Upotreba asinhronih motora u industriji. Obim sinhronih elektromotora
Pitanje 13: Gdje se koriste kavezni asinhroni motori?
Odgovor 13:
Asinhroni motori sa kaveznim rotorom koriste se u električnim pogonima (sa regulacijom brzine), transporterima, podiznim mehanizmima, ventilatorskim instalacijama, kompresorima, injekcionim (tečnim) pumpama, raznim mikserima (beton, testo), kugličnim mlinovima, postrojenjima za drobljenje, pilanama , pogoni alatnih mašina .
Test pitanja
Ono što se zove mašina naizmjenična struja?
Navedite načine rada AC mašina.
Koji se indikatori mogu koristiti za određivanje načina rada asinhrona mašina?
Šta je elektromagnetski moment? Jedinice.
Koji je smjer vektora magnetske indukcije zavojnice sa strujom? Donesi crtež.
Kako Električna energija potrošeni PAKAO iz mreže se pretvara u mehaničku energiju rotacije rotora?
Kako se naziva broj parova polova mašine?
Princip rada jednofaznog IM (sa početnim namotom
Princip rada jednofaznog (2 namotaja) IM sa kondenzatorom za pomjeranje faze. ?
Tema № 6. PROUČAVANJE DC MOTORA PARALELNE UZBUDE
Ciljevi rada: 1) upoznati se sa uređajem i principom rada, startovanjem i načinima regulacije broja obrtaja motora jednosmerna struja paralelna pobuda;
2) proučiti glavne karakteristike motora i način njihovog uklanjanja.
Rad se izvodi na univerzalnom postolju (sl. 47). Kao opterećenje DC motora M 1 rabljeni trofazni asinhroni motor M 2 radi u načinu dinamičkog kočenja. Da bi asinhroni motor funkcionirao kao kočnica, njegov namotaj statora se napaja jednosmjernom strujom iz mosnog ispravljača spojenog na sekundarni krug autotransformatora. T. Rotacijom motora autotransformatora podešava se struja kočnice 
i na taj način podesiti potreban kočni moment na osovini motora. Ampermetar se koristi za mjerenje struje kočnice. RA 1. Autotransformator je spojen na AC mrežu preko prekidača Q 1.
U krugu armature ispitivanog motora M 1 startni reostat uključen 
, u krug pobudnog namota - reostat za podešavanje 
i ampermetar RA 3, mjerenje struje pogona. Motor je spojen na DC mrežu preko prekidača Q 2. Mrežni napon U mereno voltmetrom PV i struju motora 
- ampermetar RA 4.
Električni krug postolja je prikazan na sl. 46. Brzina motora se mjeri tahometrom koji nije prikazan na dijagramu. Scale ovaj uređaj kalibrirano u rpm (sa faktorom 2/3).
test pitanja
Pitanje 1. Objasnite uređaj i princip rada motora paralelne pobude.
Odgovor 1: DC motor se koristi za pretvaranje DC električne energije u mehaničku energiju. Motor paralelna ekscitacija, sastoji se od dva glavna dijela: fiksnog - statora i rotacionog - rotora. Dizajn i dijagram električnog povezivanja prikazani su na sl. 48 i sl. 49, respektivno.
Stator je čelično kućište - okvir, na čijoj su unutrašnjoj cilindričnoj površini pričvršćena jezgra polova sa vrhovima polova. Na jezgra se stavljaju zavojnice koje čine pobudni namotaj povezan s izvorom jednosmjerne struje. Pobudni namotaj se nalazi na glavnim (glavnim) polovima i stvara glavni magnetni tok motora. Pored glavnih stubova na okviru, mogu postojati dodatni stubovi dizajnirani da poboljšaju prebacivanje.
