Експлуатація та неполадки асинхронних двигунів

ВСТУП

Одним з основних факторів технічного прогресу в народному господарстві є підвищення ступеня електрифікації всіх галузей промисловості, транспорту, зв'язку, сільського господарства. Важливе значення має розширення застосування електроенергії в побуті. Від того, наскільки грамотно і технічно обґрунтовано буде виконуватися монтаж і експлуатація електроустаткування й електроустановок, багато в чому залежить успішне рішення задач технічного прогресу, повноцінної роботи технологічного устаткування, економії енергії взагалі й електричної енергії зокрема .

Електромонтажні роботи в даний час ведуться на високому рівні інженерної підготовки, з максимальним переносом цих робіт з будівельних майданчиків у майстерні монтажно-заготівельних ділянок і на заводи електромонтажних організацій. Електромонтажні, проектні і науково-дослідні організації разом з електротехнічною промисловістю ведуть велику роботу по виготовленню електроустаткування великими блоками і вузлами. У практику електромонтажних і ремонтних робіт упроваджуються сучасні механізми, пристосування, інструменти, засоби малої механізації, у тому числі на основі застосування піротехніки. У роботі електромонтажних організацій широко використовуються раціоналізаторські пропозиції робітників, інженерів і техніків, спрямовані на підвищення продуктивності праці і якості монтажних і ремонтних робіт, а також на підвищення рівня експлуатації електроустаткування й електричних мереж. В області експлуатації електроустаткування накопичений і узагальнений великий досвід.

Монтаж і обслуговування сучасного електроустаткування й електричних мереж вимагають глибоких знань фізичних основ електротехніки, конструкцій електричних машин, апаратів, знання матеріалів. Сучасна техніка постійно удосконалюється, змінюється, що тому працює в будь-якій галузі народного господарства необхідно, не обмежуючи засвоєними в процесі навчання знаннями, постійно поповнювати свої професійні знання.

Науково-технічний прогрес безперервно супроводиться кількісними і якісними змінами в області електроенергетики і електротехніки, зростанням потужності промислових і сільськогосподарських підприємств, що будуються, вдосконаленням технологічних процесів і підвищенням енергоозброєння народного господарства.

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 супроводиться ускладненням і вдосконаленням їх конструкцій. Постійно розширюється номенклатура 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, коштів 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.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

2.1 Принцип дії та будова асинхронного електродвигуна

За конструкцією асинхронний двигун з короткозамкненим ротором (рис. 1) дуже простий і складається з корпуса статора 1, коробки із затискачами 2, осердя статора 4, набраного з листів електротехнічної сталі товщиною 0,35 або 0,5 мм, у пазах яких розміщена обмотка статора 3, ротора 5, що обертається в підшипниках, закріплених на двох щитах 6. Осердя ротора набране також з окремих листів електротехнічної сталі, в пазах яких розмішена стержнева обмотка ротора, накоротко замкнена кільцями, яку називають "білячою кліткою".

Рис. 1 Будова асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором:

1-корпус статора; 2-коробка із затискачами; 3-обмотка статора; 4-осердя статора; 5-ротор; 6-підшипниковий щит

У двигунах потужністю до 100 кВт обмотка ротора (рис. 2) виконана заливанням у пази ротора розплавленого алюмінію.

Рис. 2 Короткозамкнена обмотка ротора асинхронного двигуна

Обмотку статора вмикають у трифазну мережу. При проходженні змінного струму по трьох обмотках статора створюється обертальне магнітне поле, яке перетинає стержні обмотки ротора і наводить у них ЕРС. Під дією ЕРС у стержнях ротора протікає струм, який, взаємодіючи з полем статора, створює зусилля, що обертає ротор у напрямі магнітного поля статора. Магнітне поле статора обертається з постійною швидкістю n1, яка залежить від частоти струму в мережі (f і кількості полюсів на фазу р): n1 = 60f/p.

Частота обертання ротора дещо відрізняється від частоти обертання магнітного поля статора, оскільки інакше обмотку ротора не перетинало б магнітне поле статора і не виникав би струм.

Відносне відставання ротора від обертального магнітного поля статора характеризується ковзанням S.

Ковзання — це відношення кількості обертів магнітного поля статора n, відносно обертального ротора до кількості обертів поля статора в просторі, тобто:

S = n1-n2/n1.

Якщо ротор нерухомий (n = 0), то ковзання дорівнює 1 або 100 %. Якщо ротор обертається з однаковою частотою з магнітним полем, тобто n1 = n2, то ковзання дорівнює нулю. Отже, чим більша частота обертання ротора, тим менше ковзання.

Початки і кінці обмотки статора виводять на виток (рис. 3, а).

Рис. 3. Розміщення виводів двигуна на щитку вмикання

Оскільки номінальна напруга двигуна має дорівнювати номінальній напрузі мережі, то залежно від цієї напруги обмотку статора з'єднують у зірку або трикутник (рис. 3, б, в).

Якщо лінійна напруга мережі, до якої приєднується двигун, дорівнює фазній напрузі, то обмотку статора з'єднують трикутником; якщо лінійна напруга мережі в 3 рази більша за фазну напругу двигуна — то зіркою. Наприклад, якщо номінальна напруга двигуна становить 220/380 В при увімкненні його в мережу з лінійною напругою 220 В, обмотку статора з'єднують трикутником, а при ввімкненні в мережу з напругою 380 В — зіркою.

