СОДЕРЖАНИЕ
АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ПО МОЩНОСТИ, ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ, ТИПУ И ИСПОЛНЕНИЮ
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
ЛИТЕРАТУРА
АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
В производстве распространены асинхронные электродвигатели, при помощи которых приводятся в движение все производственные агрегаты, подъемно-транспортные механизмы, часть мобильных машин в растениеводстве, животноводстве, в ремонтных и других подсобных предприятиях. Во многих хозяйствах суммарная мощность электродвигателей равна или больше мощности тракторного парка.
Преимущественное применение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором объясняется спецификой работы электроприводов. Электродвигатели работают при неблагоприятных условиях окружающей среды: химически активной атмосфере животноводческих помещений, большой запыленности зерноочистительно-сушильных комплексов, высокой влажности в кормоцехах, под открытым небом. Многие двигатели имеют длительные перерывы в работе, используются сезонно, территориально разбросаны.
Эти условия, осложняя эксплуатацию электроприводов, требуют применения более прочного, надежного, простого оборудования, характерного для электроприводов с асинхронными электродвигателями.
Для обеспечения бесперебойной работы электропривода необходимо иметь отлаженную защитную аппаратуру, обеспечивающую своевременное отключение электродвигателя в случае его перегрузки, неисправности рабочей машины или привода. Комплектование высокоэкономичного электропривода базируется на знании условий работы электрооборудования и приводных характеристик рабочих машин. Приводные характеристики отражают особенности рабочих машин и технологического процесса. К ним относятся: механические характеристики, нагрузочные диаграммы, данные о моменте инерции и его изменении, кинематические схемы, энергетические показатели, технологические требования. Механические, нагрузочные, инерционные характеристики позволяют правильно выбрать двигатель по мощности, быстроходности, механической характеристике, рассчитать параметры для настройки аппаратов управления и защиты.
Кинематические схемы дают возможность судить о последовательности передачи движения от двигателя к рабочим органам и необходимы для расчета приведенных значений моментов. Они позволяют решать вопрос об установке нескольких двигателей на рабочую машину.
Асинхронные двигатели бывают двух типов: с короткозамкнутым и фазным ротором; последние называют также двигателями с контактными кольцами. Часть серии двигателей с короткозамкнутым ротором закрытого обдуваемого исполнения с осью вращения высотой от 160 до 250 мм охватывает диапазон мощностей от 15 до 90 кВт (в четырехполюсном исполнении).
Устройство асинхронного электродвигателя серии 4А с короткозамкнутым ротором
Станина и торцевые щиты отлиты 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 прогоняется вдоль ребер станины. На станине укреплена коробка выводов. При установке она может быть повернута в удобном направлении для подводки питающего кабеля.
Внизу станины ребра расположены более редко и укорочены по сравнению с другими, что позволяет несколько уменьшить высоту оси вращения. Сердечник статора, выполненный из листов электротехнической стали 2013 и скрепленный после прессовки скобами, закреплен в станине стопорными винтами 19, предохраняющими его от проворачивания 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 имеет трехфазную обмотку, соединенную звездой. Начала фазных обмоток ротора выведены к контактным кольцам, находящимся на оси двигателя. Поэтому двигатели с фазным ротором называют также двигателями с контактными кольцами. К контактным кольцам прижимаются три щетки, соединенные с пусковым реостатом. При пуске двигателя пусковой реостат должен быть полностью введен. По мере раскручивания ротора пусковой реостат выводится. С помощью реостата добиваются плавного увеличения тока в роторе и плавного пуска двигателя.
Применение пускового реостата, наличие контактных колец, щеток, фазного ротора усложняет конструкцию асинхронного двигателя и увеличивает его стоимость.
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
В зависимости от характера изменения нагрузки во времени различают продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный режимы работы рабочих машин. Номинальным режимом электрической машины называют режим работы, для которого машина предназначена предприятием-изготовителем.
Номинальный режим указывают на заводском щитке условными обозначениями S1, S2, S3 и т. д.
· Основные номинальные режимы работы электродвигателей (рис. 2): продолжительный — S1,
· кратковременный — S2,
· повторно-кратковременный— S3,
· перемежающийся — S6.
