Реферати українською » Остальные рефераты » Схеми управління електродвигунами


Реферат Схеми управління електродвигунами

Страница 1 из 4 | Следующая страница

 ЗАПРОВАДЖЕННЯ

Електричні машини широко застосовують на електричних станціях, у промисловості, на транспорті, в авіації, в системах автоматичного управління й державного регулювання, у побуті. Вони перетворять механічну енергію у електричну (генератори) і, навпаки, електричну енергію в механічну.

Будь-яка електрична машина придатна як генератор, і двигун. Це її властивість називається оборотністю. Вона може статися використана для перетворення одного роду струму на другий (частоти, числа фаз змінного струму, напруги) в енергію іншого виду струму. Такі машини називаються перетворювачами.

Електричні машини залежно роду струму електричної установки, у якій мають працювати, діляться на машини постійного струму і машини змінного струму. Машини змінного струму може бути як однофазными, і многофазными. Найбільшого застосування отримали асинхронні двигуни, і синхронні двигуни, і генератори.

Принцип дії електричних машин грунтується на використанні законів електромагнітної індукції і електромагнітних сил.

Електричні двигуни, використовувані у промисловості, побуті випускають серіями, які представляють ряд електричних машин зростаючій потужності, мають однотипну конструкцію i задовольняють загальному комплексу вимог. Широко застосовуються серії спеціального призначення.

Загальні відомостей про електричних двигунах

. Класифікація електричних двигунів

Електричний двигун --- машина, призначена для перетворення електричної енергії в механічну.

Електричні двигуни класифікують:

За принципом дії електричні двигуни розрізняють:

Переменного струму (асинхронні, синхронні)

Постійного струму (з незалежним, паралельним, послідовним і змішаним порушенням).

За формою виконання електричні двигуни ділять на 9 груп. Найбільш розповсюджені такі типи:

На лапах з подшипниковыми щитами, горизонтальним валом (мал.1)

[pic]Рис.1

На лапах з подшипниковыми щитами, фланцем на підшипниковому щиті, вертикальним валом (мал.2)

[pic]Рис.2

Без лап з подшипниковыми щитами, фланцем однією підшипниковому щиті

(рис.3)

[pic]Рис.3

За рівнем захисту від зустрічі з токоведущими частинами і потрапити в всередину сторонніх тіл, пилу, вологи виконують різні модифікації:

- Відкриті електричні машини виконані без спеціальних пристосувань для запобігання випадкового зустрічі з обертовими і токоведущими частинами, вона також має спеціальних пристосувань задля унеможливлення влучення всередину машини сторонніх предметів. Їх встановлюють лише у машинних залах.

- Закриті електричні машини обладнані спеціальними пристосуваннями з допомогою, яких корпус машини відокремлюється від довкілля, проте так щільно, щоб можна вважати її герметичного.

Предназначается від використання у запилених закритих приміщеннях і на свіжому повітрі.

- Захищена електрична машина оснащена спеціальними пристосуваннями для запобігання випадкового торкнутися її обертовим і токоведущим частинам, і навіть задля унеможливлення влучення всередину машини сторонніх предметів. Предназначается для установки в закритих приміщеннях.

- Каплезащищенная електрична машина оснащена пристосуваннями для запобігання її внутрішніх частин від влучення крапель вологи, падаючих прямовисно.

- Брызгозащищенные електричні машини обладнані пристосуваннями для запобігання влучення всередину її бризок, падаючих з точки до 45 градусів до вертикалі з будь-якого боку.

- Водозащищённые електричні двигуни виконані в такий спосіб, що з обливании їх вода не проникає всередину машини.

- Взрывобезопасная машина виконано в такий спосіб, що вони можуть протистояти вибуху всередині неї газів, що потенційно можуть там нагромадитися, і допускати запалення вибухових чи горючих газів які у навколишньому середовищі при искрении всередині машини. Предназначается для установки на вугільних копальнях і деяких хімічних заводах.

- Герметическая електрична машина виконано в такий спосіб, що це отвори її закриті настільки щільно, що за певного зовнішньому тиску виключається всяке сполучення між внутрішнім простором машини та навколишнім середовищем.

По способу охолодження електричні машини класифікують: - Природно охлаждаемая електрична машина немає пристосувань посилення охолодження. Цей тип охолодження зазвичай застосовується у машинах відкритого типу. - Вентилируемая машина оснащена спеціальними пристосуваннями посилення охолодження. - Електрична машина з самовентиляцией оснащена вентилирующими пристосуваннями її обертовою частини. - Електрична машина з незалежної вентиляцією має вентиляційні устрою, які пов'язані з обертовою частиною машини. - Електрична машина із проточною вентиляцією охолоджується повітрям довкілля. - Продуваемая електрична машина оснащена вентиляційними пристроями, прогоняющими повітря через внутрішні частини машини. - Обдуваемая електрична машина оснащена для охолодження вентиляційними пристроями, обдувающими зовнішні частини машини. По номінальним режимам роботи виділяють три основні режими роботи. - Тривала режим – електричний двигун працює при постійної навантаженні R,н. За час температура всіх частин двигуна сягає встановленого значення t,уст. (Графік 1)

[pic]

Короткочасний режим --- періоди незмінною номінальною навантаження чергуються з періодами відключення двигуна. Протягом часу роботи з навантаженням двигун не встигає нагрітися до усталеним температури, а й за час зупинки остудитися до температури довкілля. Розрізняють двигуни з тривалістю включення 10, 30, 60 і 90 хвилин. (Графік 2)

[pic] - Повторно-кратковременный режим --- короткочасні періоди t,p незмінною номінальною навантаження чергуються з періодами t,n відключення електричного двигуна. Протягом часу роботи електричний двигун не встигає нагрітися до усталеним температури, а й за час паузи не встигає остудитися до температури довкілля. (Графік 3)

[pic]

Повторно-кратковременный режим характеризується відносної тривалістю включення

[pic] де t,p -- час за номінальної навантаженні t,n -- час відключення електричного двигуна

Передбачено такі номінальні повторно- короткочасні режими: 15, 25, 40 і 60%.

. Пристрій електричних двигунів

. Двигуни постійного струму

Електричні машини постійного струму, як чи інші електричні машини – це електромеханічні перетворювачі енергії. Машини постійного струму здатні працювати як як електричного двигуна, і у режимі генератора постійного струму. Двигуни постійного струму використовуються набагато частіше, ніж генератори постійного струму. Це важливими перевагами цих двигунів. Можливістю плавно, простими способами й у межах регулювати частоту обертання. Значним пусковим моментом і водночас незначним пусковим струмом. Спроможність до перевантажень.

Наведені позитивні якості двигунів постійного струму зумовлює широке їх використання у системах автоматичного управління, автомобільному, залізничному, морському транспорті, транспорті тощо. буд.

Крім позитивних рис таким двигунів є й негативні риси. Найголовнішим недоліком є присутність у конструкції ненадійного вузла – «щетко-коллекторного» механізму, іскріння якого під навантаженням унеможливлює цих двигунів у вибухонебезпечних приміщеннях. Цей недолік зменшує сферу застосування електричних двигунів постійного струму. Складна технологію виготовлення, необхідність особливого догляду за машиною також вагомі недоліки.

Виробництво та широке застосування потужних силових транзисторів і тиристоров виготовлення спеціальних джерел електричної енергії з перемінної частотою і напругою, виділені на харчування і частотного управління швидкістю обертання асинхронного двигуна, призводить до витіснення ними двигунів постійного струму з областей їх традиційного застосування.

Останнім часом створені й успішно застосовуються двигуни постійного струму, у яких механічний колектор замінений безконтактним комутатором на напівпровідникових елементах.

. Будова машин постійного струму

Конструктивно машина постійного струму складається з нерухомого статора і рухомого ротора, розділених між собою повітряним зазором. (Рис.4)

Статор складається з станини, до котрої я прикріплено сердечники основних та додаткових полюсів. Цими осердях розміщені котушки обмотки порушення та обмотки додаткових полюсів. Станина, і навіть сердечники основних та додаткових полюсів є частиною магнитопровода. Обмотка порушення утворює магнитодвижущую силу (МДС) порушення та відповідно основний магнітний потік. Обмотка додаткових полюсів утворює МДС як компенсація реакції якорі і полегшує умови комутації (усуває іскріння на що ковзають контактах «щетка-коллектор»).

Сердечники основних полюсів чи його наконечники, виготовляють шихтованными (з сталевих штампованих аркушів), а додаткові масивними чи також шихтованными. Це з метою зменшення втрат потужності від вихрових струмів, які наводяться в основних полюсах через пульсацій магнітного потоку під час обертання якоря.

Полюси кріпляться до станині з допомогою болтів. Катушки основних та додаткових полюсів виготовляються з ізольованого мідного дроти круглого чи прямокутного перерізу. Крім наведених вище обмоток, в наконечниках основних полюсів, машин постійного струму зі складними умовами комутації (прокатні двигуни, спеціального призначення та інших.), розміщують компенсаційну обмотку, яка підключається послідовно з обмоткою якоря те щоб магнітний потік від неї було спрямованим назустріч потоку від струму якорі і повністю компенсував його реакцію.

Якір кріпиться на валу, складається з сердечника (що є частиною магнитопровода машини), обмотки і колектора. Сердечник якоря, який перемагничивается із частотою f , збирають із аркушів електротехнічній стали. У пази сердечника вкладають секції обмотки якоря. У кожному пазу укладено частини різних секцій обмоток, одна поверх інший. Кінці обмоток припаивают до відповідним пластинам колектора. Секції може бути одновитковыми і многовитковыми. Якір з'єднаний зі статором з допомогою підшипникових щитів, але в якорі закріплюються підшипники. Висновки від обмоток порушення та якірній групи розміщують реклами у клемной коробці. Уся машина кріпиться до фундаменту з допомогою лап. Для охолодження машини передбачені вентиляційні канали.

Особливим конструкційним компонентом електричних машин постійного струму є колектор. Здебільшого колектор виготовляють вигляді циліндра, який зібраний із пластин з твердої міді. Між пластинами розміщені ізоляційні прокладки з миканита. Над колектором встановлюють щітки, розміщені в щеткодержателях, укріплених на підшипниковому щиті з допомогою траверси. Щетки притискаються до коллектору з допомогою пружин, притиск яких можна регулювати.

[pic]

[pic]

Рис.4 Пристрій електричного двигуна постійного струму:

1 – щеткодержатель

2 – щітки

3 – колектор

4 – якір

5 – кобура

6 – обмотка якоря

7 – сердечник додаткового полюси

8, 9 – котушка і сердечник головного полюси

. Принцип дії електричного двигуна постійного струму

Якщо обмотку порушення залучити до джерелу електричної енергії, то обмотці порушення буде протікати електричний струм. Під впливом цього струму буде утворюватися основне магнітне полі електричної машини. З допомогою основних полюсів, зокрема наконечників цих полюсів, формується рівномірний розподіл індукції по дузі циліндричною поверхні ротора. Обмотка порушення разом із магнитопроводами статора і ротора називається індуктором, тобто. тією частиною машини, яка утворює основне магнітне полі.

Через війну взаємодії магнітного поля обмоток якорі і магнітного поля полюсів створюється поводить початок і якір машини розпалюється під обертання. Т.о. електрична енергія перетворюється на механічну енергію. Момент створюваний електричним двигуном обчислюється за такою формулою:

M=k(( де, M створюваний момент електричним двигуном

. магнітний потік эл.дв., Вб.

