Эксплуатация и ремонт электрических машин.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Новосибирский государственный технический

университет

кафедра «ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА»

Курсовая работа

Тема: Эксплуатация и ремонт электрических машин.

студента 5 курса

группы -ЗФ-914

специальности - 140601

Лигай Радион Дюн-Сенович

г. Новосибирск.



Введение

Уровень развития цивилизации во многом определяется количеством энергии, используемой человеком. В настоящее время в наиболее развитых странах на одного человека приходится свыше 10 кBm энергии всех видов. Электрическая энергия среди них составляет наибольшую долю. Это обусловлено замечательными достоинствами электрической энергии перед другими видами энергий:

- она удобно передается на большие расстояния от мест производства к местам потребления;

- сравнительно просто и экономично преобразуется в другие виды энергии;

- легко управляется.

Потребность в электроэнергии непрерывно растет, особенно в настоящий период в связи с ростом автоматизации и созданием технологических процессов, непосредственно ис-пользующих электрическую энергию. Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях из энергии органического или ядерного топлива либо энергии движущейся воды и ветра. При помощи паровых, гидравлических или другого рода турбин эти виды энергии преобразуются в механическую энергию вращения, которая затем в электрической машине, называемой генераторам, преобразуется в электрическую энергию.

При использовании электрической энергии часто требуется обратное преобразование ее в механическую (привод станков, механизмов, колес и т.п.). Такое преобразование также осуществляется при помощи электрических машин, называемых двигателями.

Во всех системах большой или малой мощности, где используются электрические машины, их рабочие свойства во многом определяют поведение и свойства этих систем.

Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического регулирования и управления, в быту.

Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрическую, и наоборот. Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую, называются генератором. Преобразование электрической энергии в механическую - осуществляется двигателями.

Любая электрическая машина может быть использована как в качестве генератора, так и в качестве электродвигателя. Это свойство электрической машины изменять направление преобразуемой ею энергии называется обратимостью машины. Электрическая машина может быть также использована для преобразования электрической энергии одного рода тока (частоты, числа фаз переменного тока, напряжения постоянного тока) в энергию другого рода тока. Такие электрические машины называются преобразователями. 

В настоящее время асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электрическими машинами. Они потребляют около 50% электроэнергии, вырабатываемой электростанциями страны. Такое широкое распространение асинхронные электродвигатели получили из-за своей конструктивной простоты, низкой стоимости, высокой эксплуатационной надежности. Они имеют относительно высокий КПД: при мощностях более 1кВт кпд=0,7 : 0,95 и только в микродвигателях он снижается до 0,2-0,65. 

Для восстановления работоспособности (механический износ деталей двигателя) и создания условий замедления старения, применяются разнообразные виды ремонта и технического обслуживания.

Последним этапом в цикле ремонта является капитальный ремонт, при котором ставится задача полного восстановления работоспособности электрической машины.

В объем капитального ремонта входит полная разборка электродвигателя:

-перемотка обмоток

- ремонт магнитопровода

- ремонт или замена подшипников

- ремонт валов, вентиляторов, кожухов вентиляторов, подшипниковых щитов, корпусов

- ремонт и замена контактных колец (коллектора), щеткодержателей и других узлов, и деталей.



1. Исходные данные

асинхронный двигатель статор

Наружный диаметр статора - , м 0,368

Внутренний диаметр статора - , м 0,205

Активная длина статора - , м 0,1

Число зубцов статора - 36

Размеры паза статора:

мм 15,4

мм 9,8

мм 3,7

мм 34,8

мм 1,0



2. Определение номинальных данных асинхронного двигателя при отсутствии табличных данных

2.1 Высота ярма статора

м.

2.2 Число пар полюсов двигателя

2.2.1 Высота оси вращения по таблице 6-6 [4] для м

мм.

Примем высоту вращения .. По рекомендации [стр. 154, 4] в статорах всех двигателей с выполняют двухслойную обмотку.

2.2.2 Индукцию в воздушном зазоре выбираем

Тл.

2.2.3 Индукции в ярме статора по таблице 2 [1] для степени защиты IP 44 Тл.

Принимаем Тл.

2.2.4 Число полюсов по [1]

,

,



- коэффициент полюсного перекрытия, по рекомендации [4] .

Принимаем .

2.3 Частота вращения двигателя

об/мин.

2.4 Полюсное деление

м.

2.5 Число пазов на полюс и фазу

.

2.6 Число витков фазе обмотки статора

,

где - коэффициент, принятый по [стр. 340, 2];

- обмоточный коэффициент, по рекомендации [стр. 167, 4] и по таблице 3-4 [3] следует принять что соответствует

где - укорочение шага;

Принимаем . Принимаем число параллельных ветвей .

2.7 Число эффективных проводников в пазу

.

2.8 Площадь паза

м².

