Диплом2 .Устройство и принцип действия машин переменного т. DIPLOM 2862-22 Калинин А.В. Эксплуатационная надежность электрических машин переменного тока определяет эффективность применения всех технических средств и влияет на важнейшие экономические показатели производства
 Скачать 1.08 Mb.
|
|
Содержание. Введение _________________________________________________________3  1.Организация технической эксплуатации ____________________________52 .Устройство и принцип действия машин переменного тока______________7 2.1Асинхронный двигатель__________________________________________8 2.2 Способы пуска асинхронных двигателей ___________________________11 2.3 Регулирование частоты вращения ________________________________ 12 2.4 Перемена направления вращения двигателя(реверсирование) _________13 2.5 Однофазный асинхронный двигатель ____________________________ 14 2.6 Синхронные машины ___________________________________________15 3.Этапы технической эксплуатации машин переменного тока_____________17 4. Технология ремонта машин переменного тока_______________________24 4.1 Техническое облуживание электродвигателей ______________________41 5. Разделы нормативной документации_______________________________44 5.1 ПУЭ _________________________________________________________44 5.2 ПТЭЭП (глава 2.5) _____________________________________________49 5.3 ПТЭЭП (Приложение №3)_______________________________________54 5.4 Техника безопасности при эксплуатации электродвигателей переменного тока_____________________________________________________________58 6.Расчет экономических показателей технического обслуживания машин переменного тока_________________________________________________ 60 Заключение ______________________________________________________62 Список используемых источников ___________________________________63 Введение. Эксплуатационная надежность электрических машин переменного тока определяет эффективность применения всех технических средств и влияет на важнейшие экономические показатели производства. Недостаточная надежность электрических машин переменного тока, наблюдаемая мной на практике, приводит к большим сверхнормативным расходам на преждевременные ремонты и внеплановые простои оборудования. В основных направлениях экономического и социального развития России отмечена необходимость обеспечения и совершенствования качества и надежности промышленной продукции, повышения ее конкурентоспособности на международном рынке. Асинхронные и синхронные электроприводы составляют около 70% общего количества электроприводов, они потребляют более половины вырабатываемой в нашей стране электроэнергии. По существующим прогнозам машины переменного тока еще несколько десятилетий останутся основными преобразователями электрической энергии в механическую. Целью выпускной квалификационной работы является исследование основных организационных и технических положений по обслуживанию и ремонту электрических двигателей. Для реализации поставленной цели необходимо рассмотреть ряд задач: 1.дать общее представление об электрических машинах, их классификации; 2. Рассмотреть этапы технической эксплуатации; 3. Рассмотреть особенности испытаний машин переменного тока ; 4. Изучить технические условия ремонта и обслуживания электрических машин; 5. Разработать требования, предъявляемые к охране труда и электробезопасности при ремонте электрических машин.   Таким образом, правильная эксплуатация и ремонт машин переменного тока, с необходимым техническим оснащением и минимальными затратами, дает возможность поддерживать оборудование в необходимой готовности, исключает возможность поломки и поражения электрическим током. В дипломной работе приведены технические данные по электрическим машинам переменного тока как общего, так и специального назначения, широко применяемым в современной промышленности. Рассмотрены вопросы организации технического обслуживания и техники безопасности при эксплуатации электрических машин. В настоящее время перед техниками стоят трудные и интересные проблемы, которые требуют глубокого знания теории, проектирования и технологии изготовления электрических машин. Техник, осуществляющий деятельность в сфере технической эксплуатации, должен знать назначение и технические характеристики основных элементов и устройств систем электрических машин, а также электрооборудования, кабельные и электроизоляционные изделия, электрические аппараты, трансформаторы, полупроводниковые приборы, преобразователи и т.д., чтобы в свою очередь выполнять правильную эксплуатацию, обслуживание и своевременный ремонт, а также соблюдать электробезопасность. Результаты исследований и выявленные связи уровня технического состояния машин переменного тока с их показателями надежности могут быть использованы в хозяйствах, эксплуатирующих их, а также на предприятиях для послеремонтных испытаний машин переменного тока. 1.Организация технической эксплуатации.  Государственные нормативно-технические документы (ГОСТ 25866-83, ГОСТ 18322-78) характеризуют эксплуатацию как совокупность мероприятий, включающих их транспортировку и хранение, подготовку к использованию по назначению и техническое обслуживание, а также ремонт электрических машин и трансформаторов. Период эксплуатации электрических машин и трансформаторов начинается с момента подписания акта приемо-сдаточных испытаний оборудования главным инженером завода-изготовителя и заканчивается наступлением предельного состояния.