Отличие АД и СД. Карнавский А.И. Реферат Эл. Привод Тема 12 Главные отличия АД и. Реферата внимание Важной составляющей частью работы

• Название: Реферата внимание Важной составляющей частью работы
• Анкор: Отличие АД и СД
• Дата: 08.11.2022
• Размер: 0.87 Mb.
• Имя файла: Карнавский А.И. Реферат Эл. Привод Тема 12 Главные отличия АД и .docx
• Тип: Реферат; #777324

Требования к оформлению реферата

ВНИМАНИЕ: Важнойсоставляющейчастьюработынад выбранной темой рефератаявляютсяконсультации со своим научным руководителем. Это поможет правильно сформулировать цели, задачи, содержаниереферата.

• 
  Объем реферата: 20-24 страниц. По согласованию с преподавателем, объём может быть меньше
  
• 
  Бумага: формат - А4
  
• 
  Поля: верхнее, нижнее – 2 см.; левое – 3 см.; правое – 1,5 см.
  
• 
  Текст:
  

• 
  шрифт – Times New Roman, размер – 14 пт., цвет – чёрный (авто)
  
• 
  интервал - 1,5 в редакторе Word
  
• 
  интервалы между абзацами не допускаются
  
• 
  каждый абзац начинается с красной строки, т.е. делается абзацный отступ.
  

Структура реферата: Титульный лист (форма прилагается).

План (образец оформления прилагается). Введение (2-3 с.).

Основная часть (до 20 с.) включает в себя главы (с параграфами) или разделы. В тексте реферата слово «основная часть» не пишется.

Заключение (до 2 с.).

Список использованных источников и литературы. Приложения (если есть).
Введение, Заключение, Список использованных источников и литературы, Приложения – не нумеруются

Нумерация страниц начинается с 3-й страницы (Введение), нумерация начинается с цифры «3».

Введение

Во введении необходимо аргументировать актуальность выбранной темы, т.е. показать её современность и значимость (в том числе, возможно, и для автора). Рекомендуется дать краткий обзор использованных источников и литературы. Далее необходимо сформулировать цель работы и определить задачи для её достижения. Завершается введение информацией о содержании реферата («Реферат состоит из введения, …(указать количество) глав (или разделов), заключения, списка использованных источников и литературы и приложения (последнее - если есть)»)

Основная часть

Она может быть представлена в виде разделов или глав. В последнем случае глава состоит из нескольких параграфов. Рекомендуемое количество глав (разделов) – 2-3, параграфов в главах – 2-3. Каждый раздел (глава) начинается с нового листа. Названия глав или разделов не должны дублировать название темы, а названия параграфов – названия глав. Каждая глава или раздел должны раскрывать определённую часть темы реферата, а в совокупности – всю тему целиком. Следует помнить, что реферат оценивается, в первую очередь, в зависимости от степени раскрытия темы.

Заключение

Важнейшая составная часть реферата. В нем кратко подводятся основные выводы и результаты исследования, возможны рекомендации для дальнейшего исследования.
Список использованных источников и литературы
В него входит название тех источников и литературы, которые вы изучали при написании реферата. Он составляется в алфавитном порядке и нумеруется. Список должен включать в себя, в том числе, современную литературу по выбранной теме. В списке должна быть указана научная литература (не менее 5 наименований). Учебная литература может быть использована, но она не может быть основой для подготовки реферата.

Приложения

В виде Приложений даётся иллюстрированный материал, таблицы или текст вспомогательного характера. Приложения оформляют как продолжение реферата на последующих листах, в общий объём реферата они не включаются.

ВНИМАНИЕ:

Важнейшимэлементомправильногооформлениярефератаявляютсяссылки/сноски.Мырекомендуемихделатьвнизукаждойстраницы(подстрочник).

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА
ФАКУЛЬТЕТ ГУМАНИТАРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КАФЕДРА ИСТОРИИ

РЕФЕРАТ
на тему:
«Главные отличия АД и СД»


Студента группы элэ 20-05

Карнавский А.И.

Преподаватель:

Милютин Никита Владимиривоич


Тверь, 2022 г.

ОБРАЗЕЦ ОФОРМЛЕНИЯ ПЛАНА

ПЛАН:

Введение. С.3-4

Глава1. Синхронный двигатель С.5-12

1. 
   Названиепараграфа. С. 5-8
   
2. 
   Названиепараграфа. С. 9-12
   

Глава 2. Названиеглавы. С. 13-21

1. 
   Названиепараграфа. С. 13-17
   
2. 
   Названиепараграфа. С. 17-21
   

1 Синхронный двигатель.

Синхронный двигатель — агрегат с индивидуальной конструкцией ротора и индуктором с постоянными магнитами. Отличается улучшенными характеристиками мощности, момента и инерции. Имеет ряд особенностей конструкции и принципе действия.

1.1 Устройство синхронного двигателя.

Конструктивно состоит из двух элементов: ротора (вращается) и статора (фиксированный механизм). Роторный узел находится во внутренней части статора, но бывают конструкции, когда ротор расположен поверх статора.

В состав ротора входят постоянные магниты, отличающиеся повышенной коэрцитивной силой.

Конструктивно СД делятся на два типа по полюсам:

1. 
   Неявно выраженные. Отличаются одинаковой индуктивностью по поперечной и продольной оси.
   
2. 
   Явно выраженные. Поперечная и продольная индуктивность имеют разные параметры.
   

Рис. 1 элементы различных видов СД
Конструктивно роторы бывают разными устройством и по конструкции.

В частности, магниты бывают:

-Наружной установки

-Встроенные

-Статор условно состоит из двух компонентов:

-Кожух

-Сердечник с проводом



Рис. 2 Элементы конструкции статора
Обмотка статорного механизма бывает двух видов:

1. 
   Распределенная. Ее отличие состоит в количестве пазов на полюс и фазу. Оно составляет от двух и более.
   
2. 
   Сосредоточенная. В ней количество пазов на полюс и фазу всего одно, а сами пазы распределяются равномерно по поверхности статорной части. Пара катушек, формирующих обмотку, могут соединяться в параллель или последовательно. Минус подобных обмоток состоит в невозможности влияния на линию ЭДС.
   

Форма электродвижущей силы электрического синхронного мотора бывает в виде:

1. 
   Трапеции. Характерна для устройств с явно выраженным полюсом.
   
2. 
   Синусоиды. Формируется за счет скоса наконечников на полюсах.
   

Если говорить в целом, синхронный мотор состоит из следующих элементов:

- узел с подшипниками;

-сердечник
-втулка
-магниты
-якорь с обмоткой

-втулка

-тарелка из стали



Рис. 3 Устройство синхронного двигателя

1.2 Принцип работы СД.

Сначала к обмоткам возбуждения подводится постоянный ток. Он создает магнитное поле в роторной части. Статор устройства содержит обмотку для создания магнитного поля.

Как только на статорную обмотку подается ток переменной величины, по закону Ампера создается крутящий момент, и ротор начинает вращаться с частотой, равной частоте тока в статорном узле. При этом оба параметра идентичны, поэтому и двигатель носит название синхронный.

Роторная ЭДС формируется, благодаря независимому источнику питания, что позволяет менять обороты и не привязываться к мощности подключенных потребителей.

Рис. 4 Переход синхронной машины их генераторного режима в двигательный

1.3 Сфера применения.

Электродвигатель синхронного типа имеет широкую сферу применения, благодаря постоянству частоты вращения.

Эта особенность расширяет сферу его применения:

-энергетика: источники реактивной мощности для поддержания напряжения, сохранение устойчивости сети при аварийных просадках;
-машиностроение, к примеру, при изготовлении гильотинных ножниц с большими ударными нагрузками;
-прочие направления — вращение мощных компрессоров или вентиляторов, генераторы на электростанциях, обеспечение устойчивой работы насосного оборудования и т. д.

1.4 Преимущества и недостатки.

После рассмотрения конструктивных особенностей, принципа работы и сферы применения СД подведем итог по положительным / отрицательным особенностям.

Плюсы:

1. Возможность работы при косинусе Фи равном единице (отношение полезной мощности к полной). Эта особенность улучшает косинус Фи сети. При работе с опережающим током синхронные машины генерируют реактивную мощность, которая поступает к асинхронным моторам и уменьшает потребление «реактива» от генераторов электрических.

2. Высокий КПД, достигающий 97-98%.

3. Повышенная надежность, объясняемая большим воздушным зазором.

4. Доступность регулирования перегрузочных характеристик, благодаря изменению тока, подаваемого в ротор.

5. Низкая чувствительность к изменению напряжения в сети.

Минусы:

1. Более сложная конструкция и, соответственно, высокая стоимость изготовления.

2. Трудности с пуском, ведь для этого нужные специальные устройства: возбудитель, выпрямитель.

3. Потребность в источнике постоянного тока.

4. Применение только для механизмов, которым не нужно менять частоту вращения.

1.6 Аспекты запуска СД.

Принцип работы СД накладывает ряд требований, без выполнения которых не только плавный пуск, но и сам запуск синхронного эл/мотора невозможен. В СД вращающееся поле создается трехфазным током в цепях статора. При этом мощность, развиваемая на валу электродвигателя, компенсируется мощностью, поступающей из питающей сети. То есть взаимодействием тока статорного устройства с полем роторного механизма инициируется возникновение крутящего момента. Как уже упоминалось, скорости ротора и поля статорного узла синхронны. При возникновении разницы в какой-то период времени полюса роторно-статорного механизма расположатся друг напротив друга. В результате магнитная связь нарушится, поскольку одноименные полюса будут отталкиваться. Ротор перестанет испытывать действие крутящего момента и остановится. Поэтому обеспечение одновременности вращения для синхронного двигателя является основополагающим условием его функционирования. Но осуществление самостоятельного пуска в работу с прямым сетевым подключением невозможен. Роторный механизм по причине своей инерционности не способен быстро достичь частоты поля статора, тогда как вращение последнего устанавливается одновременно с подключением к сети электропитания. Поэтому между полюсами возбужденного роторного узла и вращающегося поля устойчивая связь, создающая вращающий момент, не возникает.

1.7 Методы включения СД.

Исходя из того, что прямой пуск невозможен, включение в рабочий процесс синхронного двигателя осуществляется с выполнением дополнительных мероприятий. Вне зависимости от способов пуска в действие электропривода суть каждого заключается в предварительном приведении подвижной части в движение с оборотами, близкими к частоте основного поля. При пуске поток настолько медленно перемещается относительно магнитных центров крутящегося вала, что при подключении возбуждающей электрообмотки к источнику питания между роторными полюсами и полем статора устанавливается магнитная связь. Именно она обеспечивает возникновение одинакового электромагнитного момента. Под его действием вал электромотора втягивается в синхронизм.

Три основных способа пуска СД:

1. 
   Посредством вспомогательного электрооборудования;
   

2. Асинхронный, в том числе автотрансформаторный и реакторный пуск;

3. Частотный пуск синхронного двигателя.

Каждая схема пуска синхронного двигателя имеет свои достоинства и недостатки относительно сложности конструктивного и технического исполнения, финансовых затрат, габаритов приводных узлов. Поэтому там, где оптимальным будет, например, реакторный пуск, более дорогостоящий частотный разумнее не применять. Какой способ станет оптимальным, зависит от множества факторов. Пуск и остановка синхронного двигателя должны выполняться с соблюдением определенной последовательности действий и условий. Поэтому для снижения риска выхода из строя электропривода на старте предусматривается система защиты синхронного двигателя от затянувшегося включения. А на стадии остановки соблюдают следующий алгоритм:

1. Cнижают ток возбуждения до величины равной минимальным токовым параметрам статора;

2. Отключают статорный узел;

3. Размыкают возбуждающую электроцепь.

