ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Основные элементы трехфазного электродвигателя (рис. 4): подвижная часть - сердечник статора 8 и подвижная часть - ротор 9.

Корпус статора б состоит из цилиндрической станины, изготовленной из чугунного или алюминиевого литья, внутрь которой запрессован стальной сердечник-магнитоповод. Для уменьшения

потерь на вихревые токи сердечник набирают из отдельных листов Электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм, изолированных друг от друга тонким слоем специального лака. По внутренней окружности листов сердечника равномерно проштамповывают пазы. В собранном сердечнике они образуют продольные пазы, в которые укладываются обмотки. Концы обмоток статора выводят на щиток зажимов J. Ротор 9 асинхронного двигателя состоит из сердечника, также набранного из листовой электротехнической стали. Внутрь сердечника запрессовывают вал / электрического двигателя, а в пазы по наружному периметру укладывают обмотку.

Рис. 4. Электродвигатель 4А100СУ1:

1-вал ротора; 2 - подшипник; 3 - подшипниковый щит; 4 - катушка; 5 - выводная коробка щитка зажимов; 6 - корпус статора; 7 - грузовой винт; 8 - сердечиик статора; 9 - ротор; 10 - вентилятор: 11 - кожух вентилятора

В зависимости от типа роторной обмотки различают два основных исполнения асинхронных двигателей: с короткозамкну-тым и фазными роторами. В короткозамкнутом роторе обмотка состоит из медных или латунных стержней, вложенных в неизолированные пазы сердечника. На торцевых сторонах ротора стержни замыкаются медными кольцами. Обмотки ротора также выполняют путем заливки пазов алюминием. Одновременно отливают и короткозамыкающие кольца с крьиьчаткой для вентиляции. У двигателя с фазным ротором в пазы ротора укладьшают трехфазную обмотку, которую соединяют в звезду . Три свободных конца обмотки припаивают к трем кольцам, установленным на валу и изолированным как от вала, так и между собой. Посредством щеток обмотка ротора соединяется с пусковым реостатом, который ограничивает силу тока при пуске электрического двигателя.

При подключении обмотки статора к трехфазной сети в ней возникает вращающееся поле.

Скорость вращения магнитного поля, зависящая от частоты переменного тока и числа полюсов, называется синхронной скоростью электродвигателя (п^., мин^). Ее определяют по следую-

щей формуле:

где f - частота трехфазного тока;

Р - число пар полюсов обмотки статора.

Вращающееся магнитное поле, пересекая проводники обмотки ротора, индуктирует в них ЭДС. В обмотке ротора возникают токи. Взаимодействуя с вращающимся полем, они создают электромагнитные силы, увлекающие ротор в направлении вращения поля. Ротор начинает вращаться со скоростью несколько меньшей, чем скорость вращения поля, поэтому она называется асинхронной скоростью. Отставание скорости вращения ротора от скорости вращающегося магю1тного поля обмотки статора на-

зывается скольжением электрического двигателя. Скольжение нормальных асинхронных двигателей обычно находится в пределах от 1,5 до 7 %.

Номинальное скольжение (S ) вычисляют по формуле

где п„ - номинальная скорость вращения; - синхронная скорость вращения.

Номинальный вращающий момент двигателя (М„, И м) при рабочем соединении обмоток, номинальном напряжении, номинальной частоте определяют по формуле

9555 Р„

где Р„ - номинальная мощность двигателя; п„ - номинальная скорость вращения.

Зависимость вращающего момента, создаваемого двигателем на валу, от величины скольжения нли от скорости вращения называют рабочей или механической характеристикой двигателя.

В момент пуска двигателя, пока ротор еще неподвижен (п==0), наблюдается наибольшее скольжение (S,= l). В этот момент обмотка ротора имеет наименьшее индуктивное сопротивление, и поэтому возникает наибольший ток. Момент на валу ротора равен пусковому моменту (М„у^). С увеличением скорости вращения возрастает индуктивное сопротивление обмотки ротора, ток уменьшается. При некоторой величине скольжения S= вращающий момент достигает максимального момента

Изменение момента (механическая характеристика) двигателя с короткозамкнутым ротором можно определить по фор-

м

S, S 71

где & - текущее значение скольжения;

\ - критическое значение скольжения.

