Файл: Электропривод (ЭП) с трехфазным асинхронным двигателем (АД) является самым массовым видом привода в промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве.docx

информацию о состоянии подшипников в частности и механизма в целом. Теория и практика анализов вибрационных сигналов в настоящее времени отработана так, что с ее помощью можно получить достоверную информацию о текущем состоянии не только подшипников, но и его элементов.

Состоянии изоляции

Испытание изоляции электродвигателя на прочность позволяет прогнозировать неисправности электрических двигателей. Существует несколько распространённых способов проверки изоляции, при помощи которых можно заранее определить возможную неисправность электродвигателя. Это измерение сопротивления изоляции на корпус, проверка импульсами высокой частоты, проверка показателя поляризации и проверка высоким напряжением.

Измерение сопротивления изоляции на корпус. Этот метод является самым простым способом проверки, и предупреждения большей части неисправностей электродвигателя. Измеряется сопротивление изоляции при помощи мегомметра. В процессе измерения напряжение 500 или 1000 В подаётся на обмотки статора и корпуса. Мегомметр – это омметр предназначен для измерения сопротивления в высоких диапазонах. В процессе проведения измерений и сразу после них на клеммах мегомметра присутствует опасное напряжение, и прикасаться к ним нельзя.

Минимальное сопротивление изоляции у новых и обмоток после проведения чистки или ремонта на корпус составляет 10 МОм или больше.

Минимальное сопротивление изоляции, можно вычислить путем умножения номинального напряжения Un, на постоянный множитель 0,5 МОм/кВ. Например: Un=690 В=0,69 кВ, то минимальное сопротивление изоляции составляет 0,69 кВ*0,5 МОм/кВ=0,35 МОм

Процесс измерения:

Минимальное сопротивление изоляции обмоток статора относительно корпуса измеряется напряжением 500 вольт. Температура обмоток при проведении измерений должна быть 25°C +/– 15°C.

Максимальное сопротивление изоляции обмоток статора относительно корпуса измеряется напряжением 500 вольт при рабочей температуре обмоток 80–120°C в зависимости от типа электродвигателя и КПД.

Проверка показателя поляризации:

Если сопротивление изоляции электродвигателя меньше 10 МОм, то высока вероятность того, что в обмотки статора могла попасть влага и их необходимо сушить.

Если электрический двигатель работает в течение длительного периода времени, то его минимальное сопротивление может снизиться до критического уровня. Электродвигатель можно эксплуатировать до тех пор, пока величина измеренного значения сопротивления изоляции не упадёт ниже расчётного минимального значения. Если значение сопротивления будет ниже предельного, то чтобы не допустить обслуживающий персонал поражению блуждающими токами, электродвигатель необходимо немедленно вывести из эксплуатации.

---

2  ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОБСЛУЖИВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
2.1 Конструкция, технические параметры, характеристикиэлектропривода с асинхронным двигателем
Асинхронный двигатель состо­ит из двух основных частей, разделенных воздушным зазором: неподвижного статора и вращающегося ротора. Каждая из этих частей имеет сердечник и обмотку. При этом обмотка статора включается в сеть и является как бы первичной, а обмотка ротора - вторичной, так как энергия в нее поступает из обмотки статора за счет магнитной связи между этими обмотками.

По своей конструкции асинхронные двигатели разделяются на два вида: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели сфазным ротором. Рассмотрим устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором(рисунок 1). Двига­тели этого вида имеют наиболее широкое применение.

Неподвижная часть двигателя — статор — состоит из корпуса 11 и сердечника 10с трехфазной обмоткой. Корпус дви­гателя отливают из алюминиевого сплава или из чугуна либо делают сварным. Рассматриваемый двигатель имеет закрытое обду­ваемое исполнение. Поэтому поверхность его корпуса имеет ряд продольных ребер, назначение которых состоит в том, чтобы увеличить поверхность охлаждения двигателя.

