Електричні двигуни

ЗМІСТ 

Вступ …………………………………………………………………..…… 4

1. Загальні  відомості про електричні машини. ………………..…….. 7

2. Єдина серія трифазних асинхронних двигунів 4А. …………..….. 12

3. Електричні двигуни постійного струму.   …………………….…… 15

4. Застосування машин постійного струму. ………………………….. 21

5. Захисні засоби для роботи в діючих електроустановках.  ..…….. 23

6. Література ………………………………………………………………. 26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

Енергетика  — одна з найпотужніших галузей  народного господарства України. За розвитком енергетики визначають стан розвитку країни в цілому. Електроенергія сьогодні виробляється на електростанціях різного типу. В Україні працюють теплові, гідро, атомні, вітрові та іншого типу електростанції.

Атомна енергетика пропонує екологічно найчистішу технологію виробництва електроенергії. Перевагою АЕС є також стабільність режиму їх роботи. Увімкнена в мережу атомна електростанція дає сталий потік електроенергії.

Зараз електроенергії необхідно все більше і більше, але запаси природного газу, вугілля, нафти обмежені, атомні електростанції недосконалі і їх робота загрожує довкіллю.

Вихід вбачається у використанні нетрадиційних або  просто забутих видів енергії  — сонячної, вітрової, океанічної, геотермальної. Найбільше енергії може дати сонячне випромінювання. Без шкоди для біосфери можна використати близько 3% сонячного випромінювання, що надходить до Землі. Це дасть енергію потужністю 1000 млрд. кіловат, що у 100 разів перевищує сучасну потужність виробництва енергії в світі

Серед нетрадиційних видів енергії можливе використання біомаси і створення на її основі біогазу. З'явилися і методи вирощування рослин, які дають нафту.

Нині загальний  технічний стан електроенергетики  України незадовільний. Це пов'язано з тим, що тривалий час не проводилася модернізація енергетичного господарства.

 

 

 

За рівнем енергоспоживання на одну людину (понад 5 тис. кВт годин на рік) Україна  належить до країн, що мають середні показники. Одним з провідних чинників, що обмежує розвиток енергетики в Україні, є екологічний. Викиди становлять 30% всіх твердих часток, що надходять в атмосферу внаслідок господарської діяльності людини. За цим показником електростанції зрівнялися з підприємствами металургії та іншими галузями промисловості. Крім цього енергетика викидає до 63% сірчаного ангідриду і понад 53% оксидів азоту, що надходять в повітря від стаціонарних джерел забруднення.

Щоб зменшити викиди в атмосферу шкідливих  речовин, необхідно дотримуватись  таких заходів:

1. економити електричну і теплову енергію у всіх сферах діяльності;
2. збільшувати частку природного газу на ТЕС за рахунок зменшення його перевитрат у металургії та інших галузях промисловості;
3. підвищувати ефективність використання різних видів пального;
4. впроваджувати ефективні й економічно виправдані очисні споруди;
5. удосконалювати структуру промисловості.

Негативний  екологічний вплив має гідроенергетика, оскільки затоплюються великі площі, підвищується рівень ґрунтових вод навколишньої місцевості, змінюються умови життя водної флори і фауни, в рукотворних морях накопичуються шкідливі відходи і радіонукліди. Якщо врахувати ціну землі, затопленої водосховищем, вартість переселення людей і будівництва на новому місці, то вони абсолютно не співрозмірні з вартістю виробленої електроенергії.

Електричну  енергію на електростанціях виробляють генератори, що обертаються паровими машинами, турбінами, двигунами

внутрішнього  згорання. Електричний струм, що виробляється генераторами має частоту 50 Гц. Електростанції переважно будують біля джерел енергоресурсів, оскільки дешевше будувати лінії електропередач і таким чином передавати енергію до споживача. Отже при побудові електростанцій потрібно враховувати такі фактори:

1. вартість енергоресурсів;
2. будівництво споруд;
3. вартість обладнання;
4. екологію;
5. соціальні аспекти;
6. питання безпеки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Загальні відомості  про електричні машини

Електричні  машини широко використовують на електростанціях, транспорті, у промисловості, авіації, системах автоматичного регулювання і керування.

