Курсовая работа (т): Основні неполадки асинхронних електродвигунів та способи їх усунення

Основні неполадки асинхронних електродвигунів та способи їх усунення

Зміст

Вступ

. Описова частина

.1 Загальні відомості про асинхронні електродвигуни

.2 Будова і призначення асинхронного електродвигуна

.3 Принцип дії асинхронного електродвигуна

.4 Експлуатація асинхронних електродвигунів

.5 Основні неполадки асинхронних електродвигунів та способи їх усунення

.6 Пристрої захисту асинхронних електродвигунів

. Охорона праці

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Рівень технічного розвитку будь-якої країни в наш час визначається в основному станом її енергетики, потужністю електростанцій і виробництвом електроенергії.

Науково-технічний прогрес безперервно супроводжується кількісними і якісними змінами в області електроенергетики і електротехніки, зростанням потужності промислових і сільськогосподарських підприємств. Високий розвиток електроенергетики дає змогу переозброювати всі галузі народного господарства, широко впроваджувати електричну енергію в такі її провідні галузі, як промисловість, сільське господарство, будівництво і транспорт.

Зростання кількості і потужності електроустановок супроводжується ускладненням і вдосконаленням їх конструкцій. Постійно розширюється обладнання, що випускається електротехнічною промисловістю, апаратів, приладів, електромонтажних конструкцій і матеріалів. Застосовуються нові методи індустріального будівництва і провадження електромонтажних робіт. Відповідно переглядаються і вносяться корективи в діючі будівельні і електротехнічні норми і правила.

У технічному перетворенні галузей народного господарства ведуча роль належить електричним засобам автоматизації і механізації виробничих процесів. Найважливішим засобом електрифікації, механізації і автоматизацій, основою збільшення продуктивності машини і масштабів виробництва є сучасний електропривод, на частку якого доводиться до 63% загального споживання електроенергії в країні.

Електричні машини широко застосовуються у всіх галузях народного господарства. Середні і великі електричні машини використовують в машинобудівній промисловості для приводу великих вентиляторів і компресорів, могутніх металоріжучих станків, важких конвеєрних ліній; у вугільній промисловості для приводу шахтних підіймальних машин, великих насосів, компресорів, вентиляторів і інших установок; в металургійній промисловості для приводу прокатних станів.

Електрифікація народного господарства України розвивається по шляху розробки і впровадження електроустановок з використанням сучасних високоефективних електричних машин і апаратів, ліній електропередачі, різноманітного електротехнологічного обладнання, автоматики і телемеханіки.

Безпечна і безаварійна експлуатація систем електропостачання ставить перед працівниками електрогосподарств різносторонні і складні задачі з охорони праці.

Здорові і безпечні умови праці електротехнічного персоналу й працівників, що експлуатують електрифіковані виробничі установки, можуть бути забезпечені виконанням науково обґрунтованих правил і норм як при проектуванні і монтажі, так і при їх експлуатації.

1. Описова частина

.1 Загальні відомості про асинхронні електродвигуни

Асинхронний двигун - це асинхронна машина, призначена для перетворення електричної енергії змінного струму в механічну енергію. Саме слово "асинхронний" означає "не одночасний". При цьому мається на увазі, що у асинхронних двигунів частота обертання магнітного поля статора завжди більше частоти обертання ротора. Працюють асинхронні двигуни, як зрозуміло з визначення, від мережі змінного струму

Існує багато типів електродвигунів, але найбільшого поширення в усіх галузях промисловості, в будівництві та сільському господарстві набули асинхронні двигуни трифазного струму.

Електродвигун характеризується зазначеними на його паспорті номінальними даними, до яких належать: потужність, напруга, струм статора, кратність пускового струму, коефіцієнт потужності, частота обертання ротора, номінальний крутний момент.

Номінальною потужністю називають корисну механічну потужність на валу двигуна за номінальних значень струму, напруги і частоти.

Номінальним струмом називають струм, який споживається двигуном за номінальних значень навантаження, частоти і напруги.

Пусковим струмом називають струм, який протікає в період пуску двигуна.

Кратність пускового струму визначається як відношення струму, який протікає в момент пуску, до мінімального струму.

Коефіцієнтом потужності кола називається відношення активної потужності до повної потужності.

Коефіцієнт корисної дії - це відношення потужності, що віддається електродвигуном, до тієї, що споживається ним.

Номінальним крутильним моментом називають момент, що розвивається двигуном за номінальних значень потужності і частоти обертання.

Асинхронний електродвигун трифазного змінного струму складається з нерухомої частини - статора, обертової частини - ротора і двох підшипникових щитів з підшипниками, в яких обертається вал ротора.

Статор складається із станини і осердя з обмоткою. Станину відливають з чавуну або сталі, а осердя набирають з тонких листів електротехнічної сталі. Листи осердя мають виштамповані фігурні вирізи, які в складеному пакеті утворюють пази, куди вкладається статорна обмотка

.2 Будова і призначення асинхронного електродвигуна

Рис. 1 Будова асинхронного електродвигуна: 1 - вал; 2, 6 - підшипники; 3, 8 - підшипникові щити; 4 - лапи; 5 - кожух вентилятора; 7 - крильчатка вентилятора; 9 - короткозамкнутий ротор; 10 - статор; 11 - клемна коробка виводів.

Основними частинами асинхронного двигуна є статор (10) і ротор (9). Статор має циліндричну форму, і збирається з листів сталі. У пазах сердечника статора укладені обмотки статора, які виконані з обмотувального дроту. Осі обмоток зрушені в просторі один відносно одного на кут 120°. Залежно від напруги, що подається, кінці обмоток з’єднуються трикутником або зіркою.

Ротори асинхронного двигуна бувають двох видів: короткозамкнутий і фазний ротор.

Короткозамкнутий ротор є сердечником, набраним з листів сталі. У пази цього сердечника заливається розплавлений алюміній, внаслідок чого утворюються стержні, які замикаються накоротко торцевими кільцями. У асинхронних двигунах великої потужності замість алюмінію може застосовуватися мідь.

Рис. 2 Короткозамкнутий ротор, набраним з листів сталі

Фазний ротор має трифазну обмотку, яка практично не відрізняється від обмотки статора. У більшості випадків кінці обмоток фазного ротора з’єднуються в зірку, а вільні кінці підводяться до контактних кілець. За допомогою щіток, які підключені до кілець, в ланцюг обмотки ротора можна вводити додатковий резистор. Це треба для того, щоб можна було змінювати активний опір в ланцюзі ротора, тому що це сприяє зменшенню великих пускових струмів.

Рис. 3 Асинхронний двигун з фазним ротором

Асинхронний двигун з фазним ротором - це двигун, який можна регулювати за допомогою додавання в ланцюг ротора додаткових опорів. Зазвичай такі двигуни застосовуються при пуску з навантаженням на валу, оскільки збільшення опору в ланцюзі ротора, дозволяє підвищити пусковий момент і зменшити пускові струми.

Статор (2) виконаний, так само як і в звичайному асинхронному двигуні, він представляє з себе порожнистий циліндр, набраний з листів електротехнічної сталі, в який укладена трифазна обмотка.

Ротор (3) в порівнянні з короткозамкнутим, представляє з себе складнішу конструкцію. Він складається з сердечника в який укладена трифазна обмотка, аналогічно обмотці статора, звідси назва двигуна. Якщо двигун двополюсний, то обмотки ротора зміщені геометрично один відносно одної на 120. Ці обмотки з’єднуються з трьома контактними кільцями (4), розташованими на валу ротора. Контактні кільця виконані з латуні або сталі, причому одине від одного вони ізольовані. За допомогою декількох метал-графітових щіток (зазвичай двох), які розташовані на щіткотримачі (5) і притискаються пружинами до кілець, в ланцюг вводяться додаткові опори. Виводи обмоток з’єднуються за схемою "зірка".

Додатковий опір вводиться тільки при пуску двигуна. Причому ним зазвичай служить ступінчастий реостат, опір якого зменшують зі збільшенням оборотів двигуна. Таким чином пуск двигуна здійснюється теж ступінчасто. Після того, як розгін закінчився і двигун вийшов на природну механічну характеристику, обмотку ротора закорочують. Для того, щоб зберегти щітки і понизити втрати на них, в двигунах з фазним ротором існує спеціальний пристрій, який піднімає щітки і замикає кільця. Таким чином, вдається підвищити ще і ККД двигуна.

Додатковий опір дозволяє головним чином здійснити пуск двигуна під навантаженням, працювати з ним тривалий час двигун не може, оскільки механічні характеристики занадто м’які і робота двигуна на них нестабільна.

Для того, щоб автоматизувати пуск двигуна, в обмотку ротора включають індуктивність. У момент пуску, частота струму в роторі найбільша, а значить і індуктивний опір максимальний. Потім, при розгоні двигуна, частота, як і опір зменшуються, і двигун поступово починає працювати в звичайному режимі.

За рахунок ускладнення своєї конструкції, асинхронний двигун з фазним ротором, має хороші пускові і регулювальні характеристики. Але з тієї ж причини, його вартість зростає приблизно в 1.5 в порівнянні із звичайним асинхронним двигуном, крім того збільшується маса, розміри і як правило, зменшується надійність двигуна.

.3 Принцип дії асинхронного електродвигуна

асинхронний електродвигун ротор статор

При поданні до обмотки статора напруги, в кожній фазі створюється магнітний потік, який змінюється з частотою напруги, що подається. Ці магнітні потоки зрушені один відносно одного на 120°, як в часі, так і в просторі. Результуючий магнітний потік виявляється таким, що при цьому обертається.

Результуючий магнітний потік статора обертається і тим самим створює в провідниках ротора електрорушійну силу. Оскільки обмотка ротора, має замкнутий електричний ланцюг, в ній виникає струм, який у свою чергу взаємодіючи з магнітним потоком статора, створює пусковий момент двигуна, прагнучий повернути ротор у напрямі обертання магнітного поля статора. Коли він досягає значення, гальмівного моменту ротора, а потім перевищує його, ротор починає обертатися. При цьому виникає так зване ковзання.

Ковзання s - це величина, яка показує, наскільки синхронна частота n1 магнітного поля статора більша, ніж частота обертання ротора n2, в процентному співвідношенні.

Для асинхронних двигунів ковзання це украй важлива величина. У початковий момент часу вона дорівнює одиниці, але у міру зростання частоти обертання n₂ ротора відносна різниця частот n₁-n₂ стає менше, внаслідок чого зменшуються електрорушійна сила і струм в провідниках ротора, що спричиняє за собою зменшення обертового моменту. Урежимі холостого ходу, коли двигун працює без навантаження на вал, ковзання мінімальне, але зі збільшенням статичного моменту, воно зростає до величини sкр - критичного ковзання. Якщо двигун перевищить це значення, то може статися так зване перекидання двигуна, і привести надалі до його нестабільної роботи. Значення ковзання лежить в діапазоні від 0 до 1, для асинхронних двигунів загального призначення воно складає в номінальному режимі - 1-8%.

Як тільки настане рівновага між електромагнітним моментом, що викликає обертання ротора і гальмівним моментом створюваним навантаженням на вал двигуна процеси зміни величин припиняться.

Виходить, що принцип роботи асинхронного двигуна полягає у взаємодії магнітного поля статора і струмів, які наводяться цим магнітним полем в роторі, що обертається. Причому обертовий момент може виникнути тільки в тому випадку, якщо існує різниця частот обертання магнітних полів.

1.4 Експлуатація асинхронних електродвигунів

На електродвигунах та механізмах, які вони приводять у дію, повинні бути нанесені стрілки, що вказують напрямок обертання їх рухомих частин, а також написи з назвою агрегату, до якого вони належать.

На комутаційних апаратах (вимикачах, контакторах, магнітних пускачах, пускорегулювальних пристроях, запобіжниках тощо) повинні бути нанесені написи, що вказують, до якого електродвигуна вони належать.

Плавкі вставки запобіжників повинні бути калібровані із зазначенням на клеймі номінального струму вставки. Клеймо ставиться заводом-виробником або електротехнічною лабораторією. Застосовувати некалібровані плавкі вставки забороняється.

У разі короткочасного припинення електроживлення повинен бути забезпечений самозапуск електродвигунів відповідальних механізмів після повторної подачі напруги, якщо збереження механізмів у роботі необхідне за умов технологічного процесу і допустиме за умов безпеки та зниження напруги електромережі.

Перелік електродвигунів відповідальних механізмів, які беруть участь у самозапуску, із зазначенням уставок захистів і допустимого часу перерви живлення затверджує особа, відповідальна за електрогосподарство.

Захисти елементів електричної мережі споживачів, а також технологічне блокування вузлів електричної мережі виконується таким чином, щоб забезпечувався самозапуск електродвигунів відповідальних механізмів. Для полегшення самозапуску відповідальних механізмів, як правило, повинен бути передбачений захист мінімальної напруги, що вимикає на час зниження (зникнення) напруги електродвигуни, які не беруть участі в процесі самозапуску.

Електродвигуни, що тривалий час перебувають у резерві, та автоматичні пристрої увімкнення резерву повинні оглядатись та випробовуватись разом із механізмами відповідно до графіка, затвердженого особою, відповідальною за електрогосподарство. У цьому разі в електродвигунів зовнішнього розташування, які не мають обігріву, а також двигунів більше 6 кВ, що тривалий час перебувають у резерві, повинен бути перевірений опір ізоляції обмотки статора і коефіцієнт абсорбції.

Електродвигуни з короткозамкненими роторами дозволено запускати з холодного стану два рази поспіль, з гарячого - один раз, якщо інструкція заводу-виробника не передбачає більшої кількості пусків. Наступні пуски дозволяються після їх охолодження протягом часу, обумовленого інструкцією заводу-виробника для відповідного типу електродвигуна.

Для електродвигунів відповідальних механізмів, що не мають резерву, дозволяється одне повторне ввімкнення після дії основних захистів за результатами зовнішнього огляду двигуна.

Наступне ввімкнення електродвигунів у разі дії резервних захистів до з'ясування причин вимкнення заборонене.

Для спостереження за пуском і роботою електродвигунів, регулювання технологічного процесу яких здійснюється за значенням струму, а також усіх електродвигунів змінного струму потужністю більше ніж 100 кВт на пусковому щитку чи панелі керування встановлюють амперметр, який вимірює струм у колі статора електродвигуна. Амперметр установлюють також у колі збудження синхронних електродвигунів. На шкалі амперметра червоною рискою позначають значення допустимого струму (вище номінального струму електродвигуна на 5 %).