Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ № 42

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Выполнил: Артемьев В.

г.Мелеуз 2010 год.

Содержание

асинхронный двигатель короткозамкнутый ротор

1. Введение

2. Назначение и области применения асинхронных машин

3. Конструкция асинхронных машин с короткозамкнутым ротором

4. Принцип действия асинхронного двигателя

5. Испытание асинхронного двигателя

6. Механическая характеристика асинхронного двигателя

7. Техническое обслуживание и ремонт асинхронного двигателя

8. Неисправности по эксплуатации асинхронного двигателя

9. Энергетические показатели асинхронного двигателя

Заключение

Список использованной литературы

1. Введение

Асинхронные двигатели находят широкое применение в хозяйстве. По разным данным, около 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронными электродвигателями.

Широкое применение асинхронных двигателей связано с простотой их конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению с другими видами электрических машин, таких как двигатели постоянного тока, синхронными двигателями и т.д.

Трехфазный асинхронный электродвигатель, традиционного исполнения, выполняющего вращательное движение (конструкция такого двигателя впервые была предложена М.О. Доливо-Добровольским в 1889 году) состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

Статор состоит из станины, в которую впрессован сердечник статора - магнитопровод статора с распределенной обмоткой. Назначение сердечника - создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод состоит из штампованных, изолированных друг от друга листов электротехнической изотропной (в крупных машинах - анизотропной) стали, толщиной (в зависимости от размеров и необходимых параметров машины) от 0,28 до 1мм. Сердечник ротора двигателя, аналогично сердечнику статора, набирается из листов электротехнической стали. Обмотки роторов бывают короткозамкнутые, из алюминиевого литья, и фазные, которые, аналогично обмотке статора, выполнены из изолированного медного провода, концы обмоток выводятся на контактные кольца, закрепленные на вале ротора, далее, посредством щеточного контакта, к обмотке ротора можно подключить пусковой реостат.

В данном курсовом проекте речь пойдет о трехфазном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором.

2. Назначение и области применения асинхронных машин

Асинхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, у которой только одна обмотка (первичная) получает питание от электрической сети с постоянной частотой щ₁, а вторая обмотка (вторичная) замыкается накоротко или на электрические сопротивления. Токи во вторичной обмотке появляются в результате электромагнитной индукции. Их частота щ₂ является функцией угловой скорости ротора Щ, которая, в свою очередь, зависит от вращающего момента, приложенного к валу. Наибольшее распространение получили асинхронные машины с трехфазной симметричной разноименнополюсной обмоткой на статоре, питаемой от сети переменного тока, и с трехфазной или многофазной симметричной разноименнополюсной обмоткой на роторе. Машины такого исполнения называют просто «асинхронными машинами», в то время как асинхронные машины иных исполнений относятся к «специальным асинхронным машинам». Асинхронные машины используются в основном как двигатели; в качестве генераторов они применяются крайне редко. Асинхронный двигатель является наиболее распространенным типом двигателя переменного тока. Разноименнополюсная обмотка ротора асинхронного двигателя может быть короткозамкнутой (беличья клетка) или фазной (присоединяется к контактным кольцам). Наибольшее распространение имеют дешевые в производстве и надежные в эксплуатации двигатели с короткозамкнутой обмоткой на роторе, или короткозамкнутые двигатели (рис. 1). Эти двигатели обладают жесткой механической характеристикой (при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной их частота вращения уменьшается всего на 2ч5%). Двигатели с короткозамкнутой обмоткой на роторе обладают также довольно высоким начальным пусковым вращающим моментом.

Их основные недостатки: трудность осуществления плавного регулирования частоты вращения в широких пределах; потребление больших токов из сети при пуске (в 5ч7 раз превышающих номинальный ток).

Выпускаемые заводами асинхронные двигатели предназначаются для работы в определенных условиях с определенными техническими данными, называемыми номинальными. К числу номинальных данных асинхронных двигателей, которые указываются в заводской табличке машины, укрепленной на ее корпусе, относятся:

механическая мощность, развиваемая двигателем, Р_НОМ = Р_2НОМ ;

частота сети f₁;

линейное напряжение статора U_1НОМ ;

линейный ток статора I_1Л.НОМ ;

частота вращения ротора n_НОМ;

коэффициент мощности cosц_lHOM ;

коэффициент полезного действия з_НОМ.

Номинальные данные асинхронных двигателей варьируются в широких пределах. Номинальная мощность - от долей ватта до десятков тысяч киловатт. Номинальная синхронная частота вращения:

при частоте сети 50Гц от 3000 до 500об/мин и менее в особых случаях; при повышенных частотах - до 100000 об/мин и более (номинальная частота вращения ротора обычно на 2ч5% меньше синхронной; в микродвигателях - на 5ч20%). Номинальное напряжение - от 24В до 10кВ (большие значения при больших мощностях).

Номинальный КПД асинхронных двигателей возрастает с ростом их мощности и частоты вращения; при мощности более 0,5кВт он составляет 0,65ч0,95; в двигателях малой мощности 0,2ч0,65.

Номинальный коэффициент мощности асинхронных двигателей, равный отношению активной мощности к полной мощности, потребляемой из сети,

также возрастает с ростом мощности и частоты вращения двигателей; при мощности более 1кВт он составляет 0,7ч0,9; в двигателях малой мощности 0,3ч0,7.