В корпусе расположен сердечник статора 10, имеющий шихтованную конструкцию: отштампованные листы из тонколистовой электротехнической стали толщиной обычно 0,5 мм покрыты сло­ем изоляционного лака, собраны


в пакет и скреплены специаль­ными скобами или продольными сварными швами по наружной поверхности пакета. Такая конструкция сердечника способствует значительному уменьшению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. На внутренней поверхности сердечника статора имеются продольные пазы, в которых расположены пазовые части обмотки статора, соединенные в определенном порядке лобовыми частями, находящимися за пределами сердечника по его торцовым сторонам.

1 — вал; 2, 6 — подшипники; 3, 7 — подшипниковые щиты; 4 — коробка выводов; 5 — вентилятор; 8 — кожух вентилятора; 9 — сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой; 10 — сердечник статора с обмоткой; 11 — корпус; 12 — лапы

Рисунок 1 - Устройство трехфазного асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором:
В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя ротор, состоящий из вала 1 и сердечника 9 с короткозамкнутой обмоткой. Такая обмотка, называемая «беличье колесо», представляет собой ряд металлических (алюминиевых или медных стержней, расположенных в пазах сердечника ротора, замкнутых с двух сторон короткозамыкающими кольцами (рисунок 2). Сердечник ротора также имеет шихтованную конструкцию, но листы ротора не покрыты изоляционным лаком, а имеют на своей поверхности тонкую пленку окисла. Это является достаточной изоляцией, ограничивающей вихревые токи, так как величина их невелика из-за малой частоты перемагничивания сердечника ротора. Например, при частоте сети 50 Гц и номинальном скольжении 6 % частота перемагничивания сердечника ротора со­ставляет 3 Гц.

---

а — обмотка «беличья клетка», б — ротор с обмоткой, выпол­ненной методом литья под давлением; 1 — вал;,2 — короткозамыкающие кольца; 3 — вентиляционные лопатки

Рисунок 2 - Короткозамкнутый ротор
Короткозамкнутая об­мотка ротора в большинстве двигателей выполняется за­ливкой собранного сердеч­ника ротора расплавленным алюминиевым сплавом. При этом одновременно со стержнями обмотки отли­ваются короткозамыкающие кольца и вентиляционные лопатки (рисунок 2).

Вал ротора вращается в подшипниках качения 2 и 6, расположенных в подшип­никовых щитах 3 и 7.

Охлаждение двигателя осуществляется методом об­дува наружной поверхности корпуса.


(а) и положение пере­мычек при соединении обмотки стато­ра звездой и треугольником (б)

Рисунок 3 - Расположение выводов об­мотки статора
Поток воздуха создается центробежным вентилятором 5, прикрытым ко­жухом 8. На торцовой поверхности этого кожуха имеются отвер­стия для забора воздуха. Двигатели мощностью 15 кВт и более помимо закрытого делают еще и защищенного исполнения с внут­ренней самовентиляцией. В подшипниковых щитах этих двигате­лей имеются отверстия (жалюзи), через которые воздух посредст­вом вентилятора прогоняется через внутреннюю полость двигателя. При этом воздух «омывает» нагретые части (обмотки, сердечники) двигателя и охлаждение получается более эффектив­ным, чем при наружном обдуве.

Концы обмоток фаз выводят на зажимы коробки выводов 4. Обычно асинхронные двигатели предназначены для включения в трехфазную сеть на два разных напряжения, отличающиеся в раз. Например, двигатель рассчитан для включения в сеть на напряжения 380/660 В. Если в сети линейное напряжение 660 В, то обмотку статора следует соединить звездой, а если 380 В, то тре­угольником. В обоих случаях напряжение на обмотке каждой фазы будет 380 В. Выводы обмоток фаз располагают на панели таким образом, чтобы соединения обмоток фаз было удобно выполнять посредством перемычек, без перекрещивания послед­них (рисунок 3). В некоторых двигателях небольшой мощности в коробке выводов имеется лишь три зажима. В этом случае двигатель может быть включен в сеть на одно напряжение (соединение обмотки статора такого двигателя звездой или треугольником вы­полнено внутри двигателя).