Під час пуску асинхронного електродвигуна магнітне поле статора зі значною швидкістю перетинає нерухомий ротор. У роторі індукується велика ЕРС, внаслідок чого по його обмотці тече великий струм, а це призводить до небажаного підвищення струму і в обмотці статора. Цей струм називають пусковим; в асинхронних двигунах він у 5-7 разів перевищує номінальний, що є основним недоліком цих машин.

2.2 Однофазні асинхронні двигуни

Для роботи в мережі однофазного змінного струму використовують однофазні асинхронні двигуни. У пазах статора такого електродвигуна вкладена одна робоча обмотка 1, а ротор виконано так само, як і ротор трифазного двигуна (рис. 4).

Магнітне поле статора не обертальне, а пульсуюче. Воно не може створити сили, здатні вивести ротор з нерухомого стану. Якщо двигун сторонньою силою розкрутити у той чи інший бік і увімкнути в мережу, він почне обертатися і нестиме корисне навантаження.

Для створення початкового обертального моменту на статорі двигуна, крім робочої, розміщена допоміжна пускова обмотка 2 (рис. 8.14, 6) закладена в пази так, щоб її магнітне поле було зсунуте на 90° відносно робочої обмотки. Це дає змогу одержати обертальне магнітне поле. За такою схемою вмикають двигуни серії АОЛБ, 4АХУТ, ДАО, ДХО та ін.

У зв'язку з тим, що однофазний двигун запускають вмиканням двох обмоток в однофазну мережу, пускову обмотку вмикають у мережу з пусковим опором або з конденсатором, що є ефективніше.

Рис. 4. Схеми вмикання однофазного асинхронного електродвигуна

Реверсування однофазних двигунів досягають зміною точок живлення пускової обмотки.

Виводи обмоток однофазного електродвигуна позначають так: основна с1 - с2; пускова n1 - n2. У малих машинах кінці обмоток помічають фарбою: початок і кінець головної обмотки відповідно червоною і червоною з чорною; допоміжної — синьою і синьою з чорною, а вивід від спільної точки — чорною.

У момент пуску при натисканні кнопки "Пуск" вмикаються основна і допоміжна обмотки, створюючи обертальне магнітне поле, яке приводить ротор в дію. Допоміжна обмотка, що має малий опір і споживає великий струм, не розрахована на тривале вмикання, тому після закінчення пуску пускова обмотка відмикається. У мережі залишається увімкненою одна робоча обмотка, яка забезпечує далі нормальний тривалий режим.

Найефективнішим є вмикання в коло пускової обмотки конденсатора. Такий двигун називають конденсаторним (рис. 4, в). Значення ємності конденсатора Сn вибирають так, щоб струм у допоміжній обмотці був усунутий за фазою щодо струму в робочій обмотці на кут, близький до 90°. Тоді максимум магнітного поля настане в обмотках неодночасно і поле має явно виражений напрям обертання.

Для того, щоб створити підвищений пусковий момент, часто використовують і пусковий конденсатор (рис. 4, г). Після розгону електродвигуна пусковий конденсатор відмикається.

У разі необхідності в однофазну мережу можна увімкнути трифазний електродвигун. Якщо напруга однофазної мережі 220 В, а в паспорті двигуна показані напруги 220/380 В, як основну обмотку використовують одну з фазних обмоток, а дві інші виконують роль пускової (рис. 5, а).

Якщо напруга мережі 380 або 440 В, двигун вмикають за схемою, показаною на рис. 5, б. Як основну обмотку використовують дві фазні обмотки, з'єднані послідовно. У коло пускової обмотки трифазного двигуна, що працює в однофазному режимі, доцільно вмикати конденсатор.

Необхідну ємність конденсаторів та активного опору для двигунів потужністю до 4,5 кВт можна вибрати із таблиці 1.

Пускові конденсатори мають бути зашунтовані резистором 200...500 кОм, оскільки після пуску на ньому залишається електричний заряд, який і розряджається через резистор.

Рис. 5. Схеми вмикання трифазного двигуна напругою 380/220 В у однофазну мережу напругою 220 В (а) і 380 або 440 В (б)

Промисловість випускає однофазні асинхронні двигуни потужністю від кількох десятків до кількох сотень ват для приводу різних механізмів, пристроїв, електроінструментів. їх недолік — складність виготовлення, відносно висока вартість, низькі значення ККД і cosφ, що обмежує їх широке застосування.

Таблиця 1

Ємність конденсаторів і активний опір для пуску трифазних двигунів у однофазному режимі

МЕХАНІЧНА ЧАСТИНА

3.1 Основні несправності асинхронних  електродвигунів

Несправності електродвигунів виникають у результаті зносу деталей і старіння матеріалів, а також при порушенні правил технічної експлуатації. По місцеві їхнього виникнення і характеру походження ушкодження електродвигунів підрозділяють на електричні і механічні.

До електричного відносять ушкодження ізоляції або струмопровідних частин обмоток, колекторів, контактних кілець і аркушів сердечників. Механічними ушкодженнями вважають ослаблення кріпильних сполучних різьблень, посадок, порушення форми і поверхні деталей, перекоси і поломки. Ушкодження звичайно мають явні і прямі ознаки, очевидні легко або установлювані вимірами.

Несправності часто можна установити лише по непрямих ознаках. При цьому приходиться не тільки робити виміру, але і зіставляти виявлені факти з відомими з досвіду і робити логічні висновки. Типові ознаки і причини несправностей асинхронних електродвигунів і способи їхнього усунення приведені в таблиці 2.

Таблиця 2

Несправності асинхронних електродвигунів, причини їх виникнення і способи їх усунення

Страницы: 1, 2