За призначенням електричні машини поділяють на двигуни і генератори.

Двигуни — це машини, які перетворюють електричну енергію в механічну.

Генератори — це машини, які перетворюють механічну енергію в електричну.

Будь-яка електрична машина може працювати у режимі як двигуна, так і генератора.

За видом  струму електричні машини поділяють  — на машини постійного і машини змінного струму.

За принципом  роботи електричні машини змінного струму можуть бути синхронні та асинхронні.

Синхронна машина змінного струму — це машина, в якій частота обертання магнітного поля збігається з частотою обертання ротора.

Асинхронна  машина — це машина, в якій частота обертання магнітного поля не збігається з частотою обертання ротора.

Машини постійного струму поділяють на машини з незалежним, паралельним, послідовним та змішаним збудженням.

Асинхронні  двигуни становлять більш ніж 95% усіх електродвигунів, які використовують у народному господарстві. За конструкцією ротора їх поділяють на двигуни з короткозамкненим ротором і двигуни з фазним ротором.

 

 

 

Синхронні двигуни поділяють  на двигуни з явно вираженими і неявно вираженими полюсами.

За формою виконання електричні двигуни можуть бути дев'яти груп. Найбільш поширені наступні двигуни:

а) на лапах з підшипниковими щитами та горизонтальним валом 
(рис.1, а);

б) на лапах з підшипниковими щитами, фланцем на підшипниковому 
щиті, вертикальним валом (рис. 1, б);

в) без лап з підшипниковими щитами та фланцем на підшипниковому 
щиті (рис. 1, в).

За рівнем захисту від контакту зі струмопровідними частинами, потрапляння сторонніх тіл, пилу і вологи електричні машини бувають такої модифікації:

 

Рис. 1. Форми виконання електричних двигунів

 

1. відкриті (1 Р00) — електродвигун не захищений від випадкового 
   дотикання до обертових і струмопровідних частин і від потрапляння 
   всередину сторонніх предметів (встановлюють у приміщенні);

2. закриті (1 Р44) — електродвигун не має сполучення внутрішньої 
   частини і навколишнього середовища (встановлюють у запорошених 
   приміщеннях і на відкритому повітрі) ;
3. захищені (1 Р23) — електродвигун має пристрій для захисту від потрапляння всередину сторонніх предметів (встановлюють у закритому приміщенні);
4. краплезахищені (1 Р31) — електродвигун має пристрій для захисту від вертикально падаючих крапель;
5. бризкозахищені (1 Р34) — електродвигун має пристрій для захисту від потрапляння всередину його крапель, які падають під повним кутом до вертикалі;
6. водозахишені (1 Р55) — електродвигун виконано так, що при 
   обливанні водою вода всередину не потрапляє;
7. порохозахищені (1 Р55) — електродвигун виконаний так, що порох всередину не потрапляє (встановлюють у запорошених приміщеннях);
8. герметичні (1 Р68) — електродвигун виконаний так, що виключається можливість сполучення між внутрішнім простором і зовнішнім середовищем при певній різниці тисків ззовні та всередині двигуна;

9) вибухозахищені — електродвигуни спеціального використання 
(призначені для роботи у вибухонебезпечному середовищі).

За способом охолодження електричні машини класифікують за такими ознаками:

а) з природним охолодженням — це машина, теплота якої передається навколишньому середовищу шляхом конвекції повітря;

б) з штучним охолодженням — машина, в якій за допомогою спеціальних пристроїв збільшується швидкість руху повітря;

в) з вентиляцією — машина з штучним охолодженням повітря або 
іншого газу;

г) з самовентиляцією — вентилюючи електрична машина, в якій 
обертові частини зв'язані з вентилюючим пристроєм;

д) з незалежною вентиляцією — вентилююча електрична частина, з вентилюючим пристроєм, обертові частини якого не зв'язані  з обертовими частинами машини;

є) продуваюча — це вентилююча електрична машина, в якій охолоджене повітря (газ) проходить через внутрішній простір машини;

є) з водневим охолодженням — машина із замкненою  системою вентиляції, охолоджується  воднем.

За номінальними режимами роботи електричних двигунів виділяють три основні режими (рис. 2): тривалий, короткочасний і повторно-короткочасний (існує вісім номінальних режимів).