. струм обмотки якоря, А k конструктивна стала машини

При обертанні якоря в провідниках його обмотки индуцируется ЭДС, напрям якої протилежно напрямку струму, тому її називають противо-ЭДС чи зворотної ЭДС. Ця ЭДС ж виконує функцію регулятора споживаної потужності, тобто. зміна споживаного струму відбувається через зміну противо- ЭДС. Приложенное напруга врівноважується противо-ЭДС, падінням напруги в обмотці якорі і щіткових контактах. Отже:

U=E+IRя Струм в обмотці якорі і частота його обертання визначаються по формулам:

I= (U-E)/Rя і, n= (U-IRя)/ (з() де, з стала, визначається конструкцією машини. Умовою встановленого режиму двигуна є рівність обертаючого і гальмівного моменту. Якщо поводить момент, створюваний двигуном Ме, урівноважений гальмівним моментом Мгт, то частота обертання якоря залишається постійної. При порушенні рівноваги моментів з'являється додатковий момент, створює позитивне чи негативне прискорення обертання якоря. Якщо збільшити навантаження (гальмівний момент на валу двигуна Мгт) ту рівновагу моментів порушиться (МэМэ), то частота обертання зменшується безупинно до зупинки двигуна. Такі випадки вже можуть бути на великих гальмівних моментах на валу і великих понижениях напруги у мережі. За зменшення навантаження на валу двигуна (Мэ>Мт) обертання якоря почне прискорюватися, що викликає збільшення противо-ЭДС у його обмотці. Струм в обмотці якоря зменшиться і знизиться поводить момент двигуна. Зміна частоти, противо-ЭДС і струму в якорі буде протікати також до відновлення рівноваги моментів (Мэ=Мт). Однак у електричних двигунах постійного струму порівняно часто створюються умови, у яких рівновагу моментів не відновлюється незалежно від зміні частоти, отже поводить момент завше залишається більше гальмівного моменту на валу двигуна (Мэ>Мт). У разі частота обертання якоря невпинно збільшується, теоретично прагнучи нескінченності. Практично за значного перевищенні номінальною частоти машина руйнується --- розриваються бандажі, скріплюючі лобові сполуки обмотки, провідники обмотки виходять із пазів тощо. Такий аварійний режим називається розносом двигуна. Напрям обертання якоря эл.двигателя постійного струму залежить від полярності полюсів, і від напрямку струму в провідниках обмотки якоря. Т.о. для реверсування двигуна, тобто. зміни напрями обертання якоря, потрібно або змінити полярність полюсів, переключивши обмотку порушення, або змінити напрям струму в обмотці якоря. Обмотка порушення має значної индуктивностью і перемикання її небажано. Тому реверсування двигунів постійного струму зазвичай виробляється перемиканням обмотки якоря.

. Магнітне полі електричних машин постійного струму

Магнітне полі електричних машин постійного струму і двох частин: основного магнітного поля і магнітного поля якоря. Струм Iв, який протікає по обмотці порушення із кількістю витків (в, утворює магнитодвижущую силу (МДС) обмотки У.

Fв=Iв(в Під впливом магнитодвижущей сили утворюється магнітний потік Фо основного магнітного поля, який замикається через основні полюси, магнитопровод статора і ротора і двічі перетинає повітряний зазор. Магнитный потік Фо основного поля обчислюють згідно із законом Ома для магнітної ланцюга:

[pic]

де, Rб – повітряні зазори, Rп – основні полюси, Rс – опір статора, Rр – опір ротора. Fп – магнитодвижущая сила обмотки одного полюси, що з МДС порушення залежністю:

Fв=2Fп Щоб зменшити пульсацію, необхідно розподілити індукцію основного магнітного поля була в повітряному зазорі як і рівномірніше. Це досягається шляхом вибору форми наконечника основного полюси. Магнітне полі якоря збуджує провідники із течією обмотки якоря, розподіл яких вздовж дуги поверхні ротора рівномірний. Вплив магнітного поля якоря на основне магнітне полі машини називається реакцією якоря. Реакція якоря має негативний вплив працювати машини постійного струму: спотворюється рівномірний розподіл магнітної індукції вздовж дуги зазору внаслідок насичення магнитопровода зменшується основний магнітний потік Щоб зменшити негативний вплив реакції якоря,

Страница 1 из 4 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація