунного режиму в II квадранті (рис. 23, а).

Гальмування противмиканням здійснюється обертанням ротора в напрямку, протилежному обертанню магнітного поля статора. Таке гальмування відбувається, наприклад, при гальмівному спуску вантажу, коли ротор двигуна під дією вантажу обертається проти напрямку магнітного поля статора (рис. 23, б). Гальмування противмикання виникає при перемиканні двох фаз обмотки статора. При цьому ротор двигуна за інерцією деякий час буде продовжувати обертатить у попередньому напрямку, в той час як напрямок обертання поля статора змінився, в результаті виникає гальмівний момент. Після зупинки ротора двигун треба вимкнути з мережі, щоб він не почав обертатися у протилежному напрямку. Механічна характеристика при такому гальмуванні знаходиться у II квадранті (рис. 23, в).

Для динамічного гальмування (рис. 23, г) на обмотку статора двигуна подають постійний струм. Треба мати на увазі, що опір обмоток статора при живленні їх постійним струмом значно менший, ніж при змінному струмі. Тому для обмеження сили струму до них підводять знижену напругу (не більше 10% номінальної напруги змінного струму).

При такому гальмуванні двигун працює в режимі синхронного генератора, але на відміну від рекуперативного енергія гальмування не віддається в мережу, а витрачається на нагрівання ротора двигуна.

Пуск асинхронних електродвигунів

Обмотки фаз статора асинхронного електродвигуна з"єднують зіркою або трикутником залежно від напруги мережі та номінальної напруги двигуна.

Початок та кінець виводів обмоток статора трифазного асинхронного електродвигуна згідно з ГОСТ 183— 74 мають такі позначення:

перша фаза — СІ, С4; друга — С2, С5; третя — СЗ, С6.

При з"єднанні обмоток, двигуна зіркою всі кінці обмоток С4, С5 і С6 з"єднують в одну точку, а початки обмоток СІ, С2 і СЗ вмикають в мережу (рис. 24, а).

Для з"єднання обмоток трикутником кінець першої фази С4 з"єднують з початком другої С2, кінець другої С5 — з початком третьої СЗ, кінець третьої С6 — з початком першої СІ (рис. 24, б).

З"єднання зіркою або трикутником використовується відповідно при вмиканні на більшу або меншу напругу електромережі.

Якщо заводські позначення виводів обмоток не збереглися, то їх визначають так. Спочатку за допомогою контрольної лампи, вольтметра або мегомметра знаходять попарно кінці обмоток і позначають виводи обмоток першої, другої і третьої фаз. Для цього один фазний провід мережі з послідовно ввімкненим вольтметром або лампою приєднують до одного з виводів обмотки, а нульовим проводом мережі по черзі доторкуються до вільних кінців обмоток статора доти, поки вольтметр не покаже напруги (або не загориться лампа). Це означає, що обидва виводи обмотки належать одній фазі. При визначенні обмоток омметром (мегомметром) один затискач приєднують до одного з виводів обмотки, а проводом від другого затискача по черзі доторкуються до всіх вільних виводів двигуна та обертають ручку приладу. Якщо стрілка мегомметра стане на нульову поділку шкали,, отже, обидва виводи належать одній фазі.

Щоб відшукати початок і кінець об мотки кожної фази, до виводів однієї фази приєднують вольтметр змінного струму на 5—10 В, а дві інші обмотки з"єднують між собою послідовно і вмикають на фазну напругу мережі на 2—3 с. Якщо при цьому вольтметр (або лампа) покажуть відсутність напруги, то між собою з"єднані однойменні виводи обмоток. Виводи обмоток, з"єднаних між собою, приймають умовно за кінці, а виводи, приєднані до мережі, відповідно за початки. Якщо з"єднані між собою різнойменні виводи (кінець однієї і початок іншої) обмоток, то вольтметр (лампа) покаже напругу.

Після визначення однойменних виводів другої та третьої обмоток вольтметр (або лампу) приєднують до однієї з цих обмоток і подібним способом визначають виводи першої обмотки.

При відсутності чутливого вольтметра і відповідної лампи початок і кінець обмотки визначають за наявністю іскри, при розмиканні кола, у яке підмикається вольтметр чи лампа. Наявність іскри свідчить про те, що з"єднані між собою різнойменні виводи двох обмоток. Пуск асинхронних двигунів здійснюють: безпосереднім вмиканням у мережу (прямий пуск); перемиканням обмоток статора із зірки на трикутник; вмиканням симетричних або несиметричних активних і реактивних опорів у коло статора;

за допомогою автотрансформатора (автотрансформа-торний пуск);

вмиканням симетричних або несиметричних активних і реактивних опорів у коло ротора.