Rotor se sastoji od armature i kolektora, koji su postavljeni na istu osovinu i mehanički su jedan komad. Armatura je cilindrično jezgro sastavljeno od elektro čeličnih limova kako bi se smanjili magnetni gubici. U njegovim žljebovima je položen namotaj, napravljen od odvojenih sekcija povezanih međusobno i sa kolektorskim pločama.
Kolektor je cilindar sastavljen od odvojenih bakarnih ploča izoliranih jedna od druge i od osovine armature. Na kolektor su postavljene fiksne grafitne (bakreno-grafitne) četke, kroz koje je namotaj armature povezan sa izvorom istosmjerne struje. Kolektor i četke su dizajnirani da mijenjaju smjer struje u provodnicima namota armature kada se kreću iz zone magnetskog pola jednog polariteta (na primjer, sjevernog pola) u zonu pola drugog polariteta - (Južni pol). Zbog toga smjer rotacije armature ostaje nepromijenjen.
Kada je motor spojen na DC izvor, struje se pojavljuju u namotajima polja i armature ( 
i 
) Kao rezultat interakcije struje armature s magnetskim fluksom stvorenim uzbudnim namotom, nastaje amperova sila i, prema tome, elektromagnetski moment:
,
gdje 
- koeficijent u zavisnosti od projektnih parametara motora; 
- struja armature; 
je magnetni tok mašine.
Koristan obrtni moment na osovini motora M manji elektromagnetski moment za vrijednost gubitaka u praznom hodu 
zbog mehaničkih i magnetnih gubitaka.
U stacionarnom stanju, obrtni moment je jednak momentu kočenja
.
Kada se armatura rotira, njeni provodnici prelaze magnetsko polje i u njima se indukuje EMF 
, gdje 
- učestalost rotacije sidra; 
- vrijednost je konstantna za ovu mašinu.
Budući da je EMF usmjeren protiv struje armature, naziva se kontra-EMF.
U članku se razmatraju neka područja primjene sinhronih elektromotora, koji imaju odlične karakteristike pri rotaciji snažnih pogona. Same sinhrone električne mašine mogu razviti snagu do 20 hiljada kW.
Sinhroni motori se razlikuju od asinhronih motora po mnogo većoj snazi i nosivosti. Promjene struje pobude omogućuju vam da prilagodite opterećenje u njima. Za razliku od indukcioni motori kod sinhronih pod udarnim opterećenjima, brzina ostaje konstantna, što im omogućava da se koriste u različitim mehanizmima u metalurškoj i metaloprerađivačkoj industriji.
Motori sa sinkronim tipom djelovanja mogu razviti snagu do 20 hiljada kW, što je vrlo važno za pokretanje aktuatora moćnih strojeva za obradu u mašinstvu i drugim industrijama. Na primjer, u giljotinskim škarama visokih performansi, gdje postoje velika udarna opterećenja na rotoru motora.
Sinhroni elektromotori se uspješno koriste kao izvori reaktivne snage u čvorovima opterećenja za održavanje stabilnog nivoa napona. Vrlo često se motori sa sinhronim principom rada koriste kao pogonske mašine u kompresorskim jedinicama velikog kapaciteta.
Snažni motori su napravljeni pomoću sistema protiv ventilacije, u kojem se lopatice ventilatora nalaze na rotoru. Ekonomičan i pouzdan sinhroni motor osigurava efikasan i ekonomičan rad pumpne opreme.
Važna karakteristika sinhronih električnih mašina je održavanje konstantne brzine vrtnje, što je važno za rotaciju pogona u obliku pumpi, kompresora, ventilatora i razni generatori naizmjenična struja. Također je vrijedno biti u stanju regulisati reaktivna struja zbog varijacija u pobudnoj struji namotaja armature. Zbog toga se kosinusni indeks φ povećava u svim radnim rasponima, što povećava efikasnost motora i smanjuje gubitke u električnim mrežama.