2.9 Площадь поперечного сечения эффективного проводника (предварительно)

м²,

где - коэффициент заполнения паза, предварительно выбираем

2.10 Выбор проводника обмотки статора

Принимаем число элементарных проводников в одном эффективном по рекомендациям [стр. 173, 4] , тогда

м².

По таблице П-28 приложения III [4] выбираем провод марки ПЭТВ. Диаметр неизолированного проводника: мм. Диаметр изолированного проводника мм. Площадь поперечного сечения проводника мм².

2.11 Сечение эффективного проводника (окончательно)

м².

2.12 Коэффициент заполнения паза (уточненное значение)

по рекомендации [1] принимаем

по рекомендации [1] принимаем для медных обмоток.

Примем



2.13 Номинальный ток статора

А,

где - плотность тока в обмотке статора,

2.14 Линейная нагрузка

2.15 Номинальная мощность двигателя

2.15.1 Предварительно выберем и КПД .

2.15.2 Номинальная мощность двигателя (уточненное значение)



3. Расчёт электродвигателя при замене медных проводов на алюминиевые

Основным фактором, влияющим на ход расчёта, является различие в удельном сопротивлении меди и алюминия.

3.1 Отношение удельных сопротивлений алюминия и меди при 20⁰ С:

.

3.2 При замене медного провода на алюминиевый при сохранении коэффициента заполнения паза и сечения проводников обмотки величину фазного тока необходимо уменьшить на 22%.

А.

3.3 Сниженная номинальная мощности двигателя

кВт.

3.4 Если же потребуется сохранить номинальные ток и мощность электродвигателя, то для сохранения потерь в обмотке статора следует увеличить сечение эффективного провода. Это увеличение определяется следующим образом

.



3.5 Диаметр неизолированного алюминиевого провода необходимо увеличить по сравнению с медным

м.

Выбираем диаметр неизолированного проводника мм и площадью поперечного сечения мм². Применим провода класса нагревостойкости E марки ПЭВА-2 на поливинилацеталевом лаке с толщиной изоляции 0,08 мм. Таким образом диаметр изолированного проводника мм.

3.6 Коэффициент заполнения паза алюминиевым проводом

по рекомендации [1] принимаем

по рекомендации [1] принимаем для алюминиевых обмоток.

Примем

3.7 Для данного коэффициента заполнения паза попробуем уменьшить число витков в фазе

где

3.8 Число эффективных проводников в пазу

.

Оставим число эффективных проводников в пазу прежним, т.е. .

3.9 Площадь поперечного сечения эффективного проводника

м²,

3.10 При известной площади поперечного сечения алюминиевого проводника число элементарных проводников в одном эффективном

Принимаем

3.11 При сохранении коэффициента заполнения паза

Необходимо принять



4. Расчёт электродвигателя при изменении коэффициента заполнения паза статора

При ремонте электродвигателей зачастую представляется возможность увеличить коэффициент заполнения паза путём применения более тонких изоляционных материалов либо за счёт более тонкой укладки проводов в пазы. При этом могут быть повышены ток и мощность двигателя.

4.1 Практически увеличение коэффициента заполнения паза может изменится от 1,1 до 1,5.

.

Принимаем

.

4.2 Соотношение новой и старой мощности и номинального тока электродвигателя для сохранения кратности максимального и номинального моментов и суммарных потерь при увеличении коэффициента заполнения паза

.

4.3 Число эффективных проводников в пазу

.

Оставляем прежним, т. е.

4.4 Сечение эффективного проводника

м².

4.5 Плотность тока в обмотке статора

А/м².

4.6 Номинальный ток статора

А.

4.7 Номинальная мощность двигателя

кВт.

4.8 Линейная нагрузка

А/м.

4.9 Индукция в воздушном зазоре

Тл.

Индукция увеличилась на 4%, что вполне допустимо.



5. Расчёт асинхронного двигателя при увеличении воздушного зазора

При увеличении воздушного зазора между статором и ротором существенно повышается сопротивление всей магнитной цепи электродвигателя, что вызывает увеличение тока холостого хода, снижение коэффициента мощности и полезной мощности.

При ремонте таких электродвигателей рационально изменить число эффективных проводников в пазу так, чтобы ток холостого хода остался неизменным.

Воздушный зазор увеличим на 25% по сравнению с заводским исполнением.

5.1 Изменение величины воздушного зазора до и после ремонта

5.1.1 Величина воздушного зазора в заводском исполнении по рекомендации [5]

м.

5.1.2 Величина воздушного зазора после ремонта:

м.

5.2 Относительное увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора

,

где - коэффициент воздушного зазора в заводском исполнении

- коэффициент воздушного зазора после ремонта

,

где - зубцовое деление статора

м;

- зубцовое деление ротора

- ширина зубца статора по рекомендации [стр. 131, 7]

м,

где - коэффициент заполнения стали, примем по рекомендации [стр.123, 7] ;

- значение магнитной индукции в зубцах статора, примем Тл.

