Електричні двигуни

Асинхронні  двигуни серії 4А виконують з  короткозамкненим, а також з нормальним підвищенням пускових моментів, з  підвищеним ковзанням, багатошвидкісні  на дві, три, чотири частоти обертання.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Електричні двигуни постійного струму

Суттєвим  недоліком двигунів змінного струму є складне регулювання частоти  обертання. Тому для механізмів, в  яких потрібно багаторазово і широко регулювати частоту обертання, використовують двигуни постійного струму, незважаючи на їх складну будову і високі експлуатаційні витрати.

Електрична  машина постійного струму (рис. 4) складається з нерухомої частини — статора l, призначеного для створення основного магнітного поля, рухомої — якоря з обмоткою; колектора, на якому випрямляється ЕРС. На статорі прикріплюють головні 2 і допоміжні З полюси.

         

Рис. 4. Будова машини постійного струму: а — принцип роботи машини постійного струму; б — модель машини постійного струму;

 

в — конструкція машини постійного струму; 1 — статор; 2 — головні полюси; З — допоміжні полюси; 4 — обмотка збудження; 5 — осердя якоря; 6 — пази, куди вкладається обмотка; 7— вал якоря; 8 — щітки. Н — початок секції; К — кінець секції; Щ1_, Щ2 — щітки; Rн — опір навантаження і_я — струм якоря; n — швидкість обертання якоря; а — кут повороту.

Промисловість випускає машини постійного струму (генератори І двигуни) типу П. Шкала потужностей  двигунів від 0,13 до 200 кВт, частота обертання 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/хв, напруга ПО, 220 В (на окреме замовлення — 440 В).

Машини постійного струму оборотні. Якщо пропустити по обмотці  якоря постійний струм від  якогось джерела, то електромагнітна  сила, що створиться в результаті взаємодії  струму з магнітним полем, буде обертати обмотку. Машина працює в режимі двигуна постійного струму.

                    

                          а             б              в                 г

Рис. 5. Принципові схеми збудження машин постійного струму

Робочі характеристики машини постійного струму залежать від способу збудження. Обмотка може живитися від незалежного джерела електричної енергії (незалежне збудження), поєднуватися паралельно, послідовно або змішано щодо обмотки якоря (рис. 5).

За незалежного збудження (рис. 5, а) напруга на затискачах машини постійного струму знижується в основному через збільшення спаду напруги на внутрішньому опорі в колі якоря. При номінальному опорі навантаження напруга генератора на 8—10% менша від напруги холостого ходу. Якщо опір навантаження

доходить до нуля, то машина переходить у режим короткого замикання. При цьому частота обертання і струм в якорі досягають великих значень, тому електричну машину захищають від коротких замикань і перевантажень пристроями захисту, які відмикають коло при струмах, що в 1,5— рази перевищують номінальний. Це забезпечує нормальні умови експлуатації: нагрівання обмоток не перевищує допустимого, іскріння щіток у межах норми.

Генератори  з незалежним збудженням використовують у тих випадках, коли необхідно  регулювати напругу в широких  діапазонах. Незалежне збудження  мають генератори високої напруги, в яких заборонено обмотку збудження вмикати в коло якоря через його складну конструкцію і небезпеку керування машиною обслуговуючим персоналом. Стандартні напруги живлення обмоток збудження ПО або 220 В при будь-якій робочій напрузі генератора.

Двигуни з паралельним збудженням потрібні тоді, коли необхідна стійка робота привода при зміні навантаження, плавність гальмування, регулювання частоти обертання.

У двигуні  з паралельним збудженням (рис. 5, б) якір Я і обмотка збудження ОВ утворюють паралельні гілки і спільний струм двигуна, що дорівнює сумі струмів і_я і і_з. Струм збудження становить 2—5% від струму якоря. Швидкість обертання змінюють реостатом в колі ОВ. Оскільки ОВ вмикають безпосередньо в мережу, то при незмінному опорі r_p частота обертання двигуна залишається постійною, навіть при зміні навантаження у певних

 

межах. Розривання обмотки збудження ОВ недопустиме, оскільки при цьому виникає велика ЕРС індукції. Висока напруга, яка з'являється на кінцях розімкненої обмотки, створює сильне іскріння, що небезпечно для обслуговуючого персоналу та ізоляції. Розривання кола збудження у двигунів постійного струму, крім цього,

призводить до недопустимого  збільшення швидкості його обертання (двигун іде "врознос"). У цьому випадку необхідно негайно вимкнути двигун.