Sami motori sa sinhronim principom rada otporni su na fluktuacije napona u mreži, te osiguravaju konstantnu brzinu rotacije kada do njih dođe. Sinhroni elektromotori, kada se napon napajanja smanji, zadržavaju veći kapacitet preopterećenja u odnosu na asinkrone. Mogućnost povećanja struje pobude prilikom pada napona povećava pouzdanost njihovog rada u slučaju hitnih padova napona napajanja u električnoj mreži.
Sinhrone električne mašine su isplative pri snagama iznad 100 kW i uglavnom se koriste za rotaciju snažnih ventilatora, kompresora i drugih elektrana. Kao nedostatke sinhronih strojeva može se primijetiti njihova složenost dizajna, prisutnost vanjske pobude namotaja rotora, teškoća pokretanja i prilično visoke karakteristike troškova.
Princip rada sinhronog elektromotora zasniva se na interakciji rotacije magnetnog polja armature sa magnetna polja polove induktora. Armatura se obično nalazi na statoru, a induktor na pokretnom rotoru. Pri velikim snagama elektromagneti služe kao polovi, dok se jednosmjerna struja dovodi do rotora preko kliznih prstenastih kontakata.
Motori male snage koriste trajne magnete smještene na rotoru. Postoje i sinhrone mašine sa obrnutim principom rada, kada se armatura postavlja na rotor, a induktor na stator. Međutim, ovaj dizajn se koristi u motorima starijih dizajna.
Sinhrone električne mašine mogu raditi u generatorskom režimu, kada se armatura nalazi na statoru radi lakšeg odabira proizvedene električne energije. Na ovom principu se zasnivaju snažni generatori koji rade u hidroelektranama.
Trenutno su gotovo svi električni pogoni neregulirani pogoni sa asinhronim motorima. Široko se koriste u opskrbi toplinom, vodosnabdijevanjem, klimatizacijskim i ventilacijskim sistemima, kompresorskim jedinicama i drugim područjima. Zahvaljujući glatkoj kontroli brzine, u većini slučajeva moguće je izostaviti prigušnice, varijatore, mjenjače i druge upravljačke uređaje, što uvelike pojednostavljuje mehanički sistem, smanjuje njegove operativne troškove i povećava pouzdanost.
Pokretanje motora, kada je spojeno preko frekventnog pretvarača, izvodi se glatko, bez udaraca i startnih struja, što smanjuje opterećenje mehanizama i motora, povećavajući njihov vijek trajanja. Upotreba podesivog električnog pogona omogućava uštedu do osamdeset posto električne energije. Takve uštede postižu se eliminacijom neproduktivnih troškova u upravljačkim uređajima. U vodovodnim sistemima takva regulacija omogućava uštedu ne samo električne energije, već i vode, kao i smanjenje broja nesreća zbog oštećenja cjevovoda.
Frekvencijski pretvarači se najuspješnije koriste u dodatnim pumpama u sistemima za opskrbu toplinom i vodom. Takve sisteme karakterizira neravnomjerna potrošnja vode ovisno o sezoni, danu u sedmici i dobu dana. Uz konstantnu količinu vode koja se isporučuje tokom perioda njene povećane analize, pritisak je značajno oslabljen, a sa smanjenjem protoka u liniji dolazi do povećanja pritiska, što ne samo da dovodi do gubitaka vode, već i povećava rizik puknuća cjevovoda. Korištenje frekventnog pretvarača omogućuje vam da regulirate dovod vode na dva načina - bilo u skladu s određenim rasporedom, ili uzimajući u obzir stvarni protok vode - to vam omogućava da odredite senzor tlaka ili mjerač razine. Regulirano vodoopskrba omogućava vam da prepolovite troškove električne energije, značajno smanjite potrošnju topline i vode.
Precizna regulacija brzine rotacije neophodna je u proizvodnji polimernih niti, papira, žice, staklene tkanine. Upotreba frekventnog pretvarača u takvim procesima omogućava dobijanje visokokvalitetnih proizvoda, povećanje produktivnosti, eliminisanje lomova, dok će materijal tokom namotavanja imati jednaku napetost po cijeloj debljini rolne. Ako tehnološki proces zahtijeva kretanje proizvoda konstantnom brzinom, koristi se nekoliko frekventnih pretvarača, gladak početak i stop, bezstepena promena brzine.
Danas je opseg elektromotora veoma širok, a jedan od najpopularnijih i korišćenih tipova motora je asinhroni Električni motor. Ali sam asinhroni električni motor podijeljen je u dvije vrste:
- sa kratkospojnim namotom rotora (kavezni rotor), faznim rotorom;
- Schrage-Richter motor (napajan sa strane rotora).
Primjena asinhronih elektromotora
Asinhroni motori mogu raditi u dva načina rada: kao generator i kao elektromotor. To pokazuje da se mogu koristiti kao izvor električna struja u autonomnim mobilnim izvorima energije.
Upotreba asinhronih motora kao vučne sile je opsežnija i utiče na mnoga područja ljudskog života. Našli su široku primenu kako u kućnim električnim aparatima male snage, tako iu tehnološkoj opremi preduzeća i poljoprivrede.
Vrste glavnih kvarova, njihova dijagnostika i neophodna popravka asinhronog elektromotora
Iako asinhronih elektromotora imaju visoku pouzdanost i niske troškove proizvodnje, što je dovelo do njihove popularnosti, oni ipak ne uspijevaju. Neki kvarovi elektromotora mogu se dijagnosticirati samo na specijaliziranoj opremi i zahtijevaju popravak u tvornici za proizvodnju i popravku elektromotora. Međutim, postoje kvarovi koje možete sami dijagnosticirati i otkloniti što je moguće u uvjetima vaše proizvodnje.
Jedna od ovih grešaka je da električni motor ne postiže normalnu brzinu pri pokretanju ili se ne okreće. Uzroci ovog kvara mogu biti električne ili mehaničke prirode. Električni uzroci uključuju unutrašnji prekid namotaja rotora ili statora, prekid veze u opremi za pokretanje ili prekid mreže. Ako dođe do prekida u unutarnjim namotajima motora, ako su spojeni prema shemi "trokuta", prvo ih morate otvoriti. Nakon toga se pomoću megoommetra određuje faza u kojoj je došlo do prekida. Nakon utvrđivanja loma, namotaj motora se premotava i ponovo sastavlja i postavlja na svoje mjesto.
Podnapon u mreži, loši kontakti u namotaju rotora ili veliki otpor u krugu rotora motora sa namotanim rotorom uzrokuju rotaciju motora pri punom opterećenju ispod nazivne brzine. Loši kontakti u namotaju se otkrivaju primjenom napona (20 -25% nominalnog) na stator motora. U isto vrijeme, zaključani rotor se okreće ručno i provjerava se jačina struje u svim fazama statora. U zdravom rotoru, jačina struje u svim pozicijama je ista. U slučaju da dođe do prekida kontakta u lemljenju prednjih dijelova, primijetit će se pad napona. Maksimalna dozvoljena razlika u očitanjima ne bi trebala prelaziti 10%.
Postavljanje elektromotora sa otvorenim krugom faznog rotora. Uzrok takvog kvara je kratki spoj u namotu rotora. Ovaj kvar je pažljiv vanjski pregled, kao i mjerenje otpora izolacije namotaja rotora. U slučaju da pregled ne da rezultate, tada se utvrđuje utvrđivanjem neravnomjernog zagrijavanja namotaja rotora. U tom slučaju rotor se koči, a na stator se primjenjuje smanjeni napon.
Ravnomjerno zagrijavanje elektromotora iznad dozvoljene norme nastaje zbog dugotrajnog preopterećenja i propadanja rashladnog sistema. Ova greška dovodi do preranog trošenja izolacije namotaja.
Lokalno zagrijavanje namota statora nastaje zbog kratkog spoja namotaja na kućište na 2 mjesta, pogrešnog spajanja zavojnica u bilo kojoj fazi, kratkog spoja između 2 faze ili kratkog spoja između zavoja namota u jedna od faza namotaja statora. Ovaj kvar možete dijagnosticirati smanjenjem brzine rotacije elektromotora, jakim zujanjem ili mirisom pregrijane izolacije. Određivanje oštećenog namotaja se vrši mjerenjem otpora (oštećena faza ima manji otpor), ili mjerenjem jačine struje kada se primjenjuje niski napon.
Prilikom spajanja namotaja prema shemi "zvijezda", jačina struje u oštećenoj fazi bit će veća nego u ostatku. U slučaju korištenja "trokuta", struja linije u zdravim žicama imat će veću vrijednost.
Izgaranje ili topljenje čelika koje nastaje kada kratki spoj namotaja statora, kratki spoj čeličnih limova zbog kontakta statora sa rotorom ili zbog razaranja izolacije dovodi do lokalnog zagrijavanja aktivnog čelika rotora. U tom slučaju se pojavljuje dim, miris paljevine, iskre, zujanje motora se pojačava. Ovaj kvar nastaje zbog istrošenosti ili nepravilne ugradnje ležajeva, jakih vibracija ili jednostranog privlačenja rotora prema statoru (okrenuti kratki spojevi u namotu statora).
Asinhrone mašine
Predavanje 5
Trenutno se asinhrone mašine koriste uglavnom u motornom režimu. Mašine snage veće od 0,5 kW obično su trofazne, a manje snage - jednofazne.
Po prvi put je dizajn trofaznog asinhronog motora razvio, kreirao i testirao naš ruski inženjer M. O. Dolivo-Dobrovolsky 1889-91.
Demonstracija prvih motora održana je na Međunarodnoj električnoj izložbi u Frankfurtu na Majni u septembru 1891. Na izložbi su predstavljena tri trofazna motora različite snage. Najsnažniji od njih imao je snagu od 1,5 kW i služio je za pogon DC generatora. Dizajn asinhronog motora koji je predložio Dolivo-Dobrovolsky pokazao se vrlo uspješnim i glavni je tip dizajna ovih motora do danas.
Tijekom godina, asinhroni motori su našli vrlo široku primjenu u raznim industrijama i poljoprivredi.
Koriste se u elektro pogonu metalorezačkih mašina, mašina za dizanje i transport, transportera, pumpi, ventilatora. Motori male snage koriste se u uređajima za automatizaciju.
Široka upotreba asinhronih motora je posljedica njihove
prednosti u odnosu na druge motore: visoka pouzdanost, mogućnost rada direktno iz AC mreže, lakoća održavanja.
5.2. Uređaj trofazne asinhrone mašine
Fiksni dio mašine se zove stator, mobilni - rotor. Jezgro statora je izrađeno od elektro čeličnog lima i utisnuto u okvir. Na sl. 5.1 prikazuje sklop jezgra statora. Okvir (1) je izrađen od livenog nemagnetnog materijala. Najčešće je krevet napravljen od livenog gvožđa ili aluminijuma. Na unutrašnjoj površini listova (2), od kojih je napravljeno jezgro statora, nalaze se žljebovi u kojima se trofazni namotaj(3). Namotaj statora izrađen je uglavnom od izolirane bakarne žice okruglog ili pravokutnog poprečnog presjeka, rjeđe od aluminija.
Namotaj statora sastoji se od tri odvojena dijela tzv faze. Počeci faza su označeni slovima od 1, od 2, od 3, a krajevi - od 4, od 5, od 6.