Отклонение от этой последовательности чревато скачком токовых величин в статоре, перенапряжениям и, как следствие, нарушением целостности изоляции.

1.8 Старт при помощи вспомогательного оборудования.

Пуск в ход синхронного двигателя с дополнительным приводом аналогичен процессу включения синхронного генератора на параллельную работу. Фактически запуск осуществляется с помощью вспомогательного (разгонного) электромотора. При этом вал возбужденного электродвигателя приводится во вращение, разгоняется до требуемой частоты и через синхронизирующее устройство подключается к электросети. Затем вспомогательный привод отключается. Подобный способ пуска предусматривает использование машины значительно меньшей мощности, составляющей 5-15% от мощности СД. Применение пускового электропривода большей несущей способности, достаточной для разгона нагруженного мотора, нерационально с точки зрения громоздкости и экономичности. Поэтому этим методом осуществляется пуск эл/двигателей или без нагрузки или при ее незначительной величине. Процесс пуска синхронного двигателя выполняется асинхронным мотором с фазным ротором с числом полюсов на два меньше, по сравнению с их количеством у СД. Это необходимо для разгона вала приводимого механизма до требуемых оборотов. Регулирование скорости асинхронной машины обеспечивают регулировочным реостатом. На практике этот способ пуска применяют только для мощных машин, т.к. такой тип привода для моторов, например, 6кв не рационален.

1.9 Асинхронный запуск.

Наиболее распространенным способом пуска является метод с использованием пусковых короткозамкнутых (демпферных) электроповодников, расположенных в пазах полюсных элементов. Электрообмотки выполнены в виде латунных или металлических стержней, которые с двух сторон замыкают медными кольцами (на рисунке позиция «б»).

Рис. 5 Асинхронный пуск синхронного двигателя

При пуске обмотку возбуждения (ОВ) замыкают на резистор, а цепь статора подключают к сети электропитания (поз. «а»). Вращающееся поле статорного устройства индуцирует в стержнях ЭДС, вследствие чего в них возникают токи. При их взаимодействии с магнитным потоком статора на каждый стержень действует электромагнитная сила Fэм, вызывающая вращение.

После достижения предсинхронной скорости, ОВ подключается к источнику постоянного питания. Образующийся момент разгоняет ротор электродвигателя до синхронизма. В это время в пусковой цепи больше не наводится ЭДС, поэтому асинхронный момент равен нулю. Затем демпферная КЗ-электрообмотка осуществляет лишь успокоительную функцию, ограничивая возможные колебания вала.

Процесс пуска синхронного двигателя должен производиться при замкнутой ОВ на активное электросопротивление, величина которого должна быть ориентировочно в десятикратном размере больше электросопротивления возбуждающей электроцепи. При этом замыкание ОВ накоротко в период разгона нежелательно, поскольку на роторе формируется замкнутый контур, создающий асинхронный момент. При половинной предсинхронной скорости, момент превращается в тормозящий и происходит определенное торможение синхронного двигателя. Имеет место, так называемый, «провал» в моментной величине, значительно снижающий пусковые качества СД.

Существуют и другие ограничения и особенности пуска с использованием КЗ-обмоток. Это связано с возникновением на старте большого пускового тока. В связи с этим СД подключаются к сети переменного тока только при ее соответствующей мощности, выдерживающей пяти- и семикратные превышения токовых нагрузок относительно номинальных значений эл/мотора. При недостаточной мощности электросети для ограничения скачков тока включение в работу осуществляется с помощью пониженного напряжения. Такие способы пуска носят название автотрансформаторный или реакторный пуск.