- ширина зубца статора по рекомендации [стр. 142, 7]

м.



5.3 Относительное увеличение магнитного сопротивления всей цепи

.

5.4 При сохранении коэффициента заполнения паза и плотности тока сечение эффективного провода и ток фазы снижаются

мм².

А.

5.5 Принимаем число элементарных проводников в одном эффективном по рекомендациям [стр. 173, 4] , тогда

м².

По таблице П-28 приложения III [4] выбираем провод марки ПЭТВ большего сечения. Диаметр неизолированного проводника: мм. Диаметр изолированного проводника мм. Площадь поперечного сечения проводника мм².

5.6 Сечение эффективного проводника и номинальный ток (окончательно)

м².

А,



5.7 Полезная мощность двигателя снизится несколько больше, чем номинальный ток, так как уменьшится коэффициент мощности. Можно считать, что новая мощность составит

кВт.

5.8 Если при ремонте электродвигателя ставится задача сохранения , то

мм².

А.

По таблице П-28 приложения III [4] выбираем провод марки ПЭТВ меньшего сечения. Диаметр неизолированного проводника: мм. Диаметр изолированного проводника мм. Площадь поперечного сечения проводника мм².

5.9 Сечение эффективного проводника (окончательно)

м².

5.10 Номинальный ток статора (уточненное значение)

А,



5.11 Новая мощность составит

кВт.



6. Расчёт электродвигателя при изменении скорости вращения на одну ступень ниже номинальной частоты вращения

Скорость вращения на одну ступень ниже номинальной частоты вращения будет достигнута при .

6.1 Скорость вращения:

об/мин.

6.2 Окружная скорость ротора

Значительно меньше предельной

6.3 Полюсное деление

6.4 Число пазов на полюс и фазу обмотки статора



6.5 Число эффективных проводников в пазу при сохранении типа обмотки (предварительно)

.

6.6 Индукция в воздушном зазоре по 3-14 [3]

6.7 Индукция в ярме статора по 3-20 [3]

Тл.

Попробуем повысить индукцию в ярме статора до 1,4 Тл.

6.8 Число эффективных проводников в пазу примем окончательно

6.9 Сечение эффективного проводника (предварительно)

м².



6.10 Выбор проводника обмотки статора

Принимаем число элементарных проводников в одном эффективном по рекомендациям [1] , тогда

м².

По таблице П-28 приложения III [4] выбираем провод марки ПЭТВ. Диаметр неизолированного проводника: мм. Диаметр изолированного проводника мм. Площадь поперечного сечения проводника мм².

6.11 Сечение эффективного проводника (окончательно)

м².

6.12 Номинальный ток статора

А.

6.13 Номинальная мощность электродвигателя



7. Расчёт электродвигателя при изменении напряжения

При переводе электродвигателя на новое напряжение при той же скорости вращения условием сохранения его мощности является неизменность индукций на всех участках магнитной цепи и объёма тока в пазу.

7.1 Изменение линейного напряжения с 380 В до 660 В

В.

7.2 Число эффективных проводников в пазу при сохранении типа и шага обмотки

.

7.3 Сечение эффективного проводника при сохранении плотности тока (предварительно)

мм².

7.4 Выбор проводника обмотки статора

Принимаем число элементарных проводников в одном эффективном по рекомендациям [1] , тогда



м².

По таблице П-28 приложения III [4] выбираем провод марки ПЭТВ. Диаметр неизолированного проводника: мм. Диаметр изолированного проводника мм. Площадь поперечного сечения проводника мм².

7.5 Сечение эффективного проводника (окончательно)

м².

7.6 Номинальный ток статора

А.

7.7 Номинальная мощность электродвигателя

Переход на более высокое напряжение может быть связан с утолщением пазовой изоляции. Поэтому не всегда удаётся сохранить общее сечение меди в пазу, что приводит к необходимости снижения мощности электродвигателя.

7.8 Изменение линейного напряжения с 380 В до 660 В

В.



7.9 Число эффективных проводников в пазу при сохранении типа и шага обмотки

Примем В связи с этим коэффициент заполнения паза возрастает.

7.10 Сечение эффективного проводника при сохранении плотности тока (предварительно)

мм².

7.11 Выбор проводника обмотки статора

Принимаем число элементарных проводников в одном эффективном по рекомендациям [1] , тогда

м².

По таблице П-28 приложения III [4] выбираем провод марки ПЭТВ. Диаметр неизолированного проводника: мм. Диаметр изолированного проводника мм. Площадь поперечного сечения проводника мм².



7.12 Сечение эффективного проводника (окончательно)

м².

7.13 Номинальный ток статора

А.

Таким образом, перевод электродвигателей на пониженное напряжение во многих случаях позволяет увеличить их мощность, благодаря облегчению пазовой изоляции и уменьшению числа эффективных проводников в пазу.

Размещено на Allbest.ru

...