Эксплуатация электродвигателей

Курсовая  по физике. Эксплуатация электродвигателей.

ВВЕДЕНИЕ

Работа электрика  по обслуживанию электрооборудования  сводится к поддержанию работоспособного и безопасного состояния электрических  машин, пускозащитных аппаратов, устройств  освещения, сигнализации и автоматики, что все и называется электрооборудованием, а также проводов, кабелей, разъемов, зажимов, электромонтажных изделий  и т. д.

В состав устройств  могут входить различные элементы, например, резисторы, конденсаторы, полупроводниковые  приборы. Электрик должен быть знаком со всеми этими элементами, аппаратами и устройствами, но при работе он встречает много вопросов и затруднений, особенно в молодом возрасте, когда  мало опыта. Полезно все эти вопросы, и затруднения не спеша проанализировать с книгой, но таких книг пока недостаточно.

Целью данной работы является знакомство с электрооборудованием и электродвигателями, составляющими  часть электроустановок (их устройством), назначением, а также мерами безопасности, безотказности, увеличения срока службы. В этом смысле имеет большое значение знание всех отказов при работе в  различных частях электроустановки, поисков и методов устранения отказов, что подробно представлено ниже.

Практически во всех областях деятельности современного общества применяется электрическая  энергия.

Энергия —  общая количественная мера различных  форм движения материи. Для любого вида энергии можно назвать материальный объект, который является ее носителем. Так, механической энергией обладают вода, ветер, заведенная пружина; тепловой —  нагретый газ, пар, горячая вода. Носителем  электрической энергии является особая форма материи — электромагнитное поле.

Электрическая энергия получается путем преобразования других видов энергии (механической, тепловой, химической, ядерной и  др.) и обладает ценными свойствами: относительно несложно, с малыми потерями передается на большие расстояния, легко дробится и преобразуется  в нужный вид энергии (механическую, тепловую, световую, химическую и др.).

Наибольшая  часть электроэнергии для нужд народного  хозяйства вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС). Здесь химическая энергия органического топлива (угля, мазута, торфа, газа) при его сжигании в паровых котлах превращается в  тепловую энергию нагретого водяного пара. Пар под высоким давлением  поступает в паровую турбину, где его энергия преобразуется  в механическую. Турбины приводят в действие электрические генераторы, преобразующие механическую энергию  в электрическую.

Следует отметить, что электродвигатели являются основным источником и потребителями электроэнергии. Учитывая быстрое истощение запасов  органического топлива и неблагоприятное  воздействие ТЭС на окружающую среду, существует необходимость в экономических  разработках электропривода.

Электропривод—это совокупность устройств, приводящих в  движение производственные машины и  установки при помощи электрических  двигателей.

Электропривод состоит из одного или нескольких двигателей, передаточного механизма, необходимого для передачи движения от двигателя к рабочей машине (зубчатого редуктора, ременной передачи и т. п.), и устройства управления, служащего для пуска, остановки  и регулирования привода.

В большинстве  случаев работа электроприводов  автоматизируется, начиная с относительно простых операций дистанционного пуска  и остановки и кончая выполнением  функций регулирования и управления сложными взаимосвязанными комплексами  различных производственных механизмов.

Автоматическое  управление электроприводами, составляющее основу автоматизированного производства, дает возможность увеличить производительность силовой установки.

В соответствии с Основными направлениями экономического и социального развития РБ на 2006— 2010 годы и на период до 2016 года выработка  электроэнергии в 1990 г. Должна составить 1910—2000 млрд кВт • ч.

Для ускорения  научно-технического прогресса большое  значение имеет автоматизация производственных процессов, осуществляемая на базе электротехники и электроники. К 2007 г. предусматривается  резко повысить уровень автоматизации  производства (в среднем в 2 раза). В промышленности намечено ввести 5,1 тыс. автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Предполагается  создание и освоение новых поколений  электронных вычислительных машин (ЭВМ) всех классов от супер-ЭВМ до персональных для школьного обучения. Применение микропроцессоров и микроЭВМ позволяет создавать гибкие автоматизированные системы управления технологическими процессами, электроприводом и электродвигателями, что дает возможность обеспечивать оптимальное выполнение производственных программ. Прокопчик

Игорь Леонидович г. Осиповичи ОЗАА

2. Эксплуатация  электродвигателей.

2.1 Назначение  электродвигателей.

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 работе будут  описаны принципы и характеристики работы двигателей электропривода, согласно заданной темы и выполненных работ  по изучению основ электропривода.

В зависимости  от рода тока электроустановки, в которой  должна работать электрическая машина, они делятся на машины постоянного  и переменного тока.

Машины переменного  тока могут быть как однофазными, так и много фазными. Наиболее широкое применение нашли трехфазные синхронные и асинхронные машины, а также коллекторные машины переменного  тока, которые допускают экономичное  регулирование частоты вращения в широких пределах

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.