3. Конструкция асинхронных машин с короткозамкнутым ротором

Конструкция асинхронной машины с короткозамкнутым ротором представлена на рисунке 1.

Статор машины состоит из магнитопровода 2, трехфазной разноименнополюсной обмотки 20, выводные концы которой с помощью выводной коробки 13 присоединяются к сети переменного тока и станины 1.

Активными элементами статора, специально предназначенными для образования вращающегося магнитного поля, являются магнитопровод 2 и обмотка 20; станина выполняет только конструктивные функции, фиксируя активные части в определенном положении (при помощи лап 14 станина неподвижно закрепляется на фундаменте).

Рисунок 1 - Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (55кВт, 1500об/мин, 50Гц, защищенный обдуваемый).

Магнитопровод 2 набирается из изолированных пластин электротехнической стали обычно толщиной 0,5мм. Пластины штампуются из листовой или рулонной электротехнической стали со стандартизованными размерами и изолируются с обеих сторон лаком. При наружном диаметре магнитопровода менее 1м, что имеет место во всех асинхронных двигателях, за исключением самых крупных, его набирают из цельных кольцеобразных пластин, на внутренней стороне которых вырублены пазы нужной формы (рис. 2, б). В конструкции по рисунку 1 радиальные каналы в магнитопроводе отсутствуют. В этом случае кольцевые пластины собираются в пакет и прессуются вне станины на специальной цилиндрической оправке. В спрессованном состоянии пакет пластин удерживается с помощью нажимных колец 6 и стяжных скоб 5 и лишь после установки обмотки вставляется в станину.

Рисунок 2 - Кольцевые пластины магнитопроводов ротора (а) и статора (б): 1 - ярмо; 2 - зубец; 3 - паз; 4 - аксиальный вентиляционный канал; 5 - отверстие для вала; 6 - ярмо статора

Рисунок 3 - Крепление в станине статора магнитопровода с радиальными каналами, набранного из цельных пластин.

Магнитопровод, образованный из ряда пакетов кольцевых пластин, отделенных друг от друга радиальными вентиляционными каналами, собирается обычно в станине. Необмотанный статор такой конструкции показан на рисунке 3. В радиальном направлении пакеты пластин 1 центрируются ребрами станины 2, в осевом направлении они удерживаются в спрессованном состоянии нажимными шайбами 3 и приваренными после запрессовки магнитопровода шпонками 4. Каналы между пластинами образуются при помощи дистанционных распорок 5.

При наружном диаметре магнитопровода более 1м он набирается из отдельных сегментов, и конструкция статора получается такой же, как в крупных синхронных машинах.

В целях уменьшения пульсаций магнитного поля и добавочных потерь, связанных с зубчатостью магнитопровода, обмотка статора укладывается в асинхронных машинах в полузакрытые пазы (рис. 4, а). Только в крупных асинхронных машинах применяют шаблонные катушечные и стержневые обмотки, укладываемые в открытые пазы. Для таких пазов пригодны как однослойные, так и двухслойные многовитковые катушечные всыпные обмотки. Катушки этих обмоток наматываются из изолированного обмоточного провода круглого сечения (7 на рис. 4, а) каждый проводник катушки «всыпается» в паз по отдельности.

Рисунок 4 - Разрезы пазов: а - двухслойной катушечной всыпной обмотки статора асинхронного двигателя; б - трехфазной двухслойной волновой стержневой обмотки ротора асинхронного двигателя с контактными кольцами.

Для изолирования витков катушки друг от друга оказывается достаточной собственная изоляция обмоточных проводников. Изоляция обмотки от заземленных частей, называемая корпусной изоляцией, делается в зоне пазовых и лобовых частей по-разному. Корпусная изоляция пазовой части катушки выполняется в виде «пазовой коробочки», образованной из нескольких слоев 2ч4 изоляционных материалов, которая закладывается в паз перед укладкой обмотки. Обмотка закрепляется в пазах при помощи клиньев 7 из изоляционного материала. Под клинья подкладываются изоляционные прокладки 6. Изоляцией между слоями обмотки служит прокладка 5 (в однослойной обмотке эта прокладка отсутствует).

Ротор машины состоит из магнитопровода 3 (см. рис. 1), в пазах которого размещается неизолированная многофазная короткозамкнутая обмотка 19, пристроенных к ней вентиляционных лопастей 7, вала 15 и двух вентиляторов 8 и 11. Активными элементами ротора, принимающими участие в процессе преобразования энергии, являются магнитопровод 3 и обмотка 19; остальные детали имеют конструктивное назначение: вал 15 передает механическую энергию к исполнительной машине, вентиляторы 7,8 и 11 обеспечивают циркуляцию охлаждающей среды. Более детально устройство активных частей ротора показано на рисунке 5.

Магнитопровод ротора 4 (рис. 5) набирается из цельных кольцевых пластин, отштампованных из листов электротехнической стали толщиной 0,5мм, на наружной стороне которых вырублены пазы нужной формы (на рис. 5 -- закрытые, на рис. 2, а -- полузакрытые).

Пластины магнитопровода ротора набираются на специальную оправку, спрессовываются на ней и удерживаются в запрессованном состоянии в процессе изготовления короткозамкнутой обмотки. Короткозамкнутая обмотка отливается из алюминия и не изолируется от магнитопровода. Торцевые кольца 2 (рис. 5), замыкающие с двух сторон стержни обмотки 1, отливаются как одно целое со стержнями. Одновременно в виде приливов к короткозамыкающим кольцам отливаются вентиляционные лопасти 3.

Рисунок 5 - Магнитопровод ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой, литой из алюминия.

Кроме своего основного назначения короткозамкнутая обмотка служит также для стягивания пластин ротора после удаления оправки. Это позволяет обойтись без специальных прессующих деталей, удерживающих листы ротора в осевом направлении.

Вал ротора 15 (см. рис. 1) опирается на подшипники качения 12, 17, которые, в свою очередь, при помощи подшипниковых щитов 9, 21 и крышек подшипников 16,18 сопрягаются со станиной 1.

Шариковый подшипник 12 центрирует ротор не только в радиальном, но и в осевом направлении, воспринимая наряду с радиальными усилиями также и осевые. Консистентная смазка подшипников закладывается в камеру между подшипниковыми крышками 16,18 и не нуждается в замене в течение нескольких лет эксплуатации. Поскольку зазор между магнитопроводами ротора и статора при мощности более 0,5кВт обычно не превышает 0,3ч1мм (в микромашинах 0,02ч 0,3мм), вал ротора должен быть достаточно жестким, а механическая обработка конструктивных частей, обеспечивающих правильное положение оси вала в пространстве, должна производиться с высокой точностью.

На рисунке 1 представлено типичное для серийных короткозамкнутых асинхронных двигателей исполнение по способу охлаждения и защиты от воздействия внешней среды - обдуваемое исполнение, в котором внутреннее пространство машины защищено от брызг воды и пыли.

Внешний обдув двигателя создается наружным вентилятором (кожух 10 защищает обслуживающий персонал от прикосновения к вентилятору и направляет воздух к оребренной поверхности станины). Циркуляция воздуха внутри машины усиливается при помощи внутреннего вентилятора 8 и вентиляционных лопастей 7 (направление движения воздуха показано на рисунке стрелками).

Подъем двигателя при монтаже производится при помощи рыма 4.

4.Принцип действия асинхронного двигателя

В обмотке статора, включенной в сеть трехфазного тока, под действием напряжения возникает переменный ток, который создает вращающееся магнитное поле. Магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них переменную ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки. Поскольку обмотка ротора замкнута, ЭДС вызывает в ней ток того же направления.

В результате взаимодействия тока ротора с вращающимся магнитным полем возникает сила, действующая на проводники ротора, направление которой определяется по правилу левой руки. Сила создает момент, действующий в сторону.

Под действием момента ротор приводит в движение и после разбега вращается в том же направлении, что и магнитное поле, с несколько меньшей частотой вращения, чем поле:

n = (0,92 ч 0,98)n*₀.

Все сказанное о принципе действия асинхронного двигателя справедливо, если обмотка ротора выполнена из ферромагнитного материала с теми же магнитными свойствами, что и сердечник ротора. В действительности обмотка ротора выполняется из неферромагнитного материала (меди или алюминия), поэтому магнитная индукция в пазу с проводниками намного меньше, чем в зубцах. Основная сила, вызывающая момент вращения, возникает в результате взаимодействия магнитного поля ротора с вращающимся магнитным полем статора и приложена к зубцам ротора. На проводник действует только небольшая сила. Однако для анализа работы двигателя и получения расчетных уравнений обычно считают, что в основе принципа действия асинхронного двигателя лежит закон Ампера - взаимодействие проводника с током и магнитного поля. Такая трактовка закономерна, поскольку результаты расчета при этом совпадают с полученными из принципа взаимодействия магнитных полей ротора и статора.

5. Испытание асинхронного двигателя

Это испытание производят только при приемо-сдаточных испытаниях отремонтированных асинхронных двигателей с фазным ротором и только при ремонте или замене бандажей. Испытание производят для проверки прочности вращающихся частей под действием центробежных сил; в основном проверяют качество бандажей, стягивающих лобовые части обмотки ротора.

Согласно ГОСТ 183-74 двигатели должны выдержать без повреждений и остаточных деформаций повышение частоты вращения на 20% сверх номинальной в течение 2 мин (специальные электродвигатели, крановые, металлургические подвергаются более серьезным испытаниям, предусмотренным в стандартах). Повышение частоты вращения двигателя можно осуществить разными способами; наиболее простой из них -- от другого двигателя с помощью ременной передачи и шкивов нужного диаметра или с помощью редуктора.

При испытании необходимо принять меры безопасности -- удалить из опасной зоны всех людей и предметы, которые могут пострадать от разлетающихся обрывков бандажей ротора. Впрочем, для обычных конструкций закрытых и защищенных двигателей разрыв роторных бандажей локализуется внутри корпуса машины. Повышение частоты вращения следует производить плавно, плавно следует понижать и частоту до полной остановки по истечении срока испытания, что проще всего осуществить отключением питания приводного двигателя.

Не следует измерять повышенную частоту вращения ручным тахометром непосредственно на валу испытуемого двигателя, так как это подвергает измеряющего опасности.

Рекомендуется использовать всякого рода дистанционные измерители или вибрационные частотомеры, располагаемые на щите или укрепленные на корпусе испытуемого двигателя (показания таких частотомеров с помощью бинокля видны с большого расстояния).

После окончания испытания должен быть произведен тщательный осмотр машины, измерено биение контактных колец и т. д.

6. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения ротора двигателя или скольжения от момента, развиваемого двигателем при установившемся режиме работы: n = f(M) или s = f(M).

Механическая характеристика является одной из важнейших характеристик двигателя. При выборе двигателя к производственному механизму из множества двигателей с различными механическими характеристиками выбирают тот, механическая характеристика которого удовлетворяет требованиям механизма.

Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя может быть получено на основании формулы М_эм = (3I₂²r₂)/щ₀s и схемы замещения.

С помощью схемы замещения определяют приведенный ток фазы ротора:

I^'₂ = U_1ф /v(r₁ + r^'₂/s) + (x₁ + x^'₂)²

где

r^'₂/s = r^'₂ + r^'₂(1- s)/s

Полученное значение тока I^'₂ подставляют в уравнение момента, в котором предварительно I₂ и r₂ заменяют через их приведенные значения:

М = (3I₂²r₂)/щ₀s = (3I^'₂²r^'₂)/щ₀s

После подстановки получим

I^'₂ = 3U_1ф² r^'₂ / щ₀s [(r₁ + r^'₂/s) + (x₁ + x^'₂)²] (1)

Это выражение представляет собой уравнение механической характеристики, поскольку оно связывает момент и скольжение двигателя. Остальные входящие в уравнение величины: напряжение сети и параметры двигателя - постоянны и не зависят от s и M. Располагая параметрами двигателя, можно рассчитать и построить его механическую характеристику, которая будет иметь вид:

Однако необходимо отметить, что после включения двигателя в нем происходят сложные электромагнитные процессы. В тех случаях, когда время разбега оказывается соизмеримым с временем электромагнитных процессов, механическая характеристика двигателя будет существенно отличаться от статической.

Одной из важнейших точек характеристики, представляющей интерес при анализе работы и выборе двигателя, является точка, где момент, развиваемый двигателем, достигает наибольшего значения. Эта точка имеет координаты n_кр, s_кр, M_max.

Значение критического скольжения s_кр , при котором двигатель развивает максимальный (критический) момент M_max , легко определить, если взять производную dM/ds выражения (1) и приравнять ее нулю.

После дифференцирования и последующих преобразований выражение s_кр будет иметь следующий вид:

s_кр = ± r^'₂/vr₁² + x_к² (2)

где x_к = x₁ + x^'₂

Подставим s_кр вместо s в уравнение (1), получим выражение максимального момента

М_max = 3U_1ф² / 2щ₀s (r₁ ± vr₁² + x_к²) (3)

Необходимо отметить, что из выражений (1) - (3) вытекает следующее.

Момент, развиваемый двигателем, при любом скольжении пропорционален квадрату напряжения. Максимальный момент пропорционален квадрату напряжения и не зависит от сопротивления цепи ротора. Критическое скольжение пропорционально сопротивлению цепи ротора и не зависит от напряжения сети.

Полученные выражения удобны для анализа, однако, из-за отсутствия в каталогах параметров r₁ , x₁ , x₂ их использование для расчетов и построений характеристик затруднено.

В практике обычно пользуются уравнением механической характеристики, с помощью которой можно произвести необходимые расчеты и построения, используя только каталожные данные.

Активное сопротивление обмотки статора r₁ значительно меньше остальных сопротивлений статора и ротора, и им обычно пренебрегают. Тогда выражения (1) - (3) будут иметь вид

М = 3U_1ф²r^'₂ /щ₀s [( r^'₂ /s)² + x_к²] (4)

s_кр = ± r^'₂/ x_к (5)

М_max = 3U_1ф² /2щ₀ x_к (6)

Упрощенное уравнение механической характеристики получается из совместного решения уравнений (4) - (6)

M = 2M_max/(s/s_кр + s_кр /s) (7)

Значение M_max определяется из соотношения M_max /M_ном = л, указанного в каталогах, а s_кр - из уравнения (7), если решить его относительно s_кр и вместо текущих значений s и M подставить их номинальные значения, которые легко определить по паспортным данным:

s_кр = s_ном(л ± vл² - 1) (8)

где s_ном = (n₀ - n_ном )/n₀ ; л = M_max /M_ном .

Следует отметить, что в зоне от М = 0 до М ? 0,9М_max механическая характеристика близка к прямой линии. Поэтому, например, при расчетах пусковых и регулировочных резисторов эту часть механической характеристики принимают за прямую линию, проходящую через точки M = 0, n = 0 и M_ном, n_ном. Уравнение механической характеристики в этой части будет иметь вид

M = s Mном / sном

7.Техническое обслуживание и ремонт асинхронного двигателя

Перед установкой двигателя на рабочую машину необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

Очистить корпус двигателя от пыли. Тряпкой, смоченной в керосине или бензине, снять антикоррозийную смазку со свободного конца вала. Проверить крепёжные детали двигателя. Убедиться в свободном вращение ротора в обе стороны. Проверить наличие смазки в подшипниковых узлах. Измерить сопротивление изоляции между фазами и корпусом мегомметром на напряжение 500В. Если сопротивление изоляции окажется менее 0,5 Мом, обмотку двигателя необходимо подсушить.