Двигун з  послідовним збудженням необхідний у тих випадках, коли привод повинен  розвивати великий пусковий момент, а перевантаження значно перевищують  номінальні (трамвай, метро і т.д.).

У двигуні  з послідовним збудженням обмотка ОВ (рис. 5, в) з'єднується послідовно з обмоткою якоря Я і пусковим реостатом г_р. Обертальний момент двигуна пропорційний квадрату струму, тому зі збільшенням струму в якорі обертальний момент різко зростає, і навпаки, значне збільшення гальмівного моменту на валу спричиняє невелике збільшення струму якоря. Це дає змогу використовувати двигуни з послідовним збудженням там, де потрібні великі обертальні моменти.

Недолік двигунів з послідовним збудженням полягає  в тому, що в разі зменшення навантаження на валу зменшується і магнітний потік, що спричиняє збільшення швидкості. Наприклад, при зниженні навантаження понад 30% від номінального двигун іде „врознос". Тому там, де навантаження може різко знижуватися або взагалі зникати, двигун із послідовним збудженням використовувати не можна.

Двигун зі змішаним збудженням (рис. 5, г) має дві обмотки збудження: одна увімкнена паралельно, а інша послідовно до обмотки якоря. Тому такі двигуни мають властивості двигунів з паралельним

 

і послідовним збудженням. Частота обертання у двигунів зі

змішаним  збудженням зі збільшенням навантаження зменшується більше, ніж у двигунів з паралельним збудженням, але не так різко, як у двигунів з послідовним збудженням. При малих навантаженнях і холостому ході двигун зі змішаним збудженням не іде „врознос", оскільки має постійний струм, який створюється паралельною обмоткою збудження.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Схема увімкнення електродвигуна постійного струму з паралельним збудженням (а) і залежність частоти обертання п від струму навантаження I_н (б).

Двигуни постійного струму, як і генератори, виконують з паралельним, послідовним і мішаним збудженням. Як було сказано раніше, машини постійного струму мають властивість оборотності: у принципі генератори можуть працювати як двигуни, а двигуни — як генератори. Однак конструкції двигунів мають деякі відмінності від конструкцій генераторів. Крім того, номінальні напруги двигунів і генераторів неоднакові ¹. ' Деякі відмінності є і в схемах увімкнення

цих машин. Так, двигуни постійного струму великої потужності вмикають у мережу за допомогою пускових реостатів. Реостати, які є додатковим опором у колі обмоток двигунів, обмежують пусковий струм, а також дають змогу плавно з поступовим збільшенням частоти обертання розігнати установку, що складається звичайно з робочої машини і двигуна. Пряме, безреостатне, увімкнення двигунів застосовують тільки при незначній потужності (до 1 кВт).

Пуск двигуна  постійного струму здійснюється через  пускові реостати r_р, які служать для обмеження пускового струму. Напрям обертання двигуна постійного струму будь-якого типу зміниться, коли змінити напрям струму в обмотці збудження або в обмотці якоря. Якщо ж поміняти місцями проводи, що відходять від джерела живлення, то одночасно зміниться напрям струму в ОВ і якорі, а напрям обертання двигуна не зміниться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Застосування  машин постійного струму

 

Генератори  постійного струму є джерелами постійного струму, в яких здійснюється перетворення механічної енергії на електричну. Генератори використовуються там, де за умови виробництва необхідний постійний струм (на підприємствах металургійної і електролізної промисловості, на транспорті, на суднах і т. д.). Використовуються вони і на електростанціях в якості збудників синхронних генераторів і джерел постійного струму. Генератори постійного струму випускаються потужністю від 10 до 1000 кВт.

