СОДЕРЖАНИЕ
АСИНХРОННЫЙДВИГАТЕЛЬ
РЕЖИМЫ РАБОТЫЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ВЫБОРЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ПО МОЩНОСТИ,ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ, ТИПУ И ИСПОЛНЕНИЮ
ТЕХНИКАБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
ЛИТЕРАТУРА
АСИНХРОННЫЙДВИГАТЕЛЬ
В производствераспространены асинхронные электродвигатели, при помощи которых приводятся вдвижение все производственные агрегаты, подъемно-транспортные механизмы, частьмобильных машин в растениеводстве, животноводстве, в ремонтных и другихподсобных предприятиях. Во многих хозяйствах суммарная мощностьэлектродвигателей равна или больше мощности тракторного парка.
Преимущественноеприменение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором объясняетсяспецификой работы электроприводов. Электродвигатели работают принеблагоприятных условиях окружающей среды: химически активной атмосфереживотноводческих помещений, большой запыленности зерноочистительно-сушильныхкомплексов, высокой влажности в кормоцехах, под открытым небом. Многиедвигатели имеют длительные перерывы в работе, используются сезонно,территориально разбросаны.
Эти условия, осложняяэксплуатацию электроприводов, требуют применения более прочного, надежного,простого оборудования, характерного для электроприводов с асинхроннымиэлектродвигателями.
Для обеспечениябесперебойной работы электропривода необходимо иметь отлаженную защитнуюаппаратуру, обеспечивающую своевременное отключение электродвигателя в случаеего перегрузки, неисправности рабочей машины или привода. Комплектованиевысокоэкономичного электропривода базируется на знании условий работыэлектрооборудования и приводных характеристик рабочих машин. Приводныехарактеристики отражают особенности рабочих машин и технологического процесса.К ним относятся: механические характеристики, нагрузочные диаграммы, данные омоменте инерции и его изменении, кинематические схемы, энергетическиепоказатели, технологические требования. Механические, нагрузочные, инерционныехарактеристики позволяют правильно выбрать двигатель по мощности,быстроходности, механической характеристике, рассчитать параметры для настройкиаппаратов управления и защиты.
Кинематические схемы даютвозможность судить о последовательности передачи движения от двигателя крабочим органам и необходимы для расчета приведенных значений моментов. Онипозволяют решать вопрос об установке нескольких двигателей на рабочую машину.
Асинхронные двигателибывают двух типов: с короткозамкнутым и фазным ротором; последние называюттакже двигателями с контактными кольцами. Часть серии двигателей скороткозамкнутым ротором закрытого обдуваемого исполнения с осью вращениявысотой от 160 до 250 мм охватывает диапазон мощностей от 15 до 90 кВт (вчетырехполюсном исполнении).
Устройство асинхронногоэлектродвигателя серии 4А с короткозамкнутым ротором
Станина и торцевые щитыотлиты из чугуна. Наружный вентилятор крепится на выступающем конце вала,противоположном выводному. Вентилятор закрыт кожухом из листовой стали.Наружный воздух засасывается вентилятором через жалюзи кожуха и прогоняетсявдоль ребер станины. На станине укреплена коробка выводов. При установке онаможет быть повернута в удобном направлении для подводки питающего кабеля.
Внизу станины ребрарасположены более редко и укорочены по сравнению с другими, что позволяетнесколько уменьшить высоту оси вращения. Сердечник статора, выполненный излистов электротехнической стали 2013 и скрепленный после прессовки скобами,закреплен в станине стопорными винтами 19, предохраняющими его отпроворачивания при резких толчках нагрузки. Пазы сердечника — полузакрытые.Обмотка статора всыпная из круглого обмоточного провода ПЭТ-155 или ПЭТ-155М,применяемого при машинной намотке. Сердечник ротора выполняют из той же стали,что и статор, впрессовывают и во впрессованном состоянии заливают алюминием.Одновременно с заливкой пазов отливают замыкающие кольца.
Фазный ротор имееттрехфазную обмотку, соединенную звездой. Начала фазных обмоток ротора выведенык контактным кольцам, находящимся на оси двигателя. Поэтому двигатели с фазнымротором называют также двигателями с контактными кольцами. К контактным кольцамприжимаются три щетки, соединенные с пусковым реостатом. При пуске двигателяпусковой реостат должен быть полностью введен. По мере раскручивания роторапусковой реостат выводится. С помощью реостата добиваются плавного увеличениятока в роторе и плавного пуска двигателя.
Применение пусковогореостата, наличие контактных колец, щеток, фазного ротора усложняет конструкциюасинхронного двигателя и увеличивает его стоимость.