Сушить обмотку можно токовым способом( с разборкой двигателя или без неё), в сушильном шкафу или лампами накаливания. Во время сушки температура обмоток не должна превышать 100 градусов по Цельсию. В процессе сушки токовым образом необходимо контролировать температуру обмотки.

Измерить температуру обмотки двигателя в любой части можно термопарой или термометром, шарик которого обёртывают алюминиевой фольгой, а наружную часть покрывают теплоизоляцией (войлоком, ватой и т. д.). Температура в пазовой части обмотки на 10- 15 градусов выше, чем в лобовой.

Температуру обмоток можно определить и по изменению её сопротивления( в Омах ) в период нагрева. Сопротивление обмотки можно измерить вольтметром- амперметром или мостом постоянного тока. Температуру обмотки определяют из выражения

R2-R1

tоб =_____ (235+ t1) + t1

R1

Где tоб- температура обмотки в период сушки, в градусах

R1- сопротивление обмотки в холодном состоянии, Ом

R2- сопротивление обмотки во время сушки, в градусах

t1- температура обмотки до начала сушки, в градусах

Сушат обмотки до тех пор, пока, сопротивление изоляции не достигнет значения 0,5 Мом. Если сопротивление изоляции не поднимается до указанной величины (обмотка сильно отсырела), сушку продолжают.

Необходимо произвести установку двигателя на рабочую машину в соответствии с правилами монтажа и подключить к питающей сети. Если маркировки выводных концов нет, можно определить начала и концы фаз опытным путём. Для этой цели можно использовать два простых способа.

В первом случае, определив контрольной лампой или мегомметром начала и концы фаз, соединяют между собой два проводника различных фаз. На эти две последовательно соединенные фазы подают переменное напряжение. К третьей фазе подключают вольтметр или контрольную лампу. Если фазы подключены одноимёнными выводами, например «началами» или «концами», напряжение на третьей фазе будет отсутствовать. Подключённую ранее к вольтметру или лампочке фазу меняют местами с одной из двух последовательно соединённых фаз и аналогично маркируют третью фазу.

Во втором случае найденные концы фаз соединяют по три вместе и к полученным точкам подсоединяют миллиамперметр постоянного тока или прибор Ц-435, используя его как амперметр постоянного тока. Если при вращении ротора двигателя от руки стрелка прибора отклоняется, нужно поменять местами выводы одной из фаз. Если после переключения одной фазы стрелка будет отклоняться ,следует восстановить первоначальное положение переключённой фазы и поменять местами выводы другой фазы. В одном из трёх вариантов отклонение стрелки прибора прекратится, этим указывая на то, что все фазы соединены одноимёнными выходами. Вращать ротор при переключении выводов фаз нужно в одну сторону.

Ремонт асинхронных электродвигателей

В соответствии с Правилами технической эксплуатации в системе планово предупредительных ремонтов электрооборудования предусмотрено два вида ремонтов: текущий и капитальный.

Текущий ремонт производится с периодичностью, установленной с учетом местных условий, для всех электродвигателей, находящихся в эксплуатации, в том числе в холодном или горячем резерве. В объем работ при текущем ремонте входят работы, приведенные в табл. 42. Текущий ремонт является основным видом профилактического ремонта, поддерживающим на заданном уровне безотказность и долговечность электродвигателей. Этот ремонт производят без демонтажа двигателя и без полной его разборки.

Капитальный ремонт. Периодичность капитальных ремонтов электродвигателей Правилами технической эксплуатации не устанавливается. Она определяется лицом, ответственным за электрохозяйство предприятия на основании оценок общей продолжительности работы электродвигателей и местных условий их эксплуатации. Капитальный ремонт, как правило, производят в условиях специализированного электроремонтного цеха (ЭРЦ) или специализированного ремонтного предприятия (СРП). Разборка электродвигателя производится в порядке, обусловленном особенностями конструкции электродвигателей. Сборка электродвигателей после ремонта. Подшипники качения напрессовывают на вал ротора. Шариковые подшипники устанавливают целиком. У роликовых подшипников на вал насаждают внутреннее кольцо с телами качения. Внешнее кольцо устанавливают отдельно в подшипниковый щит. Внешнее кольцо устанавливают в посадочное гнездо подшипникового щита с подвижной посадкой (скользящей или движения). Перед сборкой посадочные поверхности протирают и смазывают. Внутренние крышки подшипников устанавливают на вал до посадки подшипников. Подшипники небольших размеров насаживают на вал в холодном

состоянии. Для посадки используют монтажную трубу, передающую ударные усилия запрессовки только на внутреннее кольцо подшипника. Для лучшего центрирования ударного усиления трубу снабжают медным кольцом и сферическим оголовком. Внутреннее кольцо подшипника должно плотно прилегать к заплечнику вала. Наружное кольцо должно легко вращаться вручную. Неразъемные вкладыши подшипников скольжения запрессовываются в посадочные гнезда подшипниковых щитов и фиксируются стопорным винтом.

Следует заметить, что у подшипников типа 180000 (закрытых), применяемых в электродвигателях серии 4А, консервационную смазку удаляют обтирочным материалом, смоченным в ацетоне. Установить на вал внутреннюю крышку подшипника, смазать посадочное место на валу машинным или дизельным маслом и молотком с наставкой напрессовать подшипник на вал ротора. Перед напрессовкой подшипник нагреть, заполнить полость подшипника смазкой и заложить оставшуюся смазку в камеры подшипников. Полости подшипников электродвигателей серии 4А с высотами вращения 112-280 мм заполняют смазкой ЛДС-2, серии 4А с высотами вращения 56-100 мм -- смазкой ЦИАТИМ-221, а остальных электродвигателей - смазкой 1-13.

Устранить дефект при собранном электродвигателе и снятой крышке щеточного устройства, для чего провести следующие операции и включить электродвигатель в сеть. Со стороны, противоположной щеточному устройству, приложить поочередно к каждому контактному кольцу изолированную планку с закрепленной на ней шлифовальной шкуркой и шлифовать поверхность колец до исчезновения следов пятен и мелких царапин и получения чистоты не ниже 8-го класса.

Прошлифовать поверхность контактных колец на токарном станке при помощи суппортно-шлифовального приспособления или деревянной колодки, под которую положена шлифовальная шкурка. Биение проточенных и прошлифованных колец в радиальном направлении не должно превышать 0,06 мм, а в осевом - 0,1 мм. Снять поврежденную изоляцию с контактной шпильки ножом. Обмотать шпильку кабельной или телефонной бумагой до получения размеров шпильки с изоляцией электродвигателя 6-го габарита по ширине 12 и толщине 4 мм, а 7-го и 8-го габаритов -по ширине 16 и толщине 6 мм. При наматывании на шпильку первый и последний слои кабельной или телефонной бумаги смазать клеем БФ-2. Поверхность изоляции шпильки покрыть изоляционным лаком БТ-99 и просушить на воздухе в течение 3 ч.

Ремонт обмотки

Тщательно очистить место повреждения волосяной щеткой и обдуть сжатым воздухом. Покрыть место повреждения одним из лаков воздушной сушки (например, БТ-99) и просушить на воздухе в течение 3 ч.

Осторожно снять оборванную или ослабленную часть бандажей с лобовых частей обмотки. Бандажировать при помощи специального шила лобовую часть обмотки стеклянной лентой или стекло-чулком через один паз. При бандажировании обмоток с изоляцией класса А допускается применять тафтяную ленту. Покрыть бандажи лаком воздушной сушки (БТ-89 или др.) и просушить на воздухе в течение 3 ч. Изолировать поврежденные участки выводных проводов вполнахлеста тремя слоями изоляционной ленты.

Снять бандаж с лобовой части обмотки на длине крепления заменяемого выводного провода. Отъединить поврежденный выводной провод от обмотки катушечной группы. Отрезать новый выводной провод марки ПРГ, ПЭГ, РКНМ, ЛПЛФ длиной, равной длине отъединенного провода. Надеть на один конец отрезанного провода линоксиновую трубку длиной 10-15 мм для маркировки вывода. На этом же конце снять изоляцию с провода, зачистить токопроводящую жилу и залудить. При площади сечения провода 6 мм2 и более установить наконечник, обжать и пропаять припоем ПОС-30. При меньшей площади сечения провода залуженную часть скрутить в петлю и пропаять припоем ПОС-30. Зачистить второй конец выводного провода на длине 30-40 мм. Пропустить выводной провод через отверстия в коробке выводов и станины и надеть на него

Универсальные съемники:

а -- для съема подшипников; б -- для съема подшипников захватом за кольцо; в для полумуфт, шкивов, подшипников. Для этого применяют те же приспособления, что и при разборке но обеспечивают их обратное действие. При посадке вкладышей смазочные кольца в резервуаре щита располагают концентрично посадочному отверстию. Ротор вводят в статор, используя те же способы и приспособления, что и при выводе ротора. В подшипники качения закладывают смазку. Подшипниковые щиты устанавливают на подшипники, вал вывешивают и удаляют из-под ротора картонную прокладку. При установке на вал щитов с подшипниками скольжения смазочные кольца выводят из прорези вкладыша, чтобы не повредить их валом. Совмещают риски на станине и щитах, крепят щиты к станине крепежными болтами. Подъемные приспособления снимают. Затем проверяют свободу вращения ротора и затягивают крепежные резьбы щитов. Устанавливают мелкие детали (фланцы, крышки) и заливают масло в подшипники скольжения. Напрессовывают на рабочие концы валов соединительные или передаточные детали (полумуфты, шкивы, тормозные диски, шестерни). От точной посадки соединительных деталей зависит успешность центровки вала электродвигателя с валом производственного механизма или с валом редуктора. После сборочных операций замеряют воздушные зазоры на обоих торцах машин в диаметрально противоположных точках окружности. При больших диаметрах ротора зазор измеряют в восьми точках окружности ротора. Отклонения воздушных зазоров от среднеарифметического должны быть не более 10%. Обкатку электродвигателя производят на холостом ходу, контролируя ток холостого хода, нагрев подшипников и шумы. Осевой разбег ротора определяют смещением вала вдоль оси до упора сначала в одну, а затем -- в другую сторону при неподвижном роторе; осевой разбег ротора равен удвоенному осевому зазору. Односторонние осевые зазоры, которые должны быть одинаковыми, измеряют на холостом ходу. Для этого смазанный торец надежно укрепленного деревянного бруска упирают в торец вращающегося вала и смещают ротор до упора. Ту же операцию проделывают с другого конца вала. В обоих случаях измеряют расстояние от риски до корпуса подшипника перед нажатием на вал и во время измерений; они должны быть равны соответствующим осевым зазорам. При невозможности измерения осевых зазоров на вращающемся роторе ориентировочно оценивают их по осевому разбегу ротора. Результаты измерения осевого зазора сравнивают с допустимыми значениями. После текущего ремонта, асинхронные электродвигатели подвергают следующим испытаниям: измеряют сопротивление изоляции статоров между отдельными обмотками и относительно корпуса; испытывают повышенным напряжением частоты 50 Гц в течение 1 мин; проверяют междувитковую изоляцию на электрическую прочность; замеряют воздушные зазоры; обкатывают электродвигатель на холостом ходу; замеряют осевые зазоры в подшипниках скольжения или разбег ротора по оси.