Двигуни постійного струму використовуються тоді, коли відповідно до умов роботи установки потрібна широка зміна частоти обертання. їх застосовують в металургійній промисловості, верстатобудуванні, в системах автоматичного регулювання і т. д. Широко використовують двигун постійного струму на транспорті, суднах, в авіації, автомобілебудуванні, а також на електростанціях для приводу механізмів, які потребують широкого і плавного регулювання частоти обертання. Потужності, на які випускають ці двигуни, лежать в межах від кількох ват до кількох тисяч кіловат.

Двигуни постійного струму, як і генератори, класифікують за способом вмикання обмотки збудження: незалежного, паралельного (шунтового), послідовного (серієсного), змішаного (компаундного) збудження.

Двигуни паралельного і незалежного збудження застосовують в установках, де необхідна постійна частота обертання. До таких установок належать різні верстати, прокатні стани, вентилятори

 

 

 

 

 

тощо. Двигуни  з незалежним збудженням використовують також у 

системах  з широким регулюванням частоти  обертання.

Двигуни з послідовним  збудженням застосовують в пристроях, де потрібні великі моменти при пускові, коли спостерігаються часті перевантаження по моменту: на транспорті (трамваї, тролейбуси, електровози і т. д.), в піднімальних пристроях.

Двигуни змішаного  збудження використовують або замість  двигунів паралельного збудження, або  замість двигунів послідовного збудження.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Захисні засоби  для роботи в діючих електроустановках

Приміщення, в якому відбувається монтаж електричних  машин, звільняють від будівельного сміття і забезпечують достатню освітленість. Усі ніші в перекриттях, канали в підлогах на час монтажу забивають тимчасовими щитами.

У машинних приміщеннях  чітко визначають межі монтажних  майданчиків, розрахованих на вагу машин, які тут монтуватимуться. Усі піднімальні пристрої повинні мати відповідний паспорт.

При користуванні електрифікованим інструментом, зварювальними трансформаторами і машинами необхідно забезпечити надійне заземлення їх частин, які можуть виявитися під небезпечною напругою. Місця для зварювання слід огороджувати металевими щитами.

Роботи організовують  так, щоб запобігти одночасному  їх виконанню на різних висотах. Крім загальних заходів, що забезпечують безпеку обслуговуючого персоналу при виконанні робіт, слід дотримуватися таких заходів безпеки: не залишати піднятими вантажі, конструкції, обладнання; не переміщувати, піднімати і встановлювати щити, блоки, магнітні станції без вживання заходів, які б запобігли їх перевертанню;

не прикріпляти  стропи, троси і канати за ізолятори, контактні деталі або отвори в  лапах; уважно стежити за сигналами, що подаються.

При допуску  до роботи в діючих електротехнічних пристроях до і вище 1000 В і роботі на висоті кожний монтажник проходить медичний огляд та перевірку знань правил техніки безпеки та

 

 

 

 

 

технічної експлуатації електроустановок у відповідній  комісії, про 

що йому видається посвідчення з певною групою допуску. Він повинен не тільки знати, але й практично засвоїти методи надання першої допомоги при нещасних випадках, пов'язаних з ураженням електричним струмом.

Робоче місце  має бути огороджене і достатньо  освітлене, а в місцях, де є небезпека попадання під напругу, повинні висіти плакати "Стій, небезпечно для життя", "Під напругою, не торкатись", "Працювати тут" і т.д. На робоче місце категорично забороняється допускати сторонніх осіб.

При виконанні  налагоджувальних робіт під напругою, керівник групи оформляє допуск до роботи і перевіряє наявність умов, що створюють безпечність проведення робіт.

Перед тим, як розпочати будь-яку роботу з обслуговування електропривода, перевіряють стан захисного заземлення. У тому випадку, коли роботу дозволено виконувати лише при знятій напрузі, наявність її на електроприводі перевіряють за допомогою показника напруги.

При огляді елементів  працюючого електропривода не слід наближатися до струмопровідних частин електроустановки. Потрібно пам'ятати, що небезпека, зумовлена порушенням правил техніки безпеки, при обслуговуванні електроприводів зростає в цехах, які належать до категорії з "підвищеною небезпекою" і "особливо небезпечні".