Основные задачи эксплуатации — добиться бесперебойной, надежной и качественной работы электрических машин, что обеспечит их наилучшие технико-экономические показатели, повысит надежность их работы. Главная задача эксплуатации — поддерживать электрические машины в исправном состоянии в течение всего времени эксплуатации, обеспечивая их бесперебойную и экономичную работу. Техническая эксплуатация электрооборудования включает выполнение следующих мероприятий: подготовку, включение и выключение электрооборудования, обнаружение неисправностей и прогнозирование технического состояния; профилактические работы; настройку и регулирование отдельных узлов, связей и электрооборудования в целом: обеспечение сохранности отдельных блоков и электрооборудования в целом; обеспечение комплектом запасных частей; техническую подготовку обслуживающего персонала; правильное ведение технической документации. Эффективная организация системы технической эксплуатации электрооборудования возможна при условии, если еще в период проектирования были учтены особенности построения, использования и эксплуатации электрооборудования, разработаны технические средства его обслуживания, методы обработки информации и контроля состояния. Для оценки эффективности технического обслуживания систем электрооборудования следует применять следующие показатели: трудоемкость одноразового технического обслуживания или за определенный период эксплуатации; стоимость технического обслуживания; надежность электрооборудования, определяемую одним или несколькими показателями надежности; среднее время простоя и потери в процессе технического обслуживания; вероятность выполнения технического обслуживания в заданное время. Обслуживающий персонал выполняет следующий объем работ по эксплуатации электрооборудования: наблюдение за состоянием и работой электрооборудования, а также за механической частью электроприводов с проведением профилактических мероприятий (смазывание, чистка, подтяжка креплений); периодическую ревизию основного и резервного электрооборудования с текущим ремонтом, проводимую по графику; капитальный ремонт электрооборудования при его износе и замену его при проведении модернизации; исследование характеристик оборудования для проведения модернизационных мероприятий; наладку нового оборудования или оборудования, подвергнутого ревизии или ремонту. В процессе эксплуатации электрооборудования электротехнический персонал ведет журналы: дефектов, сбоев и неисправностей, где регистрируют неполадки в работе любого элемента оборудования; оперативных переключений на подстанции; технического осмотра и ремонта электрического оборудования; проведения работ в электроустановках низкого напряжения (до 1000 В).   2.Устройство и принцип действия машин переменного тока.Основная движущая сила любого электрического двигателя – электромагнитная индукция. Электромагнитная индукция, если описать ее в двух словах – это появление силы тока в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле. Источником переменного магнитного поля является неподвижный корпус двигателя с размещенными на нем обмотками – статор, подключенный к источнику переменного тока. В нем расположен подвижный элемент – ротор, в котором и возникает ток. По закону Ампера на заряженный проводник, помещенный в магнитное поле, начинает действовать электродвижущая сила – ЭДС, которая вращает вал ротора. Таким образом, электрическая энергия, которая подается на статор, превращается в механическую энергию ротора. К вращающемуся валу можно подключать различные механизмы, выполняющие полезную работу. Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Разница между ними в том, что в первом случае ротор и магнитное поле статора вращаются с одной скоростью, а во втором случае ротор вращается медленнее, чем магнитное поле. Отличаются они и по устройству, и по принципу работы.  Рисунок 1.Принцип работы электродвигателя  2.1 Асинхронный двигатель. Рисунок 2.Устройство асинхронного двигателя. В неподвижной части двигателя-статоре размещается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Начала трех фаз обмоток выводятся в общий клеммник , укрепленный снаружи на корпусе. В зависимости от конструкции ротора асинхронные электродвигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором наиболее распространены, они достаточно просты по устройству и удобны в эксплуатации. Электродвигатели асинхронные с короткозамкнутым ротором имеют следующие преимущества: 1.Приблизительно постоянная скорость при различных нагрузках . 2.Возможность большой перегрузки. 3.Простота конструкции. 4.Простота пуска и возможность его автоматизации. 5. Более высокие cos φ и КПД, чем у двигателей с фазным ротором. Однако электродвигатели с короткозамкнутым ротором имеют и свои недостатки. К ним относятся: 1.Затруднения в регулировании скорости вращения электродвигателя. 2.Большой пусковой ток. 3.Низкий cos φ при недогрузках. 4.Чувствительность к колебаниям напряжения. Применение асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором ограничено, они применяются в тех случаях, когда не требуется регулирование скорости вращения двигателя. Анализируя недостатки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, следует отметить трудность регулировки числа оборотов этих двигателей и большой пусковой ток. Вот основные причины, что наряду с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором применяются асинхронными двигателями с фазным ротором.  Устройство статора такого двигателя и обмотка его не отличается от статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между двумя этими двигателями заключается только в устройстве ротора. Электродвигатель с фазным ротором имеет ротор на котором, как и на статоре ,помещены три фазные обмотки ,соединенные между собой звездой (реже треугольником).