---

Рисунок 4 - Принципиальные схемы включения трех­фазных асинхронных двигателей с

короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором
Монтаж двигателя в месте его установки осуществляется либо посредством лап 12 ( рисунок 1), либо посредством фланца. В последнем случае на подшипниковом щите (обычно со стороны выступающего конца вала) делают фланец с отверстиями для крепления двигателя на рабочей машине. Для предохранения обслуживающего персонала от возможного поражения электрическим током двигатели снабжаются болтами заземления (не менее двух). Принципиальная схема включения в трехфазную сеть асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором показана на рисунке 4.

Другая разновидность трехфазных асинхронных двигателей - двигатели с фазным ротором — конструктивно отличается от рассмотренного двигателя главным образом устройством ротора (рисунок 5). Статор этого двигателя также состоит из корпуса 3 и сердечника 4 с трехфазной обмоткой.



1, 7 – подшипники, 2,6 – подшипниковые щиты, 3 – корпус, 4 – сердечник статора с обмоткой, 5 – сердечник ротора, 8 – вал, 9 – коробка выводов, 10 – лапы, 11 – контактные кольца

Рисунок 6 - Устройство трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
У него имеются подшипниковые щиты 2 и 6 с подшипниками качения 1 и 7. К корпусу 3 прикреплены лапы 10 и коробка выводов 9. Однако ротор имеет более сложную конструкцию. На валу 8 закреплен шихтованный Сердечник 5 с трехфазной обмоткой, выполненной аналогично об­мотке статора. Эту обмотку соединяют звездой, а ее концы при­соединяют к трем контактным кольцам 11, расположенным на ва­лу и изолированным друг от друга и от вала. Для осуществления электрического контакта с обмоткой вращающегося ротора на ка­ждое контактное кольцо 1 (рисунок 7) накладывают обычно две щетки 2, распола­гаемые в щеткодержателях 3. Каждый щеткодержатель снабжен пружинами, обес­печивающими прижатие щеток к контактному кольцу с определенным усилием.

Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструк­цию и менее надежны, но они обладают лучшими регулировочными и пусковыми свойствами, чем двигатели с короткозамкнутым ротором. Принципиальная схема включения в трехфазную сеть асинхронного двигателя с фазным ротором показана на рисунке 4 б. Обмотка ротора этого двигателя соединена с пусковым реостатом ПР, создающим в цепи ротора добавочное сопротивление R

---

_доб.

На корпусе асинхронного двигателя прикреплена табличка, на которой указаны тип двигателя, завод-изготовитель, год выпуска и номинальные данные (полезная мощность, напряжение, ток, коэффициент мощности, частота вращения и КПД).


Рисунок 7 - Расположение щеткодержа­телей
2.2 Физические принципы работы, области применения электропривода с асинхронным двигателем

Неподвижная часть асинхронного двигателя — статор — имеет такую же конструкцию, что и статор синхронного генератора (рис. 8). В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя — ротор, состоящий из вала, сердечника и обмотки (рис. 9). Обмотка ротора представляет собой короткозамкнутую конструкцию , состоящую из восьми

алюминиевых стержней, расположенных в продольных пазах сердечника ротора, замкнутых

с двух сторон по торцам ротор и алюминиевыми кольцами (на рисунке эти кольца не показаны). Ротор и статор разделены воздушным зазором. При включении обмотки статора в сеть трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле статора, частота вращения которого n₁ определяется выражением.

Вращающееся поле статора (полюсы N₁ и S₁) сцепляется как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора и наводит в них ЭДС.

Рисунок 9 - К принципу действия асинхронного двигателя
При этом ЭДС обмотки статора, являясь ЭДС самоиндукции действует встречно приложенному к обмотке напряжению и ограничивает значение тока в обмотке. Обмотка ротора замкнута, поэтому ЭДС ротора создает в стержнях обмотки ротора токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на роторе электромагнитные силы F_эм, направление которых определяется по правилу «левой руки». Из (рис. 9) видно, что силы F_эм стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность сил F_эм создает на роторе электромагнита момент М, приводящий его во вращение с частотой n₂. Вращение ротора посредством вала передается исполнительному механизму.

Таким образом, электрическая энергия, поступающая из сети в обмотку статора, преобразуется в механическую энергию вращения ротора двигателя.

Направление вращения магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения ротора зависят от порядка следования фаз напряжения, подводимого к обмотке статора, вращения ротора n

---