8. Неисправности по эксплуатации асинхронного двигателя

Двигатель не запускается. Причинами неисправности могут быть:

- отсутствие напряжения сети. Надо проверить напряжение контрольной лампой или индикатором. Если отсутствует напряжение в одной из фаз, двигатель издаёт гудение;

- обрыв подводящих проводов или одной из фаз обмотки статора. Его можно проверить мегомметром или контрольной лампой;

- неправильное соединение фаз на клеммном щитке. Двигатель издаёт сильное гудение. Для устранения этой неисправности надо проверить, правильна ли маркировка выводных концов и схема их соединения.

Пониженное напряжение питающей сети. В этом случае нужно проверить вольтметром напряжение сети. Заторможена рабочая машина. Следует проверить машину, выявить причины.

Двигатель в период работы перегревается. Это может происходить вследствие следующих причин:

- междувитковое замыкание в обмотке статора. В первоначальный момент после включения эту неисправность можно найти по нагреву корпуса. При дальнейшей работе может пойти дым.

Перегрузка электродвигателя. В этом случае надо проверить амперметром или токоизмерительными клещами нагрузку двигателя по току.

Пониженное напряжение сети. Следует вольтметром проверить напряжение сети.

Повышенный нагрев подшипниковых узлов. Причинами могут быть:

- перекос подшипниковых щитов вследствие недоброкачественной сборки двигателя. Необходимо проверить правильность посадки подшипниковых щитов и степень затяжки крышек подшипников;

- излишнее количество смазки в подшипниковом узле. Нужно проверить количество и качество смазки.

Вибрация электродвигателя. Эта неисправность возникает из- за недостаточной жёсткости фундамента, его следует укрепить; несовместимости вала двигателя с валом рабочей машины или неточной выверки двигателя. Следует отрегулировать осевую линию валов и проверить точность установки двигателя.

Неуравновешенность ротора электродвигателя. Неисправность можно определить при работе двигателя на «холостом» ходу без шкива или муфты. Вибрация ротора может возникнуть вследствие износа подшипников.

9.Энергетические показатели асинхронного двигателя

Важным в энергетическом отношении характеристиками двигателя являются зависимость КПД з и коэффициента мощности cos ц от нагрузки на его валу. КПД двигателя ревен отношению мощности, отдаваемой двигателем с вала, P_B к мощности , потребляемой двигателем из сети, Р₁:

з = Р_В/Р₁ = Р_В/(Р_В + ДР)

где ДР - потери мощности в двигателе.

ДР = ДР_обм1 + ДР_обм2 + ДР_ст1 + ДР_ст2 + ДР_мех

Потери мощности в двигателе можно разделить на две части: часть

ДР_К = ДР_ст1 + ДР_ст2 + ДР_мех

почти не зависти от нагрузки и называется постоянными потерями, другая часть

ДР_v = ДР_обм1 + ДР_обм2

зависит от нагрузки и называется переменными потерями.

Коэффициент мощности двигателя равен отношению активной мощности, потребляемой двигателем из сите, к полной мощности:

cosц = P₁ /S₁ = P₁ /vP₁² + Q₁² (9)

Реактивная мощность Q складывается из мощности Q_Г, обусловленной главным магнитным потоком, и мощности Q_р, обусловленной потоками рассеяния:

Q_Г = I₀² x₀, Q_Р = I₁² x₁ + I₁² x₁

где x₀ - индуктивное сопротивление, обусловленное главным магнитным потоком; x₁, x₂ - индуктивные сопротивления, обусловленные потоками рассеяния обмоток статора и ротора.

Поскольку главный магнитный поток намного больше потоков рассеяния и почти не зависит от нагрузки, реактивная мощность, потребляемая двигателем из сети, мало зависит от нагрузки и, как следует из выражения (9), cosц существенно изменяется при изменении нагрузки на валу двигателя.

Из графика видно, что при малых нагрузках cosц довольно низкий, что является в энергетическом отношении весьма невыгодным

Заключение

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности.

Устройство асинхронного двигателя следующее. На неподвижной части двигателя -- статоре размещается трехфазная обмотка , питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе двигателя.

Вращающуюся часть двигателя -- ротор собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам.

Если представить себе одну обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо»

В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 кВт «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора

Вал ротора вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам. Пуск двигателя с короткозамкнутым ротором очень прост. Для этого нужно при помощи рубильника (или другого пускового приспособления) включить обмотку статора под напряжение, и ротор начнет вращаться. При пуске двигатель с короткозамкнутым ротором берет из сети пусковой ток в 5--7 раз больший, чем ток, который потребляет двигатель при нормальной работе (номинальный ток).

Большие пусковые токи двигателей вызывают большое падение напряжения в сети, что вредно отражается на работе других потребителей.

В момент пуска, когда частота тока ротора равна частоте тока статора, индуктивное сопротивление роторной обмотки велико, угол сдвига фаз между э. д. с. E2S и током ротора I2 также велик.

Поэтому пусковой вращающий момент двигателя будет небольшим. Выше было указано, что путем увеличения активного сопротивления цепи роторной обмотки можно увеличить вращающий момент двигателя. Можно было бы сделать роторную обмотку большего сопротивления, но это вызвало бы большой нагрев обмотки и уменьшение к. п. д. двигателя. Для улучшения пусковых характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют двигатели с двумя короткозамкнутыми обмотками на роторе и двигатели с глубоким пазом.

Стержни пусковой клетки изготовляют обычно из марганцовистой латуни. Материалом рабочей клетки служит красная медь. Сечение рабочей клетки делается больше сечения пусковой клетки. В результате подбора материала и сечения клеток сопротивление пусковой клетки получается в четыре-пять раз больше сопротивления рабочей клетки.

Между стержнями пусковой и рабочей обмоток имеется узкая щель, размеры которой определяют индуктивность нижней рабочей клетки.

В момент пуска двигателя, когда частота токов ротора равна частоте сети, магнитный поток рассеяния рабочей клетки велик И поэтому индуктивность клетки также велика. Благодаря этому сдвиг фаз между током рабочей клетки и э. д. с, индуктированной в ней, будет большим, а момент вращения, создаваемый клеткой, -- малым. В результате большого активного сопротивления и малой индуктивности верхней пусковой клетки ток и э. д. с, индуктированные в ней, будут незначительно сдвинуты по фазе и вращающий момент, развиваемый пусковой клеткой, будет большим. Следовательно, при пуске вращающий момент двигателя получается преимущественно за счет пусковой клетки.

Стержни пусковой клетки изготовляют обычно из марганцовистой латуни. Материалом рабочей клетки служит красная медь. Сечение рабочей клетки делается больше сечения пусковой клетки. В результате подбора материала и сечения клеток сопротивление пусковой клетки получается в четыре-пять раз больше сопротивления рабочей клетки.

С увеличением скорости двигателя частота токов ротора уменьшается, индуктивное сопротивление клеток оказывает на работу двигателя все меньшее влияние и поэтому распределение токов в клетках определяется только их активным сопротивлением. Но как было указано выше, активное сопротивление рабочей клетки в несколько раз меньше сопротивления пусковой клетки. Поэтому при нормальной работе двигателя большая часть тока проходит по рабочей клетке и вращающий момент получается преимущественно за счет рабочей клетки. Более простым в изготовлении является ротор, у которого обе клетки заливают алюминием. Двухклеточный двигатель дороже асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором обычной конструкции на 20--30 0/0. Наши заводы изготовляют двух-клеточные двигатели от 5 до 2000 кВт.

Наряду с двухклеточным двигателем применяются двигатели с глубоким пазом. В момент пуска нижняя часть паза сцеплена с большим числом магнитных линий потока рассеяния, чем верхняя часть паза. Вследствие этого индуктивное сопротивление нижней части паза больше, чем верхней. Это приводит к вытеснению тока ротора в верхнюю часть стержней обмотки. Плотность тока в верхних слоях стержня увеличивается, что равносильно уменьшению сечения стержней и увеличению активного сопротивления обмотки. Это, как известно, приводит к увеличению вращающего момента двигателя. Кроме того, увеличение индуктивного сопротивления обмотки ротора вызывает уменьшение пускового тока. С увеличением скорости двигатель приобретает свойства, соответствующие его нормальной конструкции.

Список использованной литературы

1. Китаев В.Е. Трансформаторы. Москва, «Высшая школа», 1974

2. Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания РЭА. Москва, «Энергоатомиздат», 1990

3. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры, Москва «Радио и связь», 1994

4. Гольдберг О.Д. Гурин Я.С. Проектирование электрических машин. - 2-е изд. перераб и доп. - М.: Высшая школа. - 2001.

5. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1984.

6. Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П. Проектирование электрических машин: Учебное пособие для вузов - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2002

7. Копылов И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. - М.: Высш. шк.; Логос; 2000.

8. Копылов И.П., Клокова Б.К. Справочник по электрическим машинам: В 2 т./ Т. 1 и 2.-М.: Энергоатомиздат, 1988.

9. Москаленко В.В.Справочник электромонтера 2005 г., 2-е изд.

10. Защита и диагностика агрегатов электродвигателей: Диагностика и ремонт электротехнического оборудования //Главный энергетик. - 2004. - № 5.

Размещено на Allbest