Počeci i krajevi faza prikazani su na terminalu (slika 5.2 a), pričvršćenom na okvir. Namotaj statora može biti spojen prema šemi zvijezda (slika 5.2 b) ili trokut (slika 5.2 c). Izbor sheme povezivanja namotaja statora ovisi o mrežnom naponu mreže i podacima na natpisnoj pločici motora. U pasošu trofazni motor postavljeni su linijski naponi mreže i dijagram povezivanja namotaja statora. Na primjer, 660/380, Y/∆. Ovaj motor se može spojiti na mrežu sa Ul = 660V prema shemi zvijezda ili na mrežu sa Ul = 380V - prema shemi trougla.
Glavna svrha namotaja statora je stvaranje rotirajućeg magnetnog polja u mašini.
Jezgro rotora(Sl. 5.3 b) regrutuje se od limova elektro čelika, na čijoj se vanjskoj strani nalaze žljebovi u koje se polaže namotaj rotora. Namotaj rotora je dva tipa: kratkog spoja i faza. U skladu s tim, asinhroni motori dolaze s kaveznim rotorom i faznim rotorom (sa kliznim prstenovima).
Rice. 5.3
Kratko spojeni namotaj (slika 5.3) rotora sastoji se od šipki 3, koje su položene u žljebove jezgre rotora. Sa krajeva, ove šipke su zatvorene krajnjim prstenovima 4. Takav namotaj podsjeća na „točak vjeverice“ i naziva se tip „kaveza vjeverica“ (slika 5.3 a). Kavezni motor nema pokretne kontakte. Zbog toga takvi motori imaju visoku pouzdanost. Namotaj rotora je izrađen od bakra, aluminijuma, mesinga i drugih materijala.
Dolivo-Dobrovolsky je prvi napravio motor sa kaveznim rotorom i istražio njegova svojstva. Otkrio je da takvi motori imaju vrlo ozbiljan nedostatak - ograničeni startni moment. Dolivo-Dobrovolsky je razlog za ovaj nedostatak nazvao - jako kratki rotor. Takođe je predložio dizajn motora sa faznim rotorom.
Na sl. 5.4 prikazuje presjek asinhrone mašine sa faznim rotorom: 1 - okvir, 2 - namotaj statora, 3 - rotor, 4 - klizni prstenovi, 5 - četke.
Na faznom rotoru namotaj je trofazni, sličan namotaju statora, sa istim brojem parova polova. Zavoji namotaja se polažu u žljebove jezgre rotora i spajaju prema shemi zvijezde. Krajevi svake faze spojeni su na kontaktne prstenove pričvršćene na osovinu rotora i preko četkica se izvode u vanjski krug. Klizni prstenovi su izrađeni od mesinga ili čelika i moraju biti izolovani jedan od drugog i od osovine. Kao četke koriste se metalno-grafitne četke koje se pritiskaju na kontaktne prstenove pomoću opruga držača četkica učvršćenih nepomično u kućištu mašine. Na sl. 5.5 dato simbol asinhroni motor sa kaveznim (a) i faznim (b) rotorom.
Na sl. 5.6 prikazuje presjek asinhrone mašine sa kaveznim rotorom: 1 - okvir, 2 - jezgro statora, 3 - namotaj statora, 4 - jezgro rotora sa kaveznim namotom, 5 - osovina.
Na štitu mašine, pričvršćenom na ležištu, navedeni su podaci: R n, U n, I n, n n, kao i tip mašine.
- P n je nazivna neto snaga (na osovini)
- U n i I n - nazivne vrijednosti mrežnog napona i struje za navedenu shemu povezivanja. Na primjer, 380/220, Y/∆, InY/In∆.
- n n - nazivna frekvencija rotacija u rpm.
Tip mašine, na primer, je dat kao 4AH315S8. Ovo je asinhroni motor (A) četvrte serije zaštićenog dizajna. Ako slovo H nema, onda je motor zatvorenog dizajna.
- 315 - visina ose rotacije u mm;
- S - ugradne dimenzije (postavljene su u priručniku);
- 8 - broj polova mašine.