Область применения синхронных электродвигателей. История создания и область применения асинхронных двигателей

Вопрос 3. В чем заключается явление резонанса напряжений и при каких условиях оно возникает?

Вопрос 4. Изменением каких параметров электрической цепи (см. Рис.1) можно получить резонанс напряжений?

Вопрос 5. С помощью каких приборов и по какому признаку можно судить о возникновении резонанса напряжений в электрической цепи?

Вопрос 6:Провести анализ построенных векторных диаграмм до и после резонанса напряжений и объяснить, в каком случае входное напряжение опережает ток, а в каком – отстает от тока.

Вопрос7. По схеме замещения исследуемой цепи проанализируйте, к чему приведет изменение активного сопротивления электрической цепи при резонансе напряжений.

Вопрос8. Сохраняется ли резонанс напряжений, если изменить только напряжение питающей сети?

Вопрос9. Объяснить ход кривых полученных в этой работе.

Вопрос10. Какую опасность для электрических устройств представляет резонанс напряжений? Где используется резонанс напряжений?

Вопрос2.Как соединяются электроприемники «звездой»?

Вопрос3.Какими уравнениями выражаются мгновенные значения фазных напряжений и токов при симметричной нагрузке?

Вопрос4.В каком соотношении находятся линейные и фазные напряжения при симметричной нагрузке?

Вопрос5. Какой режим работы трехфазной цепи называют несимметричным?

Вопрос6.Для чего используется нейтральный провод?

Вопрос7.Какими уравнениями описывается электрическое состояние цепи при несимметричной нагрузке?

Вопрос8.Как построить совмещенные векторные диаграммы напряжений и токов для исследованных режимов трехфазной цепи?

Вопрос 9.К чему приведет обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке?

Вопрос 10.Как изменяется напряжение при обрыве одной фазы в четырехпроводной и трехпроводной сетях?

Вопрос 11. А) Как изменяется напряжение при коротком замыкании фазы в трехпроводной сети?

Вопрос 12. К чему приводит обрыв линейного провода в трехфазной установке а) четырехпроводной и б) трехпроводной систем?

Контрольные вопросы

Вопрос 1: Где и с какой целью применяют катушки со стальным сердечником?

Вопрос 2. С какой целью магнитопроводы электротехнических устройств изготавливают из ферромагнитных материалов?

Вопрос 3. Объяснить характер изменения индуктивного и полного сопротивления катушки с сердечником от протекающего через неeтока.

Вопрос 4 .Как уменьшить потери энергии на гистерезис и вихревые токи?

Вопрос 5 .Нарисовать и объяснить схему замещения катушки с сердечником.

Вопрос 6. Как определяются параметры схемы замещения и зависят ли они от подводимого напряжения?

Вопрос 7. Объяснить характер зависимостей;;;.

Вопрос 1. Устройство и принцип действия трансформатора.

Вопрос 2. Записать и объяснить формулы эдс и уравнения электрического и магнитного состояний трансформатора

Вопрос 3. Что такое «коэффициент трансформации»?

Вопрос 4. Нарисовать и объяснить схему замещения нагруженного трансформатора.

Вопрос 5:Как проводятся опыты холостого хода и короткого замыкания?

Вопрос 6:Объяснить причины и характер изменения напряжения вторичной обмотки при изменении нагрузки.

Вопрос 7: Как определяется кпд силовых трансформаторов?

Контрольные вопросы

Вопрос 1. Объясните устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Ответ 1 Двигатель состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора.

Вопрос 2. Какими достоинствами и недостатками обладает трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

Вопрос 3. Дать характеристику магнитного поля асинхронного двигателя.

Вопрос 4. Как осуществить реверс двигателя?

Вопрос 5. Что такое режим идеального холостого хода в двигателе?

Вопрос 6. Почему ток холостого хода асинхронного двигателя больше тока холостого хода трехфазного трансформатора такой же мощности?

Вопрос 7. Чему равно скольжение в номинальном, критическом, пусковом режимах и при холостом ходе?

Вопрос 8. Показать на механической характеристике основные режимы работы асинхронного двигателя.

Вопрос 9. Перечислить и объяснить основные способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.

Вопрос 10:в чем особенности пускового режима асинхронного двигателя?

Вопрос 11.Перечислить и сравнить различные способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Вопрос 12:Объяснить особенности рабочих характеристик асинхронного двигателя.

Вопрос 13:Где используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором?

Вопрос 1.Объяснить устройство и принцип действия двигателя параллельного возбуждения.

Вопрос 1. Как классифицируются двигатели постоянного тока по способу возбуждения?

Вопрос 3.Как возникает электромагнитный момент двигателя?

Вопрос 4.Что такое реакция якоря и коммутация машины постоянного тока?

Вопрос 5.Объясните процесс пуска двигателя в ход.

Вопрос 6. Какими способами можно регулировать частоту вращения двигателя параллельного возбуждения и каковы преимущества и недостатки каждого из них?

Вопрос 7 .Объясните процесс саморегулирования двигателя.

Вопрос 8 . Как производится реверсирование двигателя?

Вопрос 9 Объясните характеристики двигателя: характеристику холостого хода, рабочие характеристики, механическуюи регулировочную.

Вопрос 10. Сделать оценку двигателя, укажите преимущества и недостатки двигателя параллельного возбуждения.

Вопрос 13:Где используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором?

Ответ 13:

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором используются в электроприводе (с регулированием скорости оборотов), транспортерах, в подъемных механизмах, вентиляторных установках, компрессорах, нагнетающих (жидкостных) насосах, различных мешалках(бетон, тесто), шаровые мельницы, дробильные установки, пилорамы, привод станков.

Контрольные вопросы для тестирования

Что называют машиной переменного тока?

Перечислите режимы работы машин переменного тока.

По каким показателям можно определить режим работы асинхронной машины?

Что называют электромагнитным моментом? Единицы измерения.

Как направлен вектор магнитной индукции катушки с током? Привести рисунок.

Каким образом электрическая энергия потребляемая АД из сети преобразуется в механическую энергию вращения ротора?

Что называют числом пар полюсов машины?

Принцип действия однофазных АД (с пусковой обмоткой

Принцип действия однофазных (2-х обмоточных) АД с фазосдвигающим конденсатором. ?

Тема № 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цели работы: 1) ознакомиться с устройством и принципом действия, пуском в ход и способами регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения;

2) изучить основные характеристики двигателя и методику их снятия.

Работа выполняется на универсальном стенде (рис.47). В качестве нагрузки двигателя постоянного тока М 1 используется трехфазный асинхронный двигательМ 2, работающий в режиме динамического тормоза. Чтобы асинхронный двигатель функционировал как тормоз, его статорная обмотка питается постоянным током от мостового выпрямителя, включенного во вторичную цепь автотрансформатораТ . Вращая движок автотрансформатора, устанавливают ток тормозаи, тем самым, задают необходимый тормозной момент на валу двигателя. Для измерения тока тормоза используется амперметрРА 1. Автотрансформатор включается в сеть переменного тока выключателемQ 1.

В цепь якоря исследуемого двигателя М 1 включен пусковой реостат

, в цепь обмотки возбуждения - регулировочный реостати амперметрРА 3, измеряющий ток возбуждения. Двигатель включается в сеть постоянного тока выключателемQ 2 . Напряжение сетиU измеряется вольтметромPV , а ток двигателя- амперметромРА 4.

Электрическая цепь стенда представлена на рис. 46. Частота вращения двигателя измеряется тахометром, не показанном на схеме. Шкала данного прибора отградуирована в об/мин (с коэффициентом 2/3).

Контрольные вопросы

Вопрос 1.Объяснить устройство и принцип действия двигателя параллельного возбуждения.

Ответ1: Двигатель постоянного тока служит для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую энергию. Двигатель параллельного возбуждения, состоит из двух основных частей: неподвижной - статора и вращающейся – ротора. Конструкция и электрическая схема соединения представлена на рис.48 и рис.49 соответственно.

Статор представляет собой стальной корпус – станину, на внутренней цилиндрической поверхности которого укреплены сердечники полюсов с полюсными наконечниками. На сердечники надеты катушки, составляющие обмотку возбуждения, подключенную к источнику постоянного тока. Обмотка возбуждения расположена на главных (основных) полюсах и создает основной магнитный поток двигателя. Кроме главных полюсов на станине могут быть дополнительные полюса, предназначенные для улучшения коммутации.

Ротор состоит из якоря и коллектора, которые крепятся на одном валу и в механическом отношении составляют одно целое. Якорь представляет собой цилиндрический сердечник, собранный из листов электротехнической стали для снижения магнитных потерь. В его пазах уложена обмотка, выполненная из отдельных секций соединенных между собой и с коллекторными пластинами.

Коллектор представляет собой цилиндр, составленный из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга и от вала якоря. На коллектор накладываются неподвижные графитовые (медно-графитовые) щетки, посредством которых осуществляется соединение обмотки якоря с источником постоянного тока. Коллектор и щетки предназначены для изменения направления тока в проводниках обмотки якоря при их переходе из зоны магнитного полюса одной полярности (например, северного полюса) в зону полюса другой полярности – (южного полюса). Благодаря этому сохраняется неизменным направление вращения якоря.

При подключении двигателя к источнику постоянного тока в обмотках возбуждения и якоря появляются токи (и) В результате взаимодействия тока якоря с магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения, возникает сила Ампера и, соответственно, электромагнитный момент вращения:

где

- коэффициент, зависящий от конструктивных параметров двигателя;- ток якоря;

- магнитный поток машины.

Полезный вращающий момент на валу двигателя М меньше электромагнитного момента на величину потерь холостого хода

, обусловленного механическими и магнитными потерями.

В установившемся режиме момент вращения равен тормозному моменту

При вращении якоря его проводники пересекают магнитное поле и в них наводится ЭДС

, где- частота вращения якоря;- величина постоянная для данной машины.

Так как ЭДС направлена против тока якоря, то ее называют противо-ЭДС.

Сегодня область применения электродвигателей весьма обширна, и одним из самых популярных и используемых типов двигателя является асинхронный электрический двигатель. Но и сам асинхронный электродвигатель делится на два вида:

с короткозамкнутой обмоткой ротора (короткозамкнутый ротор), фазным ротором;
двигатель Шраге-Рихтера (с питанием со стороны ротора).

Применение асинхронных электродвигателей

Асинхронные двигатели могут работать в двух режимах работы: в качестве генератора и в качестве электродвигателя. Это показывает, что они могут использоваться в качестве источника электрического тока в автономных передвижных источниках электроэнергии.

Применение асинхронных двигателей в качестве тяговой силы более обширно и затрагивает многие области жизнедеятельности человека. Они нашли широкое применение, как в бытовых электроприборах малой мощности, так и в технологическом оборудовании предприятий и сельском хозяйстве.

Виды основных неисправностей, их диагностика и необходимый ремонт асинхронного электродвигателя

Не смотря на то, что асинхронные электродвигатели обладают высокой надежностью и низкой себестоимостью изготовления, что и обусловило их популярность, они, тем не менее, выходят из строя. Некоторые неисправности электродвигателей можно диагностировать только на специализированном оборудовании и требуют ремонта в условиях завода по производству и ремонту электродвигателей. Однако, есть неисправности, которые можно диагностировать самостоятельно и устранение которых возможно в условиях вашего производства.

Одной из таких неисправностей является то, что электродвигатель при запуске не набирает нормальную скорость или же не вращается. Причины этой неисправности могут иметь электрическую или механическую природу. К электрическим причинам относится внутренний обрыв в обмотке ротора или статора, нарушение соединений в пусковой аппаратуре или обрыв в питающей сети. Если произошел обрыв внутренних обмоток двигателя, в случае соединения их по схеме «треугольник», то необходимо вначале их разомкнуть. После этого, при помощи мегаомметра определяется фаза, в которой произошел обрыв. После определения обрыва, обмотку электродвигателя перематывают заново и вновь собирают и устанавливают на место.

Понижение напряжения в сети, плохие контакты в обмотке ротора или большое сопротивление в цепи ротора электродвигателя с фазным ротором приводит к тому, что скорость вращения электродвигателя при полной нагрузке оказывается ниже номинальной. Плохие контакты в обмотке выявляются при помощи подачи напряжения (20 -25% от номинального) в статор электродвигателя. При этом, заторможенный ротор проворачивается вручную и проверяется сила тока во всех фазах статора. В исправном роторе, сила тока во всех положениях одинакова. В том случае, если в пайке лобовых частей нарушен контакт, то будет отмечаться падение напряжения. Максимально допустимая разница в показаниях не должна превышать 10%.

Разворачивание электродвигателя при разомкнутой цепи фазного ротора. Причиной подобной неисправности является короткое замыкание в обмотке ротора. Данная неисправность внимательным внешним осмотром, а также измерением сопротивления изоляции обмотки ротора. В том случае, если осмотр не дает результатов, то она определяется при помощи определения неравномерного нагрева обмотки ротора. При этом ротор затормаживается, а к статору подводится пониженное напряжение.

Равномерный нагрев электродвигателя выше допустимой нормы возникает из-за длительной перегрузки и ухудшения работы системы охлаждения. Эта неисправность приводит к преждевременному износу изоляции обмоток.

Местный нагрев обмотки статора возникает из-за замыкания обмотки на корпус в 2 местах, ошибочного соединения катушек в какой-либо фазе, замыкания между 2 фазами или короткого замыкания между витками обмотки в одной из фаз обмотки статора. Диагностировать данную неисправность можно при помощи уменьшения скорости вращения электродвигателя, сильного гудения или запаха перегретой изоляции. Определение поврежденной обмотки производится при помощи измерения сопротивления (поврежденная фаза имеет меньшее сопротивление), или при помощи измерения силы тока при подводе пониженного напряжения.

При соединении обмоток по схеме «звезда», сила тока в поврежденной фазе будет выше, нежели в остальных. В случае использования «треугольника», линейный ток в исправных проводах будет иметь более высокое значение.

Выгорание или оплавление стали, возникающие при коротком замыкании обмотке статора, замыкании стальных листов из-за касания статора о ротор или из-за разрушения изоляции приводит к местному нагреву активной стали ротора. В этом случае, появляется дым, запах гари, искры, усиливается гудения двигателя. Данная неисправность возникает из-за износа или неправильной установки подшипников, сильной вибрации или одностороннего притяжения ротора к статору (витковые замыкания в обмотке статора).

В настоящее время практически все электроприводы представляют собой нерегулируемые приводы с асинхронными двигателями. Они нашли широкое применение в теплоснабжении, водоснабжении, системах кондиционирования и вентиляции, компрессорных установках и других сферах. Благодаря плавному регулированию скорости вращения, в большинстве случаев можно отказаться от дросселей, вариаторов, редукторов и прочих регулирующих устройств, что существенно упрощает механическую систему, уменьшает расходы на ее эксплуатацию и повышает надежность.

Пуск двигателя, при подключении через частотный преобразователь , осуществляется плавно, без ударов и пусковых токов, благодаря чему уменьшается нагрузка на механизмы и двигатель, увеличивая срок их эксплуатации. Использование регулируемого электропривода дает возможность сэкономить до восьмидесяти процентов электроэнергии. Такая экономия достигается благодаря исключению непроизводительных затрат в регулирующих устройствах. В системах водоснабжения такое регулирование позволяет сэкономить не только электроэнергию, но и воду, а также уменьшить число аварий из-за повреждения трубопроводов.

Наиболее успешно частотные преобразователи используются в насосах дополнительной подкачки в системах тепло- и водоснабжения. Такие системы отличаются неравномерностью водопотребления в зависимости от времени года, дня недели и времени суток. При постоянном количестве подаваемой воды в период ее повышенного разбора напор значительно ослабевает, а при снижении расхода в магистрали происходит повышение давления, что не только ведет к потерям воды, но и увеличивает риск разрыва трубопровода. Использование частотного преобразователя позволяет регулировать подачу воды двумя способами – либо в соответствии с определенным графиком, либо с учетом реального расхода воды – это позволяет определить датчик давления или уровнемер . Регулируемое водоснабжение позволяет наполовину снизить расходы на электроэнергию, существенно снизить расход тепла и воды.

Точное регулирование скорости вращения необходимо в процессах производства полимерных нитей, бумаги, проволоки, стеклоткани. Использование частотного преобразователя в подобных процессах дает возможность получить продукцию высокого качества, повысить производительность, исключить обрывы, при этом материал при намотке будет иметь равное натяжение по всей толщине рулона. Если технологический процесс требует перемещения продукции с постоянной скоростью, используются несколько частотных преобразователей, плавный пуск и остановка, бесступенчатое изменение скорости.