Универсальные электродвигатели

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Проектирование технологических машин и комплексов» Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова

Универсальные электродвигатели

Электрические машины, широко применяемые в народном хозяйстве, преобразуют механическую энергию в электрическую и, наоборот, электрическую энергию в механическую.

Машину, преобразующую механическую энергию в электрическую, называют генератором. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляет двигатель [1].

Электрические машины, которые в зависимости от рода тока делят на машины переменного тока и машины постоянного тока, можно использовать как в качестве генератора, так и в качестве двигателя, т. е. они обладают свойством обратимости. Их можно также использовать для преобразования электрической энергии одного рода тока, например, частоты переменного тока, напряжения постоянного тока, в энергию другого рода тока. Такие электрические машины называют преобразователями.

Различают машины переменного тока однофазные и многофазные. Широкое применение нашли трехфазные синхронные и асинхронные машины, а также коллекторные машины переменного тока, которые позволяют осуществлять экономическое регулирование частоты вращения в широких пределах. Наличие коллектора является также обязательным конструктивным признаком машины постоянного тока. Через коллектор осуществляется связь рабочей обмотки (обмотки якоря) с нагрузкой в режиме генератора или источником питания в режиме двигателя. Являясь механическим преобразователем, коллектор в комплекте с контактными щетками преобразует постоянный ток в переменный или наоборот [2].

Первыми электрическими машинами были машины постоянного тока. С развитием техники переменного тока их доля в общем выпуске электрических машин постепенно уменьшилась.

и в настоящее время преобладающими являются машины переменного тока. Это объясняется более сложной конструкцией машин постоянного тока за счет коллекторно-щеточного узла и, как следствие, их более высокой стоимостью и меньшей надежностью.

Преимуществом машин постоянного тока, обуславливающим их применение в современной технике, является, например, более широкий и плавный диапазон регулирования частоты вращения. Их выпуск составляет примерно 5 % общего выпуска электрических машин [3].

Из электрических машин ниже будут рассматриваться в основном силовые электродвигатели, т. е. двигатели, осуществляющие привод какого- либо рабочего органа. Классификация силовых электродвигателей приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Классификация силовых электродвигателей

Благодаря простоте и дешевизне по сравнению с двигателями других типов в сочетании с высокой эксплуатационной надежностью при минимальном обслуживании наиболее широкое распространение получил асинхронный электродвигатель. На долю этих двигателей приходится свыше 40 % вырабатываемой в стране электроэнергии. Такое положение обусловлено благоприятным сочетанием эксплуатационных и конструктивных характеристик, способностью автоматически изменять момент Ефагце-ния в соответствии с изменением момента сопротивления на валу и высоким КПД [4].

Синхронный электродвигатель применяют в промышленных установках для приводов, не требующих регулирования частоты вращения, например, для компрессоров, вентиляторов, газо - и воздуходувок, различного рода мельниц, дробилок и т. д. Более широкое применение нашли явнополюсные синхронные электродвигатели с диапазоном частот вращения от 1500 до 100 об/мин и мощностью от нескольких сот до нескольких десятков тысяч киловатт. Неявнополюсные синхронные электродвигатели -- турбодвигатели -- выпускают с частотой вращения 3000 об/мин и мощностью от 630 до 1250 кВт.

Электродвигатель постоянного тока обладает высоким пусковым и перегрузочным моментом и, как уже указывалось, позволяет плавно регулировать частоты вращения в широких пределах.

Обычно электродвигатели выпускаются сериями. Серия -- ряд двигателей возрастающей мощности, имеющих одну конструкцию и единую технологию производства на больших участках серии и предназначенных для массового производства.

Каждая серия имеет свои шкалы мощностей и единую привязку с установочными и присоединительными размерами. В единых сериях электродвигателей для наиболее полного удовлетворения нужд различных отраслей народного хозяйства предусматривают ряд модификаций, а также их специализированные и узкоспециализированные исполнения на базе основного исполнения с внесением расчетных, конструктивных или иных изменений.

Основное исполнение двигателей соответствует общетехническим требованиям как по рабочим свойствам, так и по условиям работы и применения. Основное исполнение служит базой для разработки модификаций и специализированных исполнений.