Для асинхронних короткозамкнутих двигунів малої та середньої потужності найчастіше застосовується прямий пуск. При цьому пусковий струм двигуна перевищує номінальний у 5—7 разів. Для самого двигуна великий пусковий струм нешкідливий, оскільки він протікає декілька секунд і двигун за цей час не встигає нагрітись, але великий струм викликає значний спад напруги в мережі, що негативно впливає на роботу споживачів. Недоліком прямого пуску є також великі поштовхи моменту, що призводять до швидкого спрацювання приводних механізмів або їх-поломок.

Нормальний прямий пуск короткозамкнутого двигуна можливий, якщо фактичне відхилення (зниження) напруги на його затискачах під час пуску не перевищує максимально допустимого. Фактичне зниження напруги в основному залежить від довжини ділянки лінії 0,38 кВ, перерізу і матеріалу проводів, а також попереднього навантаження лінії іншими споживачами. Допустиме зниження "Напруги залежить від величини моменту зрушення робочої машини і пускового моменту двигуна.

Одним із способів зменшення пускових струмів є пуск електродвигунів з перемиканням обмоток статора із зірки на трикутник (рис. 25). На початку пуску двигуна обмотки статора з"єднують на зірку, а після того як двигун почне працювати з номінальною частотою обертання, їх перемикають на трикутник. При такому перемиканні обмоток пусковий струм і обертаючий момент двигуна зменшуються в три рази, тому цей спосіб пуску застосовують при невеликому моменті зрушення робочої машини.

Електродвигуни єдиної серії А2 і АО2 загального призначення розраховані на напругу Δ/У 220/380 В, тому в мережу з лінійною напругою 380 В їх можна вмикати тільки при з"єднанні обмоток статора на зірку. Пуск з перемиканням обмоток із зірки на трикутник в цьому випадку неможливий. Електродвигуни нової серії 4А потужністю більше 15 кВт виготовляють на напругу 380/660 В і при лінійній напрузі мережі 380 В можливий пуск з перемиканням обмоток статора із зірки на трикутник.

Пуск короткозамкнутих асинхронних двигунів вмиканням симетричних або несиметричних активних і реактивних опорів у коло статора, а також за допомогою автотрансформатора у сільському господарстві практично не застосовується.

Регулювання частоти обертання асинхронних електродвигунів

Підставивши рівняння (12) значення частоти обертання магнітного поля статора з рівняння (13), одержують вираз для частоти обертання асинхронного електродвигуна:

об/хв, (18)

де f — частота струму в обмотках статора, Гц;

р — число пар полюсів обмотки статора;

S — ковзання.

Отже, регулювати частоту обертання асинхронного двигуна можна трьома способами: зміною частоти струму в обмотці статора; зміною числа пар полюсів обмотки статора; введенням у коло ротора додаткових опорів, які викликають збільшення ковзання і відповідно зменшення частоти обертання двигуна. Останній спосіб використовують лише для двигунів з фазним ротором.

Для частотного регулювання необхідні перетворювачі частоти електромашинні або статичні. Статичні перетворювачі частоти на основі тиристорів, магнітних підсилювачів досить складні та дорогі і тому мало використовуються в сільському господарстві. Машинні перетворювачі з частотою 200 Тц застосовуються для машинок, якими стрижуть овець, та електроінструментів. При такій частоті асинхронний двигун з однією парою полюсів має синхронну частоту обертання 12000 об/хв. Тоді значно зменшуються розміри і маса двигуна, що має велике значення для ручних електроінструментів.

На практиці найчастіше частоту обертання асинхронних короткозамкнутих двигунів регулюють зміною числа пар полюсів обмотки статора. Таке регулювання можливе лише -в спеціальних багатошвидкісних електродвигунах. Кожна фазна обмотка статора їх секціонована (має вивод із середини) або складається з двох окремих обмоток, що дозволяє одержувати різні числа пар полюсів. Виготовляються електродвигуни з двома , трьома і чотирма фіксованими швидкостями обертання, наприклад 3000/1500/1000 об/хв. Під час перемикання обмоток .виникають великі кидки струму і моменту, тому перемикання необхідно виконувати при повній зупинці двигуна або при роботі на холостому ходу.