2.1.1 УСТРОЙСТВО  И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Асинхронные двигателя

Устройство  асинхронного двигателя. Двигатель  состоит из двух основных частей, разделенных  воздушным зазором: неподвижного статора 6 и вращающегося ротора 3. Каждая из этих частей имеет сердечник и  обмотку.

При этом обмотка 2 статора включается в сеть и  является как бы первичной, а обмотка 4 ротора - вторичной, так как энергия  в нее поступает из обмотки  статора за счет магнитной связи  между этими обмотками (подобно  трансформатору).

Существуют  два основных типа асинхронных двигателей: двигатели с короткозамкнутым ротором  и двигатели с фазным ротором. Последние, иногда называют двигателями  с контактными кольцами. Оба типа двигателей имеют одинаковую конструкцию  статора и различаются конструкцией ротора.

Статор асинхронного двигателя состоит из корпуса, сердечника и обмотки. Корпус статора служит для соединения всех частей двигателя  в единую конструкцию. В небольших  двигателях в корпус устанавливают  обмотку.

При этом обмотка 2 статора включается в сеть и  является как бы первичной, а обмотка 4 ротора - вторичной, так как энергия  в нее поступает из обмотки  статора за счет магнитной связи  между этими обмотками (подобно  трансформатору).

Существуют  два основных типа асинхронных двигателей: двигатели с короткозамкнутым ротором  и двигатели с фазным ротором. Последние - иногда называют двигателями  с контактными кольцами. Оба типа двигателей имеют одинаковую конструкцию  статора и различаются конструкцией ротора.

Статор асинхронного двигателя состоит из корпуса, сердечника и обмотки. Корпус и статор служит для соединения всех частей двигателя  в единую конструкцию. В небольших  двигателях корпус

отливают  из алюминиевого сплава, стали или  чугуна, а в крупных машинах  делают сварным. В корпус статора  запрессован сердечник 2, который  с целью уменьшения по-терь от вихревых токов собирается из изолированных  друг от друга лаком листов электрической  стали (рис. 8.7,6). В пазы сердечника уложены  проводники обмотки статора, которая  выполняется из медного провода. Основным элементом обмотки является секция, которая может иметь' один или несколько витков.

Активные  стороны секций укладывают в пазы сердечника статора, например сторону / укладывают в первый паз, а сторону 4 секции — в четвертый паз. Секции соединяют между собой в катушки, из которых состоят обмотки каждой фазы. Начала С1, С2, С3 и концы С4, С5, С6 фазных обмоток присоединяют к  зажимам коробки выводов (рис. 8.9, а). Для упрощения переключения схем У и д зажимы обмотки статора  располагают в порядке, указанном  на рис. 8.9, а.

Ротор асинхронного двигателя состоит из сердечника 3 обмотки 4 и вала 5. Вал ротора устанавливается  в подшипниках, запрессованных в  подшипниковых щитах 7, прикрепленных  болтами к корпусу статора, и  служит для передачи вращающего момента  производственному механизму. Сердечник  ротора имеет цилиндрическую форму  и собирается из листов электротехнической стали.

В двигателях с короткозамкнутым ротором обмотка  ротора состоит из ряда алюминиевых  стержней (располагаемых в пазах  сердечника ротора), замкнутых по торцам кольцами. В этих двигателях мощностью  до 400 кВт обмотку ротора выполняют  заливкой его пазов под давлением  расплавленным алюминием.

Асинхронные двигатели - наиболее распространенный вид электрических машин, потребляющих в настоящее время около 40% всей вырабатываемой электроэнергии. Их установленная  мощность постоянно возрастает. Асинхронный  двигатели широко применяются в  приводах металлообрабатывающих, деревообрабатывающих и других видов станков, кузнечно-прессовых, ткацких, швейных, грузоподъемных, землеройных  машин, вентиляторов, насосов, компрессоров, центрифуг, в лифтах, в ручном электроинструменте, в бытовых приборах и т.д. Практически  нет отрасли техники и быта, где не использовались бы асинхронные  двигатели.

Потребности народного хозяйства удовлетворяются  главным образом двигателями  основного исполнения единых серий  общего назначения, т.е. применяемых  для привода механизмов, не предъявляющих  особых требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т.п. Вместе с тем в единых сериях предусматривают также электрические  и конструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий  окружающей среды, предназначенные  для удовлетворения дополнительных специфических требований отдельных  видов приводов и условий их эксплуатации. Модификации создаются на базе основного  исполнения серий с максимально  возможным использованием узлов  и деталей этого исполнения.

В некоторых  приводах возникают требования, которые  не могут быть удовлетворены двигателями  единых серий. Для таких приводов созданы специализированные двигатели, например электробуровые, краново-металлургические и др.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Ведущие фирмы-производители  выпускают энергосберегающие стандартные  асинхронные двигатели мощностью 15-30 кВт и более. В этих двигателях потери электроэнергии снижены не менее  чем на 10 % по сравнению с ранее  производимыми двигателями с "нормальным" КПД (h). При этом КПД энергосберегающего двигателя можно определить