Модификацию двигателя разрабатывают на базе основного исполнения, она имеет то же значение высот оси вращения, но отличается рабочими свойствами (механической характеристикой, диапазоном регулирования частот вращения, уровнем шума и др.)

Специализированное исполнение удовлетворяет повышенным требованиям потребителя в отношении условий применения. Требования к специализированному исполнению различают по условиям окружающей среды и по точности выполнения установочных и присоединительных размеров. электрический энергия двигатель ток

Узкоспециализированное исполнение предназначено для работ в узкоспециализированной области.

Конструктивное исполнение характеризуется расположением составных частей двигателя относительно элементов крепления подшипников и конца вала.

Электродвигатели совершенствуют по двум основным направлениям. Одно из них состоит в разработке и применении новых более качественных материалов, используемых при изготовлении двигателей. Другое направление связано с совершенствованием конструкции и узлов двигателей общего назначения, т. е. двигателей, удовлетворяющих совокупности технических требований, общих для большинства случаев применения, и выполняемых без учета специальных требований потребителя.

Сравнительно новое направление связано с созданием и выпуском электродвигателей, конструкция которых отличается от традиционной. Определенные свойства и характеристики таких двигателей делают их применение особенно эффективным для обеспечения специфического режима работы некоторых механизмов, или конкретнее, специфического движения их рабочих органов. Их называют двигателями специального назначения.

Условия работы двигателей в сельском хозяйстве отличается от условий работы двигателей в промышленности. В сельском хозяйстве наблюдается высокий процент выхода их из строя. Статистический материал показывает, что в отдельных колхозах и совхозах приходится заменять 20 и более процентов электродвигателей [5].

Срок службы и надежность электродвигателей зависит от ряда факторов: действие окружающей среды, режимы работы электроустановки, согласованность характеристик пускозащитной аппаратуры и др.

Некоторые электродвигатели, например, в сельскохозяйственном производстве, работают в сложных условиях: неправильно загружены (обычно недогружены), работают кратковременно и во многих случаях с большими перерывами, а в сети, к которой подключают электродвигатели, часто наблюдается нестабильность тока в связи со смешанным подключением однофазных и трехфазных потребителей.

Номинальное напряжение питающих сетей переменного и постоянного тока до 1000 В устанавливает ГОСТ 21128--83. Асинхронные двигатели низкого напряжения (до 1000 В) чаще всего предназначены для подключения к питающей сети с номинальным напряжением 220, 380 или 660 В, а двигатели постоянного тока -- 110, 220 и 440 В (серия П2 -- 440, 750 и 930 В). В зависимости от типа электродвигателя и напряжения питающей сети объем наладочных работ может быть весьма различен по сложности.

Ниже будет рассмотрена наладка двигателей, с которыми наладчикам приходится сталкиваться наиболее часто, т. е. асинхронных двигателей низкого напряжения (до 1000 В) и двигателей постоянного тока. Описаны также отличительные черты и области применения некоторых двигателей специального назначения.

Синхронные двигатели, высоковольтные (выше 1000 В) и двигатели постоянного тока с напряжением выше 440 В в этой работе не рассматриваются [6].

Использованные источники

1. Алиев, И. Электрические машины: Учебное пособие для студ. Вузов / И. Алиев. - М.: РадиоСофт, 2011. - 448 с.

2. Алиев, И.И. Электрические машины / И.И. Алиев. - М.: Радио и связь, 2012. - 448 с.

3. . Алиев, И.И. Электрические машины / И.И. Алиев. - Вологда: ИнфраИнженерия, 2014. - 448 с.

4. Антонов, Ю.Ф. Сверхпроводниковые топологические электрические машины / Ю.Ф. Антонов, Я.Б. Данилевич. - М.: Физматлит, 2009. - 368 с.

5. Баклин, В.С. Электрические машины. расчет двухполюсных турбогенераторов. практикум.: Учебное пособие для прикладного бакалавриата / В.С. Баклин. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 137 с.

6. Беспалов, В.Я. Электрические машины: Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования / В.Я. Беспалов, Н.Ф. Котеленец.. - М.: ИЦ Академия, 2013. - 320 с.