Якщо перемикати обмотки багатошвидкісного двигуна з трикутника на подвійну зірку, то його потужність залишається незмінною, а момент при збільшенні частоти обертання зменшується. Переключаючи обмотки з зірки на подвійну зірку, постійним залишається момент, а потужність при збільшенні частоти обертання зростає.

Багатошвидкісні асинхронні електродвигуни використовують для привода металообробних верстатів, що значно спрощує їх кінематичну схему, вентиляторів з регулюванням продуктивності та інших машин і механізмів.

У двигунах з підвищеним ковзанням частоту обертання регулюють зміною величини підведеної до статора напруги. Цей спосіб використовують у комплектах вентиляційного обладнання «Климат-4» «Климат-2» та «Климат-3» для регулювання об"ємної подачі витяжних вентиляторів серії ВО. Привод цих вентиляторів здійснюється від електродвигунів типу Д80А4ПУЗ, Д80В6ПУЗ та Д100/-6П, які мають велике критичне-ковзання (Sк = 0,6). Живляться двигуни від автотрансформатора АТ=10 з відпайками. Найбільшу частоту обертання електродвигун має при напрузі живлення 380 В. Перемикаючи двигун на відповідні відпайки автотрансформатора, забезпечують швидкість обертання 66% і 33% від найбільшої.

Перетворення споживаної .двигуном електричної енергії в механічну супроводжується її втратами. Вони складаються із втрат: на подолання сил тертя у підшипниках; в стальних листах осердя статора і ротора, обумовлених гістерезисом і вихровими струмами; в обмотках статора і ротора. Всі втрати енергії в двигуні виділяються у вигляді тепла, що призводить до його нагрівання.

Температура нагрівання з часом зростає нерівномірно. Спочатку тепло майже повністю витрачається на підвищення температури двигуна і тільки незначна його частина віддається у навколишнє середовище.- Тому його температура в цей час швидко зростає. Але одночасно збільшується тепловіддана в навколишнє середовище, тому підвищення температури сповільнюється і настає момент, коли все тепло, яке виділяється в двигуні," віддається в навколишнє середовище. В електродвигунах малої і середньої "потужності стала температура встановлюється через півтори-дві години після початку роботи.

Допустима температура нагрівання двигуна залежить від теплостійкості його ізоляції, яка поділяється на сім класів: У, А, Е, В, Р, Н і С.

До класу У. належать волокнисті матеріали з бавовни, целюлози і натурального шовку. Найбільша допустима температура їх нагрівання 90°С. Ці ж матеріали, але просочені рідким електроізоляційним матеріалом (трансформаторним маслом, масляним лаком, бітумними сполуками) відносяться до класу А і допускають температуру нагрівання 105°С.

Клас Е включає синтетичні, органічні ізолюючі матеріали (плівки, волокна, смоли, компаунди), які мають гранично допустиму температуру нагрівання 120°С.

Ізолюючі матеріали на основі слюди, азбесту і скловолокна, просочені органічними лаками і смолами, належать до класу В, їх гранично допустима температура нагрівання становить 130°С. Ці ж матеріали з синтетичними зв"язуючими і просочувальними сполуками входять до класу Р і допускають температуру нагрівання 155°С. Якщо в матеріалах на основі слюди, азбесту і скловолокна застосовуються кремнійорганічні сполуки, то вони належать до класу Я і мають граничне допустиму темпе-,ратуру нагрівання 180°С.

До класу С входять слюда, скло, кварц та керамічні матеріали з неорганічними сполуками. Граничне допустима температура нагрівання їх не обмежується (понад 180°С).

У електричних двигунах використовують ізоляційні матеріали класу А, Е, В і F. Сучасні двигуни серії 4А виготовляють з ізоляцією класу В і F.

Величина усталеної температури двигуна залежить від навантаження та умов охолодження. Якщо двигун перевантажений, то його усталена температура більша за допустиму для даного класу ізоляції. При роботі з навантаженням, що відповідає номінальній потужності, усталена температура двигуна дорівнює допустимій.

У нормальних умовах експлуатації електродвигун може працювати понад 10 років (серійний строк служби електродвигунів серії 4А не менше 15 років). Якщо двигун часто перевантажується, він перегрівається, ізоляція втрачає електричну і механічну міцність, а строк служби його на кожні 8°С перевищення температури більше допустимої зменшується приблизно у два рази.