Дополнительные номинальные режимы: повторно-кратковременный с частым пуском S4, повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5, перемежающийся с частыми реверсами S7, перемежающийся режим с изменением частоты вращения S8.
Продолжительный режим (S1) характеризуется тем, что температура всех частей электродвигателя при работе с постоянной нагрузкой достигает установившегося значения. За малый промежуток времени в двигателе выделяется теплота. Часть ее отдается в окружающую среду, а другая сообщается всему объему двигателя. Температуру считают установившейся, если в течение часа работы она увеличивается не более чем на один градус. Такое состояние в электродвигателе наступает при работе с постоянной нагрузкой в течение времени, равным 4Т. Следовательно, при времени работы, равным 4Т и больше, режим работы продолжительный.
Температура двигателя достигает практически установившегося значения за время, равное 4Т. Охлаждается двигатель медленнее, если он не вращается. В этом случае теплоотдача уменьшается примерно в два раза и соответственно увеличивается постоянная времени переходного процесса и само время.
Кратковременный режим (S2) характеризуется тем, что в рабочий период температура двигателя не успевает достигнуть установившегося значения, а пауза столь продолжительна, что температура двигателя снижается до температуры охлаждающей среды, при этом tР<.4Т; tп<4Т0,
При повторно-кратковременном режиме (S3) кратковременные периоды нагрузки чередуются с непродолжительными периодами отключения двигателя. При этом tР<.4Т; tn<Т0, то есть ни в одном из периодов температура не достигает установившегося значения, но среднее ее значение устанавливается неизменным.
Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью рабочего периода и длительностью цикла. Относительная продолжительность рабочего периода, выраженная в процентах, называется относительной продолжительностью включения и обозначается ПВ %. Номинальной длительностью цикла считают 10 мин.
ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ПО МОЩНОСТИ, ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ, ТИПУ И ИСПОЛНЕНИЮ
При выборе электродвигателей и способов регулирования для производственных машин, требующих электрического регулирования скорости, приходится учитывать ряд технических требований. Основными из них являются: диапазон и плавность регулирования, стабильность скорости, надежность и простота управления. В этом случае на производстве чаще применяют асинхронные двигатели с фазным ротором, многоскоростные короткозамкнутые двигатели, двигатели повышенного скольжения с короткозамкнутым ротором. Правильный выбор номинальной мощности электродвигателя определяет экономическую эффективность привода.
1. Применение двигателя недостаточной мощности приводит к преждевременному выходу его из строя. Использование двигателей завышенной мощности ведет к увеличению первоначальной стоимости электропривода и к увеличению расхода электроэнергии.
2. При выборе электродвигателя по номинальной частоте вращения учитывают экономические и технические показатели. Так, масса и стоимость быстроходных двигателей меньше, а номинальные к. п. д. и коэффициент мощности больше.
В большинстве случаев частота вращения приводных валов машин, за исключением вентиляторов и центробежных насосов, не совпадает со стандартными частотами вращения электродвигателей. Поэтому приходится учитывать стоимость и к. п. д. механических передач.
Технико-экономические расчеты и практический опыт показывают, что в большинстве случаев наиболее экономичны двигатели с частотой вращения 1500 об/мин. Число таких двигателей в сельском хозяйстве превышает 90%.
Двигатели на 3000 об/мин применяют для привода центробежных насосов и вентиляторов большого напора.
Двигатели на 1000 об/мин используют для привода поршневых компрессоров, вентиляторов среднего напора большой производительности и в других случаях, когда возможно прямое соединение с валом рабочей машины. Тихоходные двигатели обладают техническим преимуществом по сравнению с быстроходными в том случае, когда осуществляются частые пуски и реверсы. При этом решающими факторами становятся потери энергии и время переходных процессов, а тихоходные двигатели, обладая малой величиной кинетической энергии ротора, обеспечивают меньшие потери энергии и время переходных процессов.
3. Возможно сравнение трех основных типов двигателей переменного тока: асинхронного с короткозамкнутым ротором, асинхронного с фазным ротором и синхронного. Выбирая тип двигателя в зависимости от характера нагрузки и мощности механизмов, можно руководствоваться следующими данными. При длительной постоянной и переменной нагрузках мощностью до 100 кВт наиболее экономичны асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором при нагрузках мощностью больше 100 кВт — синхронные двигатели.