Особенности асинхронного электродвигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Актуальность темы связана с тем, что асинхронные электродвигатели очень широко используются на предприятиях, в устройствах автоматики, телемеханики и т.п. Широкое использование асинхронных электродвигателей объясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, хорошими эксплуатационными свойствами, невысокой стоимостью и простотой в обслуживании.

Конкретной целью этой работы является подтверждение квалификации полученной на практических занятиях, так как дает возможность подробно изучить данную тему.

Углубление в данной теме даст точное понятие о ремонте, обслуживанию, принципе работы, достоинствах и недостатков асинхронных электродвигателей, что в свою очередь даст не заменимый опыт и применение знаний по электронике на практике.

Характеристика изделия

Асинхронный двигатель - это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

1 - вал, 2,6 - подшипники, 3,8 - подшипниковые щиты, 4 - лапы, 5 - кожух вентилятора, 7 - крыльчатка вентилятора, 9 - короткозамкнутый ротор, 10 - статор, 11 - коробка выводов.

Начнем вращать магнит за ручку по часовой стрелке. Поле магнита также начнет вращаться и при вращении будет пересекать своими силовыми линиями медный цилиндр. В цилиндре, по закону электромагнитной индукции, возникнут вихревые токи, которые создадут свое собственное магнитное поле - поле цилиндра. Это поле будет взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита, в результате чего цилиндр начнет вращаться в ту же сторону, что и магнит.

Установлено, что скорость вращения цилиндра несколько меньше скорости вращения поля магнита.

Действительно, если цилиндр вращается с той же скоростью, что и магнитное поле, то магнитные силовые линии не пересекают его, а следовательно, в нем не возникают вихревые токи, вызывающие вращение цилиндра.

Преимущества и недостатки

Асинхронные двигатели подразделяются на два вида, одни имеют короткозамкнутый ротор, вторые - фазный. Большинство используемых электрических двигателей являются асинхронными, имеющими короткозамкнутый ротор. Их широкое применение в первую очередь обуславливается простотой в обслуживании, эксплуатации, простотой конструкции, низкой стоимостью и высокой надежностью. Что касается недостатков, то такие модели имеют малый пусковой и большой спусковой ток, чувствительны к изменениям параметров в сети, для плавного регулирования скорости понадобиться преобразователь частоты.

Помимо этого асинхронные двигатели из сети потребляют реактивную мощность. Предел их применения определяется мощностью системы электроснабжения определенного предприятия. Большинство пусковых токов при малой мощности системы могут создавать значительные понижения напряжения. При использовании двигателей с фазным ротором можно снизить пусковой ток, тем самым увеличить пусковой момент, благодаря введению пусковых реостатов в цепь ротора. Правда, из-за усложненной конструкции и увеличения стоимости применение данных электродвигателей ограничено. В основном их применяют как приводы механизмов с тяжелыми пусковыми условиями. Чтобы уменьшить пусковые токи асинхронного двигателя, который имеет короткозамкнутый ротор, необходимо использовать преобразователь частоты или устройство с плавным пуском. Системы, которые имеют ступенчатое изменение скорости, такие как лифты, лучше всего работают на многоскоростных асинхронных двигателях. Механизмы, которые требуют остановку на некоторое время и фиксацию вала при исчезновении напряжения питания, работают на асинхронных двигателях с электромагнитным тормозом, такие как лебедки или металлообрабатывающие станки

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s - это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n1 магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n2, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n2 ротора относительная разность частот n1-n2 становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента. В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины sкр - критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме - 1 - 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

Обслуживание

Обслуживание двигателей начинается с монтажа, поэтому необходимо упомянуть некоторые технологические операции по подготовке нового оборудования к эксплуатации: Электродвигатель, доставленный к месту установки с завода-изготовителя или со склада, где он хранился до монтажа, или из мастерской после ревизии, устанавливается на подготовленное основание. В качестве оснований для электродвигателей применяют в зависимости от условий: литые чугунные или стальные плиты, сварные металлические рамы, кронштейны, салазки и т. д. Плиты, рамы или салазки выверяются по осям и в горизонтальной плоскости и закрепляются на бетонных фундаментах, перекрытиях и т. п. при помощи фундаментных болтов, которые заделываются в заготовленные отверстия. Эти отверстия обычно оставляют при бетонировании фундаментов, закладывая заблаговременно в соответствующих местах деревянные пробки.

Пример тех. паспорта

Разборку электродвигателя при монтаже производят только в том случае, если обнаружен обрыв обмоток, или сопротивление изоляции в Мом, по отношению к корпусу, измеренное мегомметром на 1000 В ниже R = U/(1000 + 0,001)N, где U - номинальное напряжение, В; N - мощность электродвигателя, кВт. Для электродвигателей на напряжение 6 тли 10 кВ сопротивление изоляции обмоток измеряют мегомметром на 2500 В при этом сопротивление изоляции не должно быть ниже 6 Мом.

Внешний осмотр и оценка состояния механической части

Техническое обслуживание асинхронного электродвигателя следует начинать с его подробного внешнего осмотра. В первую очередь определяется наличие очевидных неисправностей. Корпус двигателя следует очистить от грязи и пыли при помощи стальной щетки. Он не должен иметь сколов и повреждений. Из-за вибраций и динамических нагрузок, а также при неровностях и дефектах монтажной площадки, нередко случается, что одна из монтажных «лап» откалывается. Такой двигатель выбраковывается и не допускается к дальнейшей эксплуатации.

Внешний осмотр и оценка состояния электрической части

Для оценки состояния статорных выводов и токосъемного устройства ротора, крышки двигателя вскрываются. Изоляция статорных выводов должна иметь быть целой, без трещин и повреждений, в противном случае изоляцию необходимо восстановить при помощи изоленты и киперной ленты. Клеммная колодка, при ее наличии, не должна быть оплавлена или повреждена - в противном случае она подлежит замене. 

Измерения и испытания

На данном этапе при помощи мегомметра проверяется сопротивление изоляции статорных обмоток, а для двигателей с фазным ротором - и обмоток ротора. Электрическое сопротивление статорных обмоток проверяется относительно корпуса двигателя, а сопротивление обмоток ротора - относительно рабочего вала. При рабочей температуре нормальным считается сопротивление изоляции обмоток 0,5 Мом или более. На практике же сопротивление изоляции исправных электродвигателей исчисляется десятками Мом. 

Общие замечания

Основная цель технического обслуживания - профилактика и своевременное обнаружение неисправностей:

Повреждение ротора или статора

Необходимость замены неисправных подшипников

Несбалансированность напряжение

Нагрев из-за проблем вентляции

Если обнаруженные дефекты не являются крупными и серьезными, принимается решение об их устранении на месте в ходе ТО. Для произведения крупного и ответственного ремонта двигатели доставляются в специально оборудованный электроцех.

Текущий ремонт

Зачистка контактных колец или коллектора

Регулировка щеточных механизмов и замена щеток

Регулировка и крепление траверз

Восстановление изоляции перемычек и выводных концов

Смена или добавление про необходимости смазки в подшипники

Проверка плотности посадки и состояния полумуфты

Диагностика работоспособности всех основных узлов

Измерение сопротивления изоляции обмоток мегомметром

Средний ремонт:

Промывка узлов и деталей

Замена неисправных пазовых клиньев и изоляционных втулок

Мойка, протирка и сушка обмоток

Двойная сушка и протирка изоляционным лаком

Покрытие обмоток эмалями

Проверка исправности и крепления вентилятора

Проточка шеек вала после наплавки

Проверка и выверка зазоров

Смена фланцевых прокладок

Проточка и шлифовка контактных колец

Ремонт и регулировка щеточных механизмов

Проточка коллектора и его обработка

Промывка подшипников качения и закладка в них смазки

Частичная пропайка «петушков»

Испытание изоляции обмоток повышенным напряжением

Балансировка ротора (якоря)

Сборка электрической машины и испытаниу в соответствии с ГОСТ

Капитальный ремонт:

Полная и частичная замена обмоток или их ремонт с последующей не менее 2-кратной пропиткой

Правка, проточка шеек или замена вала ротора

Ремонт или изготовление подшипниковых щитов и фланцев

Переборка контактных колец или коллектора

Полная пропайка «петушков»

Замена вентиляторов и крепёжных деталей

Проверка крепления активного железа на валу и в статоре и его ремонт

Чистка, сборка, окраска электрической машины и испытание в соответствии с ГОСТ для новых машин.

Техника безопасности

электродвигатель асинхронный обслуживание

Перед началом работы наладчик должен:

Надеть положенную по нормам спецодежду, спец обувь, защитную каску (каскетку), снять металлосодержащие украшения (цепочки, кольца, часы в металлическом корпусе) и потребовать выполнения этого электромеханиками.