Концы фазных обмоток ротора присоединяются к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным между собой ,так и от стального сердечника ротора. Вследствии чего этот двигатель получил название двигателя с контактными кольцами. Рисунок 3.Различия между короткозамкнутым и фазным ротором.  Преимущества асинхронных электродвигателей с фазным ротором:1.Большой начальный вращающий момент. 2,Возможность кратковременных механических перегрузок. 3.Приблизительно постоянная скорость при различных перегрузках. 4.Меньший пусковой ток по сравнению с двигателями с короткозамкнутым ротором. 5.возможность применения автоматических пусковых устройств. Недостатки этих двигателей: 1.Чувствительность к колебаниям напряжения. 2. Меньшие cos φ и КПД, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором. 3.Низкий cos φ при недогрузках. Электродвигатели с фазным ротором используются в тех случаях, когда требуется уменьшить пусковой ток и повысить пусковой момент, а также когда требуется регулирование скорости в небольших пределах. Асинхронные двигатели широкое применение в теплоснабжении, водоснабжении, системах кондиционирования и вентиляции, компрессорных установках и других сферах. Благодаря плавному регулированию скорости вращения, в большинстве случаев можно отказаться от дросселей, вариаторов, редукторов и прочих регулирующих устройств, что существенно упрощает механическую систему, уменьшает расходы на ее эксплуатацию и повышает надежность.  2.2 Способы пуска асинхронных двигателей.Ток в фазе ротора в момент пуска будет максимальным и называется пусковым (в 7-9 раз превышает номинальный ток двигателя), по мере разгона двигателя, ток будет уменьшаться. С целью уменьшения пускового тока применяют следующие способы пуска: 1. В обмотку статора на время пуска вводят пусковое активное сопротивление (последовательно с обмоткой), которая автоматически после разгона двигателя выводится из обмотки; 2. Обмотку статора на время пуска соединяют звездой, а затем после разгона двигателя пересоединяют автоматически на треугольник. При таком способе пусковой ток уменьшается в три раза. Недостатком обеих способов является то, что в результате снижения напряжения, подводимого к двигателю, пусковой момент двигателя сильно уменьшается (момент пропорционален квадрату приложенного напряжения). Например, во втором способе пусковой момент уменьшается в три раза. Оба способа широко применяются для пуска двигателя с короткозамкнутым ротором. Для пуска двигателя с фазным ротором в обмотку ротора вводят пусковые (регулировочные) активные сопротивления, которые автоматически выводятся из обмотки после разгона двигателя. Способ хорош также тем, что кроме повышения пускового момента(обеспечивается повышение увеличением активной составляющей тока ротора) уменьшается также и пусковой ток двигателя. 2.3 Регулирование частоты вращения. 1. Изменение частоты тока, питающего напряжение, требует специального источника трехфазного переменного тока повышенной частоты (преобразователь частоты), т.е. дополнительных затрат, а значит не совсем экономичен. Однако, для питания ручного электрического инструмента, работающего на нижнем складе, он необходим, т.к. габариты и вес электрического двигателя, питаемые высокой частотой, резко уменьшаются (3,5-5 раз). 2.Изменение числа пар полюсов. Самый распространенный, т.к. не требует дополнительных затрат (однако конструкция обмотки статора усложнена, т.к. необходимо создать схемы обмоток статора, по которым будет меняться число пар полюсов) и потерь мощности нет. Недостатком данного способа является ступенчатость регулирования. Частота вращения ротора прыгает с одной скорости на другую, например, для Р=1 она чуть меньше 3000 об/мин, для Р=2 – чуть меньше 1500 об/мин. Получил самое широкое применение. 3.Регулирование скольжения: а. для асинхронного двигателя с короткозамкнутым роторам – изменение величины напряжения, питающей двигатель; б. для асинхронного двигателя с фазным ротором – изменением величины активного сопротивления, вводимого в цепь ротора.   2.4 Перемена направления вращения асинхронного двигателя(реверсирование).В большинстве механических устройств, которые приводятся в движение благодаря асинхронным двигателям, возникает потребности в изменении направления движения или вращения в зависимости от самого устройства. В некоторых случаях реверс является необходимой и обязательной для его работы, а в некоторых лишь как временная функция. К первому типу устройств можно отнести все краны, лебедки, лифты и другие грузоподъемные механизмы, привода задвижек, запирающих устройств. А вот ко второму типов механизмов, используемых реверс только в редких случаях, относят конвейерные ленты, эскалаторы, насосы. В этих механизмах, реверс двигателя может применятся лишь в особых случаях, чаще всего аварийных. Так же реверс двигателя могут использовать в целях торможения, так при отключении двигателя от сети, ротор обладая инерцией продолжает свое вращение. При кратковременном включении реверса в этот момент вызовет затормаживание. Такой способ торможения реверсом называют противовключением. Как производится реверс асинхронного двигателя  Рисунок 4.Схема реверса двигателя. Для смены направления вращения ротора двигателя, необходимо поменять местами две из трех фаз статорной обмотки. После этого вращающееся магнитное поле статора изменит свое направление вращения, но ротор вращаясь в прежнем направлении и обладая инерцией под действием магнитного поля статора начнет затормаживаться до полной остановки, а затем начнет вращаться в новом направлении.  |