Рис. 6 Автотрансформаторный пуск СД (реакторный пуск)
Реакторы и автотрансформаторы обеспечивают принудительное снижение быстроты нарастания тока и его величины в рабочих обмотках. Реакторный пуск предусматривает установку реакторов в каждую цепь питания фазной электроцепи СД. В связи с этим токовые значения не вырастают скачкообразно и включение получается более плавным, чем прямой пуск. При разгоне электрооборудования до предсинхронных оборотов выключатель К1 выводит индуктивный компонент из электроцепи и эл/привод работает в штатном режиме.

1.10 Частотное включение.

Частотный пуск синхронного двигателя выполняется посредством пониженного напряжения с небольшой токовой частотой. Это возможно при наличии источника питания, способного регулировать частоту под требуемые параметры. В этом случае скорость магнитного потока также будет невелика, и полюса роторного узла будут вращаться вместе с ним. По мере того, как скорости становятся одинаковыми, стартовую частоту питающего тока постепенно увеличивают, разгоняя ротор до номинального значения. Такой способ пуска считается мягким, обеспечивающим плавный пуск. Его недостатком является необходимость в источнике питания регулируемой частоты и напряжения.

Рис. 7 Частотное включение СД

Современный частотный пуск синхронного двигателя реализуется на базе схем на полупроводниковых элементах – тиристорных преобразователях. Они снижают характер изменения напряжения, практически не меняя действующее значение. Такой способ пуска в системах автоматики обеспечивает сокращение времени на разгон, что положительно отражается на производительности автоматизированных систем, но в то же время требует более сложной схемы включения.

1.11 Торможение СД

Основной областью применения СД до недавнего времени были нерегулируемые по скорости электроприводы большой мощности. Появление векторных преобразователей частоты переменного тока предоставило практические возможности создания регулируемого синхронного электропривода, которые аналогичны электроприводу АД. Торможение СД, как и любого другого двигателя, осуществляется переводом его в генераторный режим. Наиболее часто применяют схему динамического торможения, которая приведена ниже (генераторный режим при работе СД независимо от сети переменного тока):

Рис. 8 Схема динамического торможения синхронного двигателя

2 Асинхронный двигатель.

Асинхронный (индукционный) электродвигатель, имеющий разную частоту вращения магнитного поля в статоре и скорости ротора. В зависимости от типа и настройки может работать в двигательном или генераторном режиме, режиме ХХ или электромагнитного тормоза.

1. Конструктивные особенности.

Конструктивно асинхронные механизмы трудно отличить от синхронных. Они также состоят из двух основных узлов: статора и ротора. При этом роторный узел может быть фазным или короткозамкнутым. Но небольшие конструктивные отличия все-таки имеются.

Рис. 9 Элементы конструкции АД

Рис. 10 Устройство асинхронного двигателя

С учетом сказанного одним из главных отличий является отсутствие обмоток на якоре (исключением являются фазные АД). Вместо обмотки в роторе находятся стержни, закороченные между собой.

2.1 Принцип действия АД.

В асинхронном двигателе магнитное поле создается, благодаря току в статорной обмотке, находящейся на специальных пазах. На роторе, как отмечалось выше, обмоток нет, а вместо них накоротко объединенные стержни. Такая особенность характерна для короткозамкнутого роторного механизма.

Во втором типе ротора (фазном) на роторе предусмотрены обмотки, ток и сопротивление которых могут регулироваться реостатным узлом.

Простыми словами, принцип действия можно разложить на несколько составляющих:

1. При подаче напряжения в статоре создается магнитное поле.

2. В роторе появляется ток, взаимодействующий с ЭДС статора.

3. Роторный механизм вращается в том же направлении, но с отставанием (скольжением) размером от 1 до 8 процентов.

2. Cфера применения.

Асинхронные электромоторы пользуются большим спросом в быту, благодаря простоте конструкции и надежности в эксплуатации.

Они часто применяются в бытовой аппаратуре:

-стиральных машинках;

-вентиляторе;

-вытяжке;

-бетономешалках;

-газонокосилках и т. д.

Также применяются они и в производстве, где подключаются к 3-фазной сети. К этой категории относятся следующие механизмы:

-компрессоры;

-вентиляция;

-насосы;

-задвижки автоматического типа;

-краны и лебедки;

-станки для обработки дерева и т. д.

Асинхронные машины применяются в электрическом транспорте и других сферах. Они нашли применение в башенных кранах, лифтах и т. д.

Рис. 11 Трехфазный АИР 315S2 660В 160кВт 3000об/мин.

3. Преимущества и недостатки.

Плюсы:

1. Простая конструкция, которая обусловлена трехфазной схемой подключения и простым принципом действия.

2. Более низкая стоимость, по сравнению с синхронным аналогом.

3. Возможность прямого пуска.

4. Низкое потребление энергии, что делает двигатель более экономичным.

5. Высокая степень надежности, благодаря упрощенной конструкции.

6. Универсальность и возможность применения в сферах, где нет необходимости в поддержке частоты вращения, или имеет место схема управления с обратной связью.

7. Возможность применения при подключении к одной фазе.

8. Успешный самозапуск группы АД в случае потери и последующей подачи на них напряжения.

9. Минимальные расходы на эксплуатацию. Все, что требуется — периодически чистить механизма от пыли и протягивать контактные соединения. При соблюдении требований производителей менять подшипники можно с периодичностью раз в 15-20 лет.

Минусы:

1. Наличие эффекта скольжения, обеспечивающего отставание вращения ротора от частоты вращения поля внутри механизма.

2. Потери на тепло. Асинхронные моторы имеют свойство перегреваться, особенно при большой нагрузке. По этой причине корпус изделия делают ребристым для увеличения площади охлаждения (у СД такое применяется не на всех моделях). Дополнительно может устанавливаться вентилятор для обдува поверхности.

3. Напряжение только на 220 В и выше. Из-за конструктивных особенностей такие электродвигатели не производятся для рабочего напряжения меньше 220 В. В качестве замены часто применяются гидро- или пневмоприводы.
4. Небольшой КПД в момент пуска и высокая реактивность. По этой причине мотор может перегреваться уже при пуске. Это ограничивает количество пусков в определенный временной промежуток.

5. Синхронная частота вращения не может быть больше 3000 об/мин, ведь в ином случае требуется использование турбированного привода или повышающего редуктора.

6. Трудности регулирования устройств, которые приводятся в движение «синхронниками».

7. Повышенный пусковой ток — одна из главных проблем асинхронных моторов, имеющих мощность свыше 10 кВт. В момент пуска токовая нагрузка может превышать номинальную в шесть-восемь раз и длиться до 5-10 секунд. По этой причине для «асинхронников» не рекомендуется прямое подключение.

8. При появлении КЗ возле шин с работающим двигателем появляется подпитка тока.

9. Чувствительность к изменениям напряжения. При отклонении этого параметра более, чем на 5% показатели электродвигателя отклоняются от номинальных. В случае снижения напряжения уменьшается момент АД.

4. Способы пуска асинхронных двигателей.

Существуют требования, которым должен отвечать запуск асинхронного двигателя. Во-первых, это отсутствие необходимости в использовании специальных устройств. Во-вторых, это сведение пусковых токов до минимума и пускового момента (далее Мпуск) до максимума.

АД при пуске имеет две проблемы:

1. малый пусковой момент Мп;

2. большой пусковой ток Iп.

Если мал пусковой момент Мп, то двигатель долго разгоняется, что снижает его производительность.

Большой пусковой ток Iп плохо влияет на внешнюю сеть - возможна посадка напряжения.

Рассмотрим способы пуска асинхронного двигателя, удовлетворяющие выдвинутым требованиям.

5. Прямой пуск АД.

При пуске АД с короткозамкнутым ротором применяют прямое включение. Напряжение сети равно номинальному напряжению АД, непосредственно подводимого к статорной обмотке. Такой способ пуска применяют для АД с малой мощностью. Если P>100 кВт, то пуск АД производят при пониженном напряжении.

Рис. 12 схема прямого пуска АД