Подготовить и проверить наличие в инструментальном ящике исправного проверенного инструмента, защитных и предохранительных средств, приспособлений, а также запасных частей и материалов.

Перед применением основных электрозащитных средств для электроустановок напряжением до 1000В, а именно: диэлектрических перчаток, указателей напряжения, слесарно-монтажного инструмента с изолирующими рукоятками, изолирующих штанг, изолирующих и электроизмерительных клещей, а также предохранительных поясов необходимо произвести:

* визуальный осмотр исправности защитного средства, 

* убедиться в наличии инвентарного (идентификационного) номера,

* убедиться в своевременности проведения периодических испытаний на основании поставленного срока годности на защитном средстве.

Меры безопасности при выполнении работ в электроустановках

Работники, не обслуживающие электроустановки, могут допускаться в них в сопровождении оперативного персонала, имеющего группу III по электробезопасности, либо работника, имеющего право единоличного осмотра. Сопровождающий работник должен следить за безопасностью людей, допущенных в электроустановки, и предупреждать их о запрещении приближаться к токоведущим и движущимся частям.

При несчастных случаях для освобождения пострадавшего от действия электрического тока напряжение должно быть снято немедленно без предварительного разрешения руководителя работ.

При работе под напряжением в электроустановках необходимо:

* оградить расположенные вблизи рабочего места другие токоведущие части, находящие под напряжением, к которым возможно случайное прикосновение;

* работать стоя на резиновом диэлектрическом ковре;

* применять изолированный инструмент (у отверток, кроме того, должен быть изолированный стержень), пользоваться диэлектрическими перчатками.

Не допускается работать в одежде с короткими или засученными рукавами, а также использовать ножовки, напильники, металлические метры и т.п.

Не допускается прикасаться без применения электрозащитных средств к изоляторам, изолирующим частям оборудования, находящегося под напряжением.

При работе с ручным электроинструментом необходимо использовать устройства защитного отключения (УЗО), рассчитанные на 6 мА. Допускается применение устройства на 10 мА с заземленными или имеющими двойную изоляцию инструментами.

Все работы, для выполнения которых не требуется подача электропитания, должны производиться при отключенном и запертом на замок вводном устройстве.

Требования безопасности по окончании работы

После окончания работы наладчик должен проверить наличие инструмента, оставшихся запчастей, материалов и при обнаружении утери принять меры к их обязательному нахождению.

Инструмент, защитные и предохранительные средства, электроизмерительные приборы после пользования ими должны быть осмотрены, протерты, уложены в места, предназначенные для их хранения.

О проделанной работе, выявленных и не устраненных неисправностях наладчик должен доложить прорабу, мастеру (ответственному лицу за организацию работ) и сделать запись в соответствующем журнале.

Снять спецодежду, спец обувь и средства индивидуальной защиты, очистить и убрать их в предназначенное для хранения место.

Вымыть лицо и руки теплой водой с мылом.

Заключение

Заключение в процессе работы над темой я изучил возможные конструкции электрических асинхронных двигателей. При последующем трудоустройстве я смогу осуществлять монтаж или обслуживание асинхронных двигателей до 1000В.

Список литературы

1. Д. Э. Брускин, Электрические машины и микромашины, Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович, В. С. Хвостов. - М.: Висшая школа, 1981.

2. А. И. Вольдек, Электрические машины. А. И. Вольдек. - Л.: Энергия, 1978.

3. М. М. Кацман. Лабороторные работы по электрическим машинаи и электроприводу. М. М. Кацман. - М.: изд, центр <<Академия>>, 2003

4. М. М. Кацман. Электрические приводы. М. М. Кацман. - М.: изд, центр <<Академия>>, 2005.

5. М. М. Кацман. Справочник по электрическим машинам. М. М. Кацман. - М.: изд, центр <<Академия>>, 2005.

6. М. М. Кацман. Сборник задач по электрическим машинам. М. М. Кацман. - М.: изд, центр <<Академия>>, 2003.

7. М. М. Кацман. Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации. М. М. Кацман. - М.: изд, центр <<Академия>>, 2005.

8.Ю. И. Келим. Типовые элементы систем автоматического управления. Ю. М. Келим. - М.: Форум, 2004.

9. И. П. Копылов. Электрические машины. И. П. Копылов. - М.: Высшая школы, 2002.

10.Г. Н. Костенко. Л. М. Пиотровский. Электрическме машины. Г. Н. Костенко. Л. М. Пиотровский. - Л.: Энергия, 1973.

Размещено на Allbest.ru