Нагрівання електродвигуна залежить від режиму його роботи. ГОСТ 183—66 передбачає вісім номінальних режимів роботи. Основними з них є тривалий S1, короткочасний S2 і повторно-короткочасний S3 (рис. 27).

При тривалому режимі період роботи електродвигуна настільки великий, що температура його нагрівання досягає усталеного значення. Так працюють електродвигуни вентиляторів, насосів, зерноочисних машин тощо. При вимкненні двигуна з мережі його температура поступово знизиться до температури навколишнього середовища.

Короткочасний режим роботи електродвигуна характеризується чергуванням періодів роботи з паузами. Причому тривалість робочого періоду /р така мала, що двигун не встигає нагрітись до усталеної температури, а тривалість паузи іп дозволяє охолоджуватися до температури навколишнього, середовища. У короткочасному ре-"жимі працюють двигуни приводів для піднімання щитів на зрошувальних каналах, повороту лотків в інкубаторах, транспортерів для роздавання кормів та інші.

Робота двигунів характеризується тривалістю вмикання, яка вказується на паспорті: 10, 30, 60 і 90 хв.

При повторно-короткочасному режимі період роботи двигуна чергується з паузами. Але тривалість одного робочого періоду разом з паузою не перевищує 10 хв. За такий короткий час температура двигуна не досягає усталеного значення, а за період паузи не встигає знижуватись до температури навколишнього середовища.

У такому режимі працюють двигуни приводів кранів, підйомників тощо.

Повторно-короткочасний режим роботи характеризується відносною тривалістю вмикання ПВ у процентах, яку визначають за формулою:

ПВ=.100%. (19).

ГОСТ 183-74 встановлює такі значення відносної тривалості вмикання: 15, 25, 40 і 60%.

Вибір потужності електродвигунів

Правильний вибір потужності двигуна забезпечує мінімальні капітальні затрати і втрати енергії при експлуатації установки. Двигун заниженої потужності швидко виходить з ладу внаслідок перегрівання або не забезпечує подолання короткочасних перевантажень. Використання двигуна завищеної потужності супроводжується зменшенням ККД і соз ф, збільшенням втрат енергії і капітальних затрат.

Правильно вибраний електродвигун під час роботи повинен бути повністю завантажений, працювати без перегріву, мати достатній пусковий момент для розгону робочої машини і необхідний максимальний момент для подолання короткочасних перевантажень.

Потужність двигуна, який працює в тривалому режимі з постійним навантаженням, визначають з умови:

кВт (20)

де Рн — номінальна потужність двигуна;

Ррозр — розрахункова потрібна потужність на валу робочої машини.

Для багатьох сільськогосподарських машин з тривалим режимом роботи потрібну потужність Рм на валу вказують у паспорті. У цьому випадку розрахункову потрібну потужність робочої машини обчислюють за формулою:

кВт (21)

де ήп— ККД передачі.

Розрахункову потужність для насосів:

кВт (22)

де Q — подача насоса, м3/с;

H — загальна розрахункова висота подачі води (з урахуванням висоти всмоктування, нагнітання і втрати напору в трубах), м;

j — густина води, кг/м3 (/= 1000 кг/м3) ;

ήнήп— відповідно ККД насоса і передачі. У вентиляторах:

кВт (23)

де Q — об"ємна подача вентилятора, м3/с;

H — тиск, що створює вентилятор,

ήв і ήп — відповідно ККД вентилятора і передачі.

При наближених розрахунках значення ККД приймають: поршневих насосів — 0,8 — 0,9; відцентрових високонапірних (Н>90 м) і з середнім напором (Н40 м) — 0,4 — 0,8; відцентрових низьконапірних (Н<15 м) — 0,25 — 0,6; потужних відцентрових вентиляторів — 0,5 — 0,8; середньої потужності — 0,3 — 0,5; малих крильчастих вентиляторів — 0,2 — 0,35.

Характерною особливістю відцентрових насосів і вентиляторів є те, що їх об"ємна подача пропорціональна першому степеню, напір і момент на валу — другому степеню, а споживана потужність — третьому степеню частоти обертання. Тому при визначенні розрахункової потужності враховують розбіжність між номінальною і фактичною частотою їх обертання. Перерахунок розрахункової потужності відцентрового насоса (вентилятора) виконують за формулою:

кВт (24)

де Ррозрн і Ррозр — споживані потужності відповідно при номінальній і фактичній частоті обертання;

nн і nф — номінальна і фактична частота обертання насоса (вентилятора).