РЕЖИМЫ РАБОТЫЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
В зависимости отхарактера изменения нагрузки во времени различают продолжительный,кратковременный, повторно-кратковременный режимы работы рабочих машин.Номинальным режимом электрической машины называют режим работы, для которогомашина предназначена предприятием-изготовителем.
Номинальный режимуказывают на заводском щитке условными обозначениями S1, S2, S3 и т. д.
· Основныеноминальные режимы работы электродвигателей (рис. 2): продолжительный — S1,
· кратковременный —S2,
· повторно-кратковременный—S3,
· перемежающийся — S6.
Дополнительныеноминальные режимы: повторно-кратковременный с частым пуском S4, повторно-кратковременный с частымипусками и электрическим торможением S5, перемежающийся с частыми реверсами S7, перемежающийся режим с изменением частоты вращения S8.
Продолжительный режим(S1) характеризуется тем, что температура всех частейэлектродвигателя при работе с постоянной нагрузкой достигает установившегосязначения. За малый промежуток времени в двигателе выделяется теплота. Часть ееотдается в окружающую среду, а другая сообщается всему объему двигателя.Температуру считают установившейся, если в течение часа работы онаувеличивается не более чем на один градус. Такое состояние в электродвигателенаступает при работе с постоянной нагрузкой в течение времени, равным 4Т.Следовательно, при времени работы, равным 4Т и больше, режим работыпродолжительный.
Температура двигателядостигает практически установившегося значения за время, равное 4Т. Охлаждаетсядвигатель медленнее, если он не вращается. В этом случае теплоотдачауменьшается примерно в два раза и соответственно увеличивается постояннаявремени переходного процесса и само время.
Кратковременныйрежим (S2) характеризуется тем, что в рабочийпериод температура двигателя не успевает достигнуть установившегося значения, апауза столь продолжительна, что температура двигателя снижается до температурыохлаждающей среды, при этом tРtп
Приповторно-кратковременном режиме (S3)кратковременные периоды нагрузки чередуются с непродолжительными периодамиотключения двигателя. При этом tРtnто есть ни в одном из периодов температура недостигает установившегося значения, но среднее ее значение устанавливаетсянеизменным.
Повторно-кратковременныйрежим характеризуется относительной продолжительностью рабочего периода идлительностью цикла. Относительная продолжительность рабочего периода,выраженная в процентах, называется относительной продолжительностью включения иобозначается ПВ %. Номинальной длительностью цикла считают 10 мин.
ВЫБОРЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ПО МОЩНОСТИ,ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ, ТИПУ И ИСПОЛНЕНИЮ
При выбореэлектродвигателей и способов регулирования для производственных машин,требующих электрического регулирования скорости, приходится учитывать рядтехнических требований. Основными из них являются: диапазон и плавностьрегулирования, стабильность скорости, надежность и простота управления. В этомслучае на производстве чаще применяют асинхронные двигатели с фазным ротором,многоскоростные короткозамкнутые двигатели, двигатели повышенного скольжения скороткозамкнутым ротором. Правильный выбор номинальной мощностиэлектродвигателя определяет экономическую эффективность привода.
1. Применение двигателянедостаточной мощности приводит к преждевременному выходу его из строя.Использование двигателей завышенной мощности ведет к увеличению первоначальнойстоимости электропривода и к увеличению расхода электроэнергии.
2. При выбореэлектродвигателя по номинальной частоте вращения учитывают экономические итехнические показатели. Так, масса и стоимость быстроходных двигателей меньше,а номинальные к. п. д. и коэффициент мощности больше.
В большинстве случаевчастота вращения приводных валов машин, за исключением вентиляторов ицентробежных насосов, не совпадает со стандартными частотами вращенияэлектродвигателей. Поэтому приходится учитывать стоимость и к. п. д.механических передач.
Технико-экономическиерасчеты и практический опыт показывают, что в большинстве случаев наиболееэкономичны двигатели с частотой вращения 1500 об/мин. Число таких двигателей всельском хозяйстве превышает 90%.
Двигатели на 3000 об/минприменяют для привода центробежных насосов и вентиляторов большого напора.
Двигатели на 1000 об/миниспользуют для привода поршневых компрессоров, вентиляторов среднего напорабольшой производительности и в других случаях, когда возможно прямое соединениес валом рабочей машины. Тихоходные двигатели обладают техническим преимуществомпо сравнению с быстроходными в том случае, когда осуществляются частые пуски иреверсы. При этом решающими факторами становятся потери энергии и времяпереходных процессов, а тихоходные двигатели, обладая малой величинойкинетической энергии ротора, обеспечивают меньшие потери энергии и времяпереходных процессов.