 

 

Рис. 2. Режим  роботи електричних двигунів: а - тривалий; б - короткочасний; в - повторно-короткочасний

Тривалий  режим (S₁) — електричний двигун працює при постійному навантаженні Р_н. При цьому за час роботи температура всіх частин двигуна досягає встановленого значення.

Короткочасний режим (S₂) — періоди незмінного номінального навантаження чергуються з періодами вимкнення двигуна. За час роботи під навантаженням двигуни не встигають нагріватися до встановленої температури, а за час зупинки — охолоджуватися до

температури навколишнього середовища (рис. 2, б). Розрізняють двигуни з тривалістю вмикання 10; 30; 60; 90 хв.

Повторно-короткочасний режим (S₃) — короткочасні періоди незмінного номінального навантаження чергуються з періодами вимкнення двигуна.

Передбачені такі номінальні повторно-короткочасні режими: 15; 25; 40 і 60%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Єдина серія  трифазних асинхронних двигунів 4А

Електричні  машини поділяються на мікромашини, машини малої потужності, машини середньої  потужності та машини великої потужності. Зараз немає чіткого поділу електричних  машин за потужністю. Умовно можна прийняти: мікромашини — до 500 Вт; машини малої потужності — від 0,5 до 10 кВт; машини середньої потужності — від 10 до 200 кВт; машини великої потужності — від 200 кВт і більше.

Електричні  двигуни, що використовують у народному  господарстві, випускають серіями, які є рядом електричних машин зростаючої потужності, однотипної конструкції і відповідають спільному комплексу вимог. У країні є серії для трифазних двигунів змінного струну (4 А) і постійного струму (2П) .

Єдина серія 4А охоплює потужності 0,05...400 кВт. В основі поділу двигунів за типорозмірами (всього 17) лежить конструктивний параметр — висота осі обертання 50...355 мм).

Двигуни кожного  типорозміру виготовляють з довжиною пакета осердя S (короткою), М (проміжною), L (найдовшою) .

Двигуни з  синхронною частотою обертання 1500 і 3000 об/хв виконують усіх типорозмірів, а з частотою 1000, 750, 600 і 500 об/хв. з меншим числом.

За ступенем захисту від навколишнього середовища асинхронні двигуни серії 4А виготовляють закриті обдувні та захищені з внутрішньою вентиляцією (рис. 3).

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Асинхронний двигун серії 4А: а - закритий обдувний;

б — захищений

Асинхронні  двигуни залежно від потужності випускають на напругу 220, 300, 660 В; вони мають шість виводів, які з'єднують  у трикутник або зірку. Номінальні напруги двигунів серії 4 А наведені в табл. 1.

Номінальні  напруги двигунів

Таблиця 1

 

Потужність  двигуна, кВт	Номінальна  напруга, В
0,06....0,37	220/380
0,05....ПО	220/380
132 400	380/660

 

Позначення двигуна  серії 4А складається з цифр і букв, які означають наступне: 4 — порядковий номер серії, А — асинхронний, Н — двигун захисного виконання (відсутність букви

вказує на закрите виконання  двигуна); А (третя буква після  номера серії) — щит і станина  алюмінієва; X — станина алюмінієва, а щити чавунні; 355 — висота осі обертання; А, В — довжина осердя; 2; 4; 6; 8; 10 і 12 — кількість полюсів; У — кліматичне виконання; 3 — для розміщення на відкритому повітрі; S — корпус найкоротший; L (long) — найдовший; М (middle) — корпус середній.

Наприклад, умовне позначення асинхронного двигуна з  короткозамкненим ротором типу 4АР160S6УЗ розшифровується так: двигун четвертої серії, асинхронний, з підвищеним ковзанням (буква Р); висота осі обертання — 160 мм; корпус S — найкоротший (short), шестиполюсний, для помірного клімату — У; третя категорія розміщення. У позначенні двошвидкісних двигунів після розмірів корпуса показують через дріб обидва числа полюсів, наприклад 4А160 S4/243. Тут цифри 4 і 2 означають, що обмотки статора можуть перемикатися так, що в двигуні утворюються чотири або два полюси.