Номінальну потужність двигуна в цьому випадку "беруть з умови:

Для багатьох сільськогосподарських машин аналітичним- способом важко розрахувати потрібну потужність електродвигуна. Тоді потужність визначають за навантажувальними діаграмами, які знімають самописними приладами (ватметрами, амперметрами). Потужність, записана приладом і помножена на ККД двигуна, і є тією петужністю, за якою з каталога підбирають електродвигун.

При тривалому режимі" роботи із змінним навантаженням (рис. 28) вибір потужності двигуна ще складніший, тому що його температура безперервно змінюється. Двигун, вибраний за максимальною потужністю навантажувальної діаграми, буде недовантажений, а за мінімальною — перевантажений. За середньою потужністю вибирати двигун також не можна, бо при цьому не враховується квадратична залежність між кількістю теплоти, яка виділяється в двигуні, і струмом в його обмотках (Q =I2Rt).

Якщо частота обертання двигуна при змінному наванта; женні не змінюється, то двигун підбирають за еквівалентною потужністю навантажувальної діаграми Ре, яка визначається за формулами:

для прямокутних ділянок:

(25)

трапецієвидних:

(26)

трикутних:

(27)

де Р1, Р2 . . . Рп — потужності на відповідних ділянках діаграми,

t1, t2 … tn — час дії кожної потужності. Для навантажувальної діаграми на рисунку 28 еквівалентна потужність:

(28)

Потужність вибраного електродвигуна повинна бути рівною або трохи більшою від еквівалентної, тобто

Вибір типу електродвигунів за умовами захисту від дії навколишнього середовища, конструктивними особливостями і умовами пуску

Сільськогосподарське виробництво відзначається специфічними умовами зовнішнього середовища, які мають істотне значення для роботи електрообладнання. Тому правильний вибір двигунів за умовами захисту від дії навколишнього середовища має вирішальне значення для забезпечення їх надійної роботи.

Згідно з ГОСТ 15150—69 за захистом від впливу кліматичних факторів навколишнього середовища електротехнічні вироби (в тому числі і електродвигуни) мають такі виконання для районів:

У — з помірним кліматом;"

ХЛ — з холодним кліматом;

Т — з тропічним кліматом;

0 — загальне кліматичне виконання.

Залежно від місця знаходження при експлуатації вироби поділяються на п"ять категорій:

1— на відкритому повітрі;

2— в неопалюваних приміщеннях;

3 і 4 — відповідно в приміщеннях з природною вентиляцією та штучним регулюванням мікроклімату;

5 — в приміщеннях з підвищеною вологістю.

Позначення кліматичного виконання і категорії розміщення електротехнічних виробів проставляються в кінці умовного позначення типу виробу. Наприклад, у двигуні АО2-41-4УЗ буква У означає, що він застосовується для роботи в районі з помірним кліматом, а цифра 3 — в приміщенні з природною вентиляцією без штучного регулювання мікроклімату.

За ступенем захисту від дотикання до струмопровід-них і рухомих частин та попадання твердих предметів і проникнення води електрохімічні вироби згідно з ГОСТ 14254—69 мають кілька виконань. Умовне позначення ступеня захисту виробу наноситься на його оболонку або на табличку з паспортними даними. Воно складається з букв ІР та двох цифр, наприклад ІР23. Перша цифра є умовним позначенням ступеня захисту персоналу від дотикання" до струмопровідних або рухомих частин устаткування та від попадання під оболонку твердих сторонніх предметів (0 — відсутність захисту; 1 — захист від дотикання частиною поверхні тіла до струмопровідних і рухомих частин та від попадання предметів діаметром понад 52,2 мм; 2 — захист від дотикання пальцями і попадання предметів діаметром не менше 12,5 мм; 3 — захист від доторкання інструментом та іншими предметами товщиною понад 2,5 мм; 4 — захист від дотикання інструментом та предметами товщиною понад 1 мм; 5 — повний захист персоналу від дотикання до струмопровідних і рухомих частин).

Друга цифра визначає ступінь захисту устаткування від попадання під його оболонку води (1—захист від вертикальних краплин; 2 — захист від краплин, що падають під кутом менше 15° до вертикалі; 3— захист від дощу під кутом не більше 60° до вертикалі; 4— захист від бризок; 5 — захист від водяних струментів; 7 — захист від попадання води при зануренні у воду).

За кліматичним виконанням двигун вибирають відповідно до кліматичних умов району під час експлуатації, а за ступенем захисту від впливу зовнішнього середовища — відповідно до характеристики середовища, в якому він знаходиться.

Для сухих і вологих приміщень використовують електродвигуни категорії УЗ, У4 загального призначення серій АО2 .УЗ, 4А .УЗ та їх модифікації: АОС2 і 4АС — з підвищеним ковзанням; АОП2 і 4АР — з підвищеним пусковим моментом; АО2 .УПУЗ і 4А .УПУЗ — ущільнені проти пилу (для елеваторів, комбікормбвих заводів тощо); АО2 .УП — повністю пилонепроникні; 4А .БУЗ — з вбудованим температурним захистом; АО2 .УЗ і 4А . УЗ — багатошвидкісні.

У приміщеннях сирих і особливо сирих категорій У1, У2 і У5 (овочесховища, молочарні, приміщення для тварин і птиці, в яких обладнані установки мікроклімату, кормоцехи, теплиці) та для зовнішньої установки рекомендуються електродвигуни: АО2 .У2 і 4А .У2 — воло-гоморозостійкі, АО2 .П — вологостійкі з потрійним просочуванням і корозостійким покриттям статора.

Для особливо сирих приміщень з хімічно активним середовищем категорії У1 і У5 (приміщення для утримання тварин і птиці без штучного регулювання мікроклімату, склади мінеральних добрив . тощо) застосовуються електродвигуни сільськогосподарського призначення: АО2 . СХУ1 і 4А .СУ1—вологоморозостійкі; АО2 . СХТЗУ1 і 4А .БСУ1 —з вбудованим температурним захистом; 4АС .СУ1 — з підвищеним ковзанням; 4АР . СУ1 — з підвищеним пусковим моментом; 4АА .СУ1 — багатошвидкісні; Д .ПУ2 і Д .ПУЗ — для привода вентиляторів у птахівничих приміщеннях, 4А .СХЛ1 — єдиної кліматичної модифікації.

При виборі типу електродвигуна також враховують форму виконання залежно від конструктивних особливостей машини та умов монтажу.

Згідно з ГОСТ 2479—65-за формою виконання електричні машини пуділяються на вісім груп, кожна з яких розділяється на види, а кожний вид має декілька виконань. Форма виконання позначається буквою М з трьома цифрами, наприклад М101. Перша цифра вказує групу (1 — машина на лапах, 2 — машина на лапах із фланцем на щиті, 3 — машина без лап із фланцем на щиті), друга — вид машини (кількість підшипникових щитів, лап, наявність редуктора тощо), третя — виконання (1 — горизонтальне; 2 вертикальне, вільний кінець вала вниз; 3 — вертикальне, вільний кінець вала вверх). ~ Вибираючи тип електродвигуна, необхідно враховувати і умови пуску. При легких умовах пуску (вхолосту або з незначним навантаженням) використовують двигуни основного виконання (АО2, 4А). Для привода машин, які відзначаються великими інерційним або статичним навантаженням під час пуску і стабільним навантаженням під час роботи, рекомендуються електродвигуни АОП2, 4АР з підвищеним пусковим моментом. Якщо машина має великий момент інерції і нерівномірний графік навантаження або працює з частими пусками і реверсуванням, рекомендується вибирати електродвигуни АОС2 і 4АС з підвищеним ковзанням.

За частотою обертання перевагу віддають швидкохідним двигунам, які мають вищі ККД і соз ф порівняно з тихохідними. Однак електродвигуни з частотою обертання n0 = 3000 об/хв прямо з"єднуються з робочою машиною муфтою (насоси, вентилятори, електроінструменти тощо). Застосування пасової передачі або редуктора недоцільне, тому що вони мають підвищений рівень вібрації і шуму та меншу надійність.

Для тихохідних машин краще використовувати мо-тор-редуктори (розділ IX, § 3), що виготовляються з електродвигунами потужністю 0,6—5,5 кВт і частотами обертання вихідного валу 25, 40, 63, 100, 160 і 250 об/хв.

Апаратура керування

За принципом дії апарати керування поділяються на дві групи: апарати неавтоматичного (рубильники, перемикачі, пакетні вимикачі, реостати) та автоматичного керування (магнітні пускачі, контактори, електричні реле). Автоматичні вимикачі вмикаються вручну, а вимикання буває ручним і автоматичним.

Апарати керування і захисту бувають відкриті, захищені, водозахищені, бризкозахищені, краплезахищені, пи-лозахищені, герметичні, вибухозахищені, загального призначення, спеціального призначення, тропічного виконання, вологостійкі і хімічно стійкі.

Залежно від умов зовнішнього середовища апарати керування і захисту, які використовуються в сільському господарстві, повинні мати ступені захисту ІР23, ІРЗО, ІР31.ІР41.ІР44, ІР54, ІР55.

Рубильники і перемикачі використовують для нечастих замикань і розмикань електричних кіл напругою до 500 В.

За конструкцією вони розрізняються: одно-, дво- і триполюсні; з центральною або боковою рукояткою і важільним приводом; з дугогасильними камерами та без них.

Позначення типу рубильників і перемикачів складається з букв і цифр і розшифровується так: Р — рубильник, П — перемикач, РБ — рубильник з боковою рукояткою, ПБ — перемикач з боковою рукояткою, РПЦ — рубильник з центральним важільним приводом, ППЦ — перемикач з боковим важільним приводом; перша цифра— кількість полюсів, друга — величина номінального струму в сотнях ампер. Наприклад, РЦБ34 — рубильник з боковим важільним приводом, триполюсний на 400 А.

Рубильники і перемикачі вибирають за номінальною напругою, максимальним струмом вимикання і типом виконання. Треба мати на увазі, що максимальний струм вимикання рубильників і перемикачів без дугогасильних камер при напрузі 380 В змінного струму становить 0,3 Ін.

У сухих приміщеннях рубильники і перемикачі встановлюють у шафах та ящиках .захищеного виконання, а на відкритому повітрі, у вологих і пильних приміщеннях — у шафах та ящиках пиловодонепроникного виконання.

Пакетні вимикачі і перемикачі (рис. 29) використовують для керування малопотужними електродвигунами, освітлювальними установками, в колах керування і сигналізації. Вони виготовляються однополюсні і багатопо-люсні (до семи полюсів) на номінальні струми 10, 15, 25, 40, 60 100, 150, 250 і 400 А^при напрузі 220 В. При напрузі 380 В величина номінального струму зменшується на 40%.

Позначення цих апаратів, що складається з букв і цифр, розшифровується так: перші одна або дві букви означають виконання (Г— герметичне, В — бризконе-проникне, ВГ — герметичне у пластмасовій оболонці); наступні три букви вказують тип апарата (ПВМ — пакетний вимикач, ППМ — накетний перемикач). Перша цифра після букв показує кількість полюсів, число після тире — номінальний струм вимикання при напрузі 220 В, літера Н після косої риски і цифра — кількість напрямків, якГ може комутувати перемикач (наприклад, ГППМ2-60/Н2).

Більш досконалими є пакетно-кулачкові вимикачі типу ПКВ, ПКП та перемикачі кулачкові універсальні ПКУ2 і ПКУЗ. Вони виготовляються на номінальні струми 10, 25, 63, 100 і 160 А.

Пакетні вимикачі і перемикачі здатні розривати номінальний струм, а пакетно-кулачкові допускають аварійне вимикання дев"ятикратного номінального струму. Тому для керування асинхронними короткозамкнутими двигунами пакетні вимикачі потрібно вибирати за пусковим, а пакетно-кулачкові — за номінальним струмом двигуна.

Пускачі натискні вібростійкі типу ПНВ призначені для керування трифазними асинхронними ко-роткозамкну тими електродвигун а м й потужністю до 5 кВт, а типу ПНВС — для керування однофазними двигунами потужністю до 0,6 кВт. Керування пускачами здійснюється кнопками «Пуск» і «Стоп».

Барабанні та універсальні перемикачі типу БП1, БП та БПК використовують для керування (включаючи реверсування) асинхронними короткозамкнутими двигунами і перемикання обмоток багатошвидкісних електродвигунів та кіл керування.

Універсальні перемикачі типу УП служать для перемикання кіл керування, обмоток багатошвидкісних двигунів невеликої потужності та комутації допоміжних кіл.

Контактори і магнітні пускачі серій КТВ,- КТ, КНТ, ПМЕ, ПА, ПАЕ керують дистанційно і автоматично трифазними асинхронними двигунами та іншими електроустановками. Магнітні пускачі також захищають електродвигуни від самозапуску (нульовий захист) та перевантаження.

Основними його частинами є контакти, дугогасильні пристрої і електромагніт для приведення в дію рухомих контактів. Коли по котушці проходить струм, якір електромагніту намагнічується і притягується до нерухомого осердя. При цьому замикаються головні контакти. Одночасно замикаються допоміжні і розмикаються допоміжні контакти. Після вимикання струму під дією власної ваги або пружини якір електромагніту відпадає від осердя, і головні контакти розмикаються.

До контактора додається кнопкова станція, яка складається з кнопок «Пуск» і «Стоп». Кнопка «Пуск» має одну пару замикаючих (нормально відкритих), а "кнопка «Стоп» — одну пару розмикаючих (нормально закритих) контактів. Обидві кнопки під дією пружин автоматично повертаються у початкове положення після припинення натискання. Щоб коло котушки контактора не розмикалось після відпускання кнопки «Пуск», паралельно їй приєднуються допоміжні контакти, які замикаються одночасно з головними.

Під час розмикання головних контактів виникає дуга, яка при тривалому горінні призводить до перегріву і обплавлення контактів. Для прискорення розриву дуги в контакторах застосовують дугогасильні ґратки (ряд металевих пластин, закріплених у стінках дугогасильних камер. Дуга під дією магнітного поля свого струму втягується у проміжки між пластинами, розбивавться на частини, інтенсивно охолоджується і швидко гасне.

Магнітний пускач (рис. 31) складається з триполюcного контактора і теплових реле (або без них) для захисту електродвигуна від перевантаження.

4. Технічна характеристика магнітних пускачів

Серія

Потужність керованого електродвигуна, кВт; при 380 В

Тип теплового реле

Номінальні струми нагрівних елементів теплових реле, А

ПМЕ-000

1,1

ТРН-10А

0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2

ПМЕ-100

4,0

ТРИ- 10

0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10

ПМЕ-200

10

ТРН-25

5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25

ПАЕ-300

17

ТРН-40

12,5; 16; 20; 25; 32; 40

ПАЕ-400

28

ТРП-60

25; 30; 40; 50; 60

ПАЕ-500

55

ТРП-150

50; 60; 80; 100; 120

ПАЕ-600

75

ТРП-150

100; 120; 150

Котушки пускачів і контакторів живляться однофазним змінним струмом, внаслідок чого магнітний потік у магнітопроводі періодично проходить через нуль, що викликає гудіння та вібрацію магнітної системи. Для усунення цього на торці осердя розміщують короткозамкну-тий виток 5 (рис. 31), який охоплює близько двох третин площі його перерізу. Магнітний потік котушки ФІ наводить у короткозамкнутому витку. електрорушійну силу, яка викликає струм, зміщений по фазі на 90° відносно струму котушки. Він у свою чергу створює додатковий магнітний потік Ф2, зміщений по фазі на 90° відносно основного магнітного потоку Ф1. Отже, завжди є зусилля F1 від основного або F2 від додаткового потоку, які утримують якір.

Магнітні пускачі виготовляють реверсивні і неревер-сивні. Реверсивні пускачі мають два контактори і електричну або механічну блокіровку для запобігання одночасному вмиканню обох контакторів.

У сільському господарстві використовують магнітні пускачі серій ПМЕ, ПА і ПАЕ (табл. 4).

Умовні позначення магнітних пускачів розшифровуються так: букви ПМЕ, ПА і ПАЕ — позначення серії; перша цифра після дефіса — величина за номінальним струмом (0—4А, 1 — 10 А, 2—25 А); друга цифра — конструкція по захищеності (1 — відкриті; 2 — захищені; 3 — пиловодонепроникні); третя цифра — виконання (1 — нереверсивний без теплових реле; 2— нереверсивний з тепловими реле; 3 — реверсивний без теплового реле; 4 — реверсивний з тепловими реле; 5 — нереверсивний без теплових реле з вмонтованими кнопками «Пуск» і «Стоп»; 6 — нереверсивний з тепловими реле і вмонтованими кнопками).

При перевантаженні електродвигуна магнітний пускач автоматично вимикаєть ......

Страницы: [1] | 2 |




 




 

Записник:
Вибранні реферати  

Рефератів в нашій базі:
Рефераты: 16675
Розділи у алфавытному порядку:
АБВГДЕЖЗ
ИЙКЛМНОП
РСТУФХЦЧ
ШЩЪЫЬЭЮЯ

 

Підказка: Електричний привід (електродвигуни) | Реферат

TextReferat © 2021 - Реферати українською мовою, українські реферати на нашому сайті ви можете скачати безкоштовно, також можете перед завантаженням ознайомитись за потрібним вам рефератом. Якщо ви не можете знайти потрібний вам реферат, користуйтесь пошуком.