3. Возможно сравнениетрех основных типов двигателей переменного тока: асинхронного скороткозамкнутым ротором, асинхронного с фазным ротором и синхронного. Выбираятип двигателя в зависимости от характера нагрузки и мощности механизмов, можноруководствоваться следующими данными. При длительной постоянной и переменнойнагрузках мощностью до 100 кВт наиболее экономичны асинхронные двигатели скороткозамкнутым ротором при нагрузках мощностью больше 100 кВт — синхронныедвигатели.
При резко-переменнойнагрузке мощностью 100 кВт применяют асинхронные двигатели с повышеннымскольжением, при мощности свыше 100 кВт — асинхронные двигатели с фазнымротором.
Приповторно-кратковременной и кратковременной нагрузках используют чаще всегоасинхронные двигатели с повышенным скольжением и асинхронные двигатели с фазнымротором.
4. Мощностьэлектродвигателя выбирается, исходя из необходимости обеспечения пуска,преодоления всех сопротивлений во время работы, соблюдения нормальноготеплового режима электродвигателя.
В электродвигателенаименьшей нагревостойкостью обладают изоляционные материалы.
В электрических машинах восновном применяют изоляционные материалы, которые относят к классам А, Е, В, F, Н.
Класс А включает в себяматериалы из хлопка, бумаги, полиамидных волокон, пропитанных или погруженных вмасло, а также эмали и лаки. Предельно допустимая температура для этихматериалов 105°С.
В электродвигателях серии4А применяют более нагревостойкую изоляцию из синтетических и неорганическихматериалов классов Е, В, F.Максимальная допустимая температура их нагрева соответственно 120, 130, 155°С.Еще более нагревостойкие материалы класса Н используют во взрывобезопасныхдвигателях большой мощности. Срок службы изоляции зависит от температуры, прикоторой она работает. Установлено, что повышение рабочей температуры на 10°С посравнению с предельно допустимой сокращает срок службы изоляции вдвое. Притемпературе более 200°С двигатель выйдет из строя в течение нескольких минут.Вследствие этого нагрев электродвигателей, так же как и другогоэлектрооборудования, является основным критерием допустимой нагрузки.
Кроме предельнодопустимой температуры нагрева, указывают предельно допустимое превышениетемпературы двигателя над окружающей средой. Эта величина получается вычитаниемиз предельно допустимой температуры нагрева двигателя номинальной температурыокружающей среды, которая принята равной 40°С.
5. Электродвигателиодного и того же типа изготовляют в различных конструктивных исполнениях взависимости от способа механического монтажа их на производственной машине.
Наиболеераспространенные следующие двигатели:
а) сподшипниковыми щитами на лапах;
б) сподшипниковыми щитами на лапах и фланцем на подшипниковом щите;
в) сподшипниковыми щитами и фланцем на подшипниковом щите без лап.
По формеисполнения электрические двигатели могут быть поделены на десять видов: М101,М102, М103, М104, М201, М202, М203. М301, М302, М303.
6. Электродвигатели такжеизготовляют в различных исполнениях в зависимости от среды, в которой они могутработать, В производстве сейчас применяют преимущественно двигатели единыхсерий в трех основных исполнениях по защите от окружающей среды: защищенные (П,П2), закрытые не герметически (АО2, 4А), взрывонепроницаемые (ВАО).
Поуровню защиты от контакта с токопроводящими частями, попадание посторонних тел,пыли и влаги электрические машины бывают такой модификации:
1. открытые (IP00) — электродвигатель не защищен отслучайного прикосновенья к вращающимся и токопроводящим частям и от попаданиявглубь инородных тел (устанавливают в помещении);
2. закрытые (IP 44) — электродвигатель не имеетконтакта внутренней части и окружающей среды (устанавливают в пыльныхпомещениях и на открытом воздухе);
3. защищенные (IP 23) — электродвигатель имеетприспособление для защиты от попадания внутрь инородных тел (устанавливают взакрытом помещении);
4. каплезащищенные (IP 31) — электродвигатель имеетприспособление для защиты от вертикально падающих капель;
5. брызгозащищенные(IP 34) — электродвигатель имеетприспособление для защиты от попадания внутрь его капель, которые падают подпрямым углом к вертикали;
6. водозащищенные (IP 55) — электродвигатель исполнен так,что при обливании водой вода внутрь не попадает;
7. пылезащищенные (IP 55) — электродвигатель исполнен так,что порох вглубь не попадается (устанавливают в запорошенных помещениях);
8. герметичные (IP 68) — электродвигатель исполнен так,что исключается возможность сообщения между внутренним пространством и внешнейсредой при определенной разности давлений извне и внутри двигателя;
9. взрывозащищенные— электродвигатели специального использования (предназначены для работы вовзрывоопасной среде).
ТЕХНИКАБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Помещение, в которомпроисходит монтаж электрических машин, освобождают от строительного мусора иобеспечивают достаточную освещенность. Все ниши в перекрытиях, каналы вподлогах на время монтажа забивают временными щитами.
При пользованииэлектрифицированным инструментом, сварочными трансформаторами и машинаминеобходимо обеспечить надежное заземление их частей, которые могут оказатьсяпод опасным напряжением. Места для сваривания нужно огораживать металлическимищитами.
При монтаже необходимовыполнять такие основные требования правил техники безопасности:
· транспортировка иразгрузка электрических машин и деталей к ним, монтаж и установка их ипускозащитной аппаратуры выполняются с помощью механизмов и приспособлений;
· сгружатьоборудование при разгрузке независимо от способов, которые применены дляпредотвращения повреждения оборудования и безопасности людей, запрещается;
· строповкуоборудования нужно выполнять за рым-болты, которые для этого предназначены, апри их отсутствии — за раму или несущие конструкции;
· запрещается выполнятьлюбые работы на деталях машин в поднятом состоянии;
· перемещатьэлектрические машины и аппараты весом до 300 кг разрешается с помощьюпростейших устройств (катки, ломики, доски и т.п.), весом свыше 300 кг — толькос помощью лебедок, талей, кранов, автопогрузчиков и других механизмов.
Чистка и промываниечастей машин и аппаратов спиртом, бензином и керосином, а также покрытиеобмоток машин лаком необходимо выполнять при наличии вентиляции или на открытомвоздухе. Во время этих работ запрещается вблизи рабочего места пользоватьсяогнем (разжигание паяльных ламп, паяние, резание, сваривание и т.п.).
Перед установкойэлектрических машин и аппаратов необходимо проверить прочность фундаментов иконструкций, на которые они будут установлены. Работы по установке на низкиефундаменты небольших машин или аппаратов весом до 50 кг могут выполнятьсявручную, но не меньше, чем двумя рабочими. После поднятия и установке машин иаппаратов их необходимо сразу же закрепить на фундаменте или конструкции.Оставлять машины и аппараты незакрепленными запрещается. При затягиваниианкерных винтов разрешается пользоваться гаечным ключом с доточенной рукояткой,длина которой должна превышать нормальную длину не больше, чем в 3-4 разы. Присоединении полумуфт или других деталей запрещается их совмещать пальцами рук.Для этого нужно применять ломики, бородки или отрезки круглой стали. Передпробным пуском машин необходимо проверить крепление фундаментных винтов идругих элементов оборудования, отсутствие инородных тел внутри оборудования,наличие заземления, наличие изгородей подвижных частей. К началу прокручиванияэлектропривода необходимо вывести всех работающих и вывесить соответствующиепредупредительные плакаты на включающих устройствах. Если во время испытанияоказалось, что необходимо устранить какие-то дефекты и неполадки,электродвигатель должен быть отключен, а на включающих аппаратах надо вывеситьплакат «Не включать — работают люди». Рабочее место должно быть ограждено идостаточно освещенное, а в местах, где есть опасность попадания под напряжение,должны висеть плакаты «Стой, опасно для жизни», «Поднапряжением, не затрагивать», «Работать здесь» и т.д. На рабочееместо категорически запрещается допускать посторонних лиц. При допуске к работев действующих электротехнических устройствах до и выше 1000 В и работе навысоте каждый монтажник проходит медицинский осмотр и проверку знаний правилтехники безопасности и технической эксплуатации электроустановок всоответствующей комиссии, о чем ему выдается удостоверение с определеннойгруппой допуска. Он должен не только знать, но и практически усвоить методыпредоставления первой помощи при несчастных случаях, связанных с поражениемэлектрическим током.
При выполнении наладочныхработ под напряжением, руководитель группы оформляет допуск к работе ипроверяет наличие условий, которые создают безопасность проведения работ.
ЛИТЕРАТУРА
1. «Электрооборудованиеи автоматизация агрегатов и установок» Л.С. Герасимович
2. «Электрооборудование»А.П. Бодин
3. «Учебниксельского электрика» Л.Г. Прищеп
4. «Электротехника»А.С. Касаткин, М.В. Немцов
5. «Электрическиемашины» В 2-х ч. Ч. 1 Д.Е. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов.
6. «Техникабезопасности при работе в электроустановках» А.А. Воронина, Н.Ф. Шибенко