Выбор электродвигателя. При выборе электродвигателя учитывают:

соответствие механической характеристики электродвигателя машине (приводу); соответствие значений скольжения, отношений пускового и максимального моментов к номинальному, а также устойчивость работы электродвигателя при отклонениях напряжения в допустимых пределах;

максимальное использование мощности электродвигателя в процессе работы;

соответствие конструкщш электродвигателя условиям окружающей среды в зависимости от способа и места установки;

обеспечение необходимых условий обслуживания электродвигателя.

Исходя из этих требований предусматривают проверку электродвигателя по нагреву, мощности, перегрузочной способности, пусковому моменту.

Проверка электродвигателя по нагреву. В зависимости от продолжительности и характера нагрузки электродвигателя режимы его работы подразделяются на продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный и перемежающийся при постоянной и переменной нагрузке.

Продолжительный номинальный режим характеризуется длительной работой двигателя с постоянной нагрузкой, причем рабочий период настолько велик, что превышение температуры лобовых частей достигает допустимого значения.

Кратковременный номинальный режим характеризуется чередованием периодов работы и остановки. За период работы электродвигатель не успевает нагреться до температуры выше допустимой, а за период остановки охлаждается до температуры окружающей среды. В таком режиме электродвигатели выпускаются для работы продолжительностью включения (ПВ) 10, 30, 60, 90 мпн.

Повторно-кратковременный номинальный режим работы электродвигателя характеризуется чередованием периодов нагрузки продолжительностью 10 мин с остановками. В таком режиме работают электродвигатели, имеющие продолжительность включения 15, 25, 40, 60 %.

При перемежающемся нош1нальном режиме кратковременные рабочие периоды чередуются с периодами холостого хода. В таком режиме работают электродвигатели с продолжительностью нагрузки (ПН) 15, 25, 40, 60 % при принятой продолжительности одного цикла 10 мин.

Проверка мощности электродвигателя. При продолжительном режиме и постоянной нагрузке механизма (Р„ех) мощность электродвигателя (Р^ кВт) проверяют с учетом КПД механизь5а

и промежуточных передач Т1 :

При продолжительной переменной нагрузке мощность механизмов определяют по методу эквивалентных величин (мощности, току, моменту).

По значениям мощности отдельных участков графика нагрузки определяют эквивалентную мощность (Рд, кВт):

l-bP2t2-b...-bPt

где Pi, Р2...Р0 - мощности на участках рабочего цикла, кВт; ti, t2...t - длительность нагрузки участков, \ган; 1ц - продолжительность работы, мин. Проверка электродвигателя по перегрузочной способности. Номинальная мощность электродвигателя (Р, кВт) должна удовлетворять условию

р

К.

где Pjijj,;- максимальное значение мощности приводной машины, кВт;

К„ - перегрузочная способность двигателя с учетом возможного снижения напряжения.

Допустимое снижение напряжения, в частности в момент пуска асинхронного электродвигателя, расположенного вблизи подстанции, составляет 20 %, поэтому

(и„) М - ( 380 ) М М

и - текущее напряжение. В; где и„ - номинальное напряжение, В; макс ~ максимальный момент; М„ - номинальный момент.

Проверка электродвигателя по пусковому моменту. Пусковой вращающий момент двигателя (М„у^., Н м), момент вращения его при неподвижном роторе, номинальном напряжении, номинальной частоте в рабочем соединении обмоток определяют по формуле

9555Р„

где К„ - кратность пускового момента двигателя.

Номинальный момент электродвигателя должен удовлетворять условию

П, ДОП

где - момент сопротивления рабочей машины при трогании (метод

его определения - использование рычага и груза (Q, 1); К„ д„ - кратность пускового момента с учетом возможного снижения напряжения.

Момент при трогании не должен превышать /з М^ При пуске двигателя допускается снижение напряжения на его зажимах до 40 % (в сети малой мощности), в этом случае

где и - напряжение на зажимах электродвигателя при пуске, В; и„ - номинальное напряжение сети, В;

-- кратность пускового момента.

Потерю напряжения при пуске электродвигателя определяют по формуле

где - полное сопротивление короткого замыкания трансформатора. Ом;

- полное сопротивление соединительной линии. Ом;

- полное сопротивление короткого замыкания двигателя, Ом.

Полное сопротивление короткого замыкания трансформатора (Zjp, Ом) рассчитