Управление асинхронного двигателя с помощью реверсивного магнитного пускателя

                                              Министерство образования науки

Красноярского края

 

                                       Новоенисейский филиал КГБОУ СПО

(среднего  специального учебного заведения)

«Красноярский политехнический техникум»

 

 

 

Реферат

на тему: «Управление асинхронного двигателя с помощью   реверсивного магнитного пускателя»

 

 

 

 

 

                                                            Преподаватель:

                                                            ______________Спирин В.С. (подпись)

                                                            ________________________(оценка, дата)

                                                            Выполнил:

                                                            Студент группы ТД 31

                                                            ______________Жуков Р.В. (подпись)

 

                                                          2013              

                                                                                                                                                                                                                        Содержание

 

1. Асинхронный двигатель

2. Режимы работы электродвигателей

3. Выбор электродвигателей по мощности, частоте вращения, типу и исполнению

4. Техника безопасности при монтаже  электрических машин

5. Схема нереверсивного магнитного  пускателя

6. Изучение реверсивного магнитного  пускателя

 

1. Асинхронный двигатель

 

В производстве распространены асинхронные электродвигатели, при помощи которых приводятся в  движение все производственные агрегаты, подъемно-транспортные механизмы, часть  мобильных машин в растениеводстве, животноводстве, в ремонтных и  других подсобных предприятиях. Во многих хозяйствах суммарная мощность электродвигателей равна или  больше мощности тракторного парка.

Преимущественное  применение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором объясняется  спецификой работы электроприводов. Электродвигатели работают при неблагоприятных условиях окружающей среды: химически активной атмосфере животноводческих помещений, большой запыленности зерноочистительно-сушильных  комплексов, высокой влажности в  кормоцехах, под открытым небом. Многие двигатели имеют длительные перерывы в работе, используются сезонно, территориально разбросаны.

Эти условия, осложняя эксплуатацию электроприводов, требуют применения более прочного, надежного, простого оборудования, характерного для электроприводов с асинхронными электродвигателями.

Для обеспечения  бесперебойной работы электропривода необходимо иметь отлаженную защитную аппаратуру, обеспечивающую своевременное  отключение электродвигателя в случае его перегрузки, неисправности рабочей  машины или привода. Комплектование высокоэкономичного электропривода базируется на знании условий работы электрооборудования и приводных характеристик рабочих машин. Приводные характеристики отражают особенности рабочих машин и технологического процесса. К ним относятся: механические характеристики, нагрузочные диаграммы, данные о моменте инерции и его изменении, кинематические схемы, энергетические показатели, технологические требования. Механические, нагрузочные, инерционные характеристики позволяют правильно выбрать двигатель по мощности, быстроходности, механической характеристике, рассчитать параметры для настройки аппаратов управления и защиты.

Кинематические  схемы дают возможность судить о  последовательности передачи движения от двигателя к рабочим органам  и необходимы для расчета приведенных  значений моментов. Они позволяют  решать вопрос об установке нескольких двигателей на рабочую машину.

Асинхронные двигатели бывают двух типов: с короткозамкнутым и фазным ротором; последние называют также двигателями с контактными  кольцами. Часть серии двигателей с короткозамкнутым ротором закрытого  обдуваемого исполнения с осью вращения высотой от 160 до 250 мм охватывает диапазон мощностей от 15 до 90 кВт (в четырехполюсном исполнении).

Устройство  асинхронного электродвигателя серии 4А с короткозамкнутым ротором

Станина и торцевые щиты отлиты из чугуна. Наружный вентилятор крепится на выступающем  конце вала, противоположном выводному. Вентилятор закрыт кожухом из листовой стали. Наружный воздух засасывается вентилятором через жалюзи кожуха и прогоняется  вдоль ребер станины. На станине укреплена коробка выводов. При установке она может быть повернута в удобном направлении для подводки питающего кабеля.

Внизу станины  ребра расположены более редко  и укорочены по сравнению с  другими, что позволяет несколько  уменьшить высоту оси вращения. Сердечник  статора, выполненный из листов электротехнической стали 2013 и скрепленный после прессовки скобами, закреплен в станине стопорными винтами 19, предохраняющими его от проворачивания при резких толчках нагрузки. Пазы сердечника — полузакрытые. Обмотка статора всыпная из круглого обмоточного провода ПЭТ-155 или ПЭТ-155М, применяемого при машинной намотке. Сердечник ротора выполняют из той же стали, что и статор, впрессовывают и во впрессованном состоянии заливают алюминием. Одновременно с заливкой пазов отливают замыкающие кольца.

Фазный  ротор имеет трехфазную обмотку, соединенную звездой. Начала фазных обмоток ротора выведены к контактным кольцам, находящимся на оси двигателя. Поэтому двигатели с фазным ротором  называют также двигателями с  контактными кольцами. К контактным кольцам прижимаются три щетки, соединенные с пусковым реостатом. При пуске двигателя пусковой реостат должен быть полностью введен. По мере раскручивания ротора пусковой реостат выводится. С помощью  реостата добиваются плавного увеличения тока в роторе и плавного пуска  двигателя.

Применение  пускового реостата, наличие контактных колец, щеток, фазного ротора усложняет  конструкцию асинхронного двигателя  и увеличивает его стоимость.

мощность  частота вращения асинхронный электродвигатель

2. Режимы работы электродвигателей

 

В зависимости  от характера изменения нагрузки во времени различают продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный  режимы работы рабочих машин. Номинальным  режимом электрической машины называют режим работы, для которого машина предназначена предприятием-изготовителем.

Номинальный режим указывают на заводском  щитке условными обозначениями  S1, S2, S3 и т. д.

- Основные номинальные режимы работы электродвигателей (рис. 2): продолжительный — S1,

- кратковременный — S2,

- повторно-кратковременный— S3,

- перемежающийся — S6.

Дополнительные  номинальные режимы: повторно-кратковременный  с частым пуском S4, повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5, перемежающийся с частыми реверсами S7, перемежающийся режим с изменением частоты вращения S8.

Продолжительный режим (S1) характеризуется тем, что температура всех частей электродвигателя при работе с постоянной нагрузкой достигает установившегося значения. За малый промежуток времени в двигателе выделяется теплота. Часть ее отдается в окружающую среду, а другая сообщается всему объему двигателя. Температуру считают установившейся, если в течение часа работы она увеличивается не более чем на один градус. Такое состояние в электродвигателе наступает при работе с постоянной нагрузкой в течение времени, равным 4Т. Следовательно, при времени работы, равным 4Т и больше, режим работы продолжительный.

Температура двигателя достигает практически установившегося значения за время, равное 4Т. Охлаждается двигатель медленнее, если он не вращается. В этом случае теплоотдача уменьшается примерно в два раза и соответственно увеличивается постоянная времени переходного процесса и само время.

Кратковременный режим (S2) характеризуется тем, что в рабочий период температура двигателя не успевает достигнуть установившегося значения, а пауза столь продолжительна, что температура двигателя снижается до температуры охлаждающей среды, при этом t_Р<.4Т; t_п<4Т₀,

При повторно-кратковременном  режиме (S3) кратковременные периоды нагрузки чередуются с непродолжительными периодами отключения двигателя. При этом t_Р<.4Т; t_n<Т₀, то есть ни в одном из периодов температура не достигает установившегося значения, но среднее ее значение устанавливается неизменным.

Повторно-кратковременный  режим характеризуется относительной  продолжительностью рабочего периода и длительностью цикла. Относительная продолжительность рабочего периода, выраженная в процентах, называется относительной продолжительностью включения и обозначается ПВ %. Номинальной длительностью цикла считают 10 мин.

 

3. Выбор электродвигателей по мощности, частоте вращения, типу и исполнению

 

При выборе электродвигателей и способов регулирования  для производственных машин, требующих  электрического регулирования скорости, приходится учитывать ряд технических  требований. Основными из них являются: диапазон и плавность регулирования, стабильность скорости, надежность и  простота управления. В этом случае на производстве чаще применяют асинхронные  двигатели с фазным ротором, многоскоростные  короткозамкнутые двигатели, двигатели  повышенного скольжения с короткозамкнутым ротором. Правильный выбор номинальной  мощности электродвигателя определяет экономическую эффективность привода.

1. Применение  двигателя недостаточной мощности  приводит к преждевременному  выходу его из строя. Использование  двигателей завышенной мощности  ведет к увеличению первоначальной  стоимости электропривода и к  увеличению расхода электроэнергии.

2. При  выборе электродвигателя по номинальной  частоте вращения учитывают экономические  и технические показатели. Так,  масса и стоимость быстроходных  двигателей меньше, а номинальные  к. п. д. и коэффициент мощности  больше.

В большинстве  случаев частота вращения приводных  валов машин, за исключением вентиляторов и центробежных насосов, не совпадает  со стандартными частотами вращения электродвигателей. Поэтому приходится учитывать стоимость и к. п. д. механических передач.

Технико-экономические  расчеты и практический опыт показывают, что в большинстве случаев  наиболее экономичны двигатели с  частотой вращения 1500 об/мин. Число  таких двигателей в сельском хозяйстве  превышает 90%.

Двигатели на 3000 об/мин применяют для привода  центробежных насосов и вентиляторов большого напора.

Двигатели на 1000 об/мин используют для привода  поршневых компрессоров, вентиляторов среднего напора большой производительности и в других случаях, когда возможно прямое соединение с валом рабочей машины. Тихоходные двигатели обладают техническим преимуществом по сравнению с быстроходными в том случае, когда осуществляются частые пуски и реверсы. При этом решающими факторами становятся потери энергии и время переходных процессов, а тихоходные двигатели, обладая малой величиной кинетической энергии ротора, обеспечивают меньшие потери энергии и время переходных процессов.

3. Возможно  сравнение трех основных типов  двигателей переменного тока: асинхронного  с короткозамкнутым ротором, асинхронного  с фазным ротором и синхронного.  Выбирая тип двигателя в зависимости  от характера нагрузки и мощности  механизмов, можно руководствоваться  следующими данными. При длительной  постоянной и переменной нагрузках  мощностью до 100 кВт наиболее экономичны  асинхронные двигатели с короткозамкнутым  ротором при нагрузках мощностью  больше 100 кВт — синхронные двигатели.

При резко-переменной нагрузке мощностью 100 кВт применяют  асинхронные двигатели с повышенным скольжением, при мощности свыше 100 кВт — асинхронные двигатели  с фазным ротором.

При повторно-кратковременной  и кратковременной нагрузках  используют чаще всего асинхронные  двигатели с повышенным скольжением  и асинхронные двигатели с  фазным ротором.

4. Мощность  электродвигателя выбирается, исходя  из необходимости обеспечения  пуска, преодоления всех сопротивлений  во время работы, соблюдения нормального  теплового режима электродвигателя.

В электродвигателе наименьшей нагревостойкостью обладают изоляционные материалы.

В электрических  машинах в основном применяют  изоляционные материалы, которые относят  к классам А, Е, В, F, Н.

Класс А  включает в себя материалы из хлопка, бумаги, полиамидных волокон, пропитанных или погруженных в масло, а также эмали и лаки. Предельно допустимая температура для этих материалов 105°С.

В электродвигателях  серии 4А применяют более нагревостойкую изоляцию из синтетических и неорганических материалов классов Е, В, F. Максимальная допустимая температура их нагрева соответственно 120, 130, 155°С. Еще более нагревостойкие материалы класса Н используют во взрывобезопасных двигателях большой мощности. Срок службы изоляции зависит от температуры, при которой она работает. Установлено, что повышение рабочей температуры на 10°С по сравнению с предельно допустимой сокращает срок службы изоляции вдвое. При температуре более 200°С двигатель выйдет из строя в течение нескольких минут. Вследствие этого нагрев электродвигателей, так же как и другого электрооборудования, является основным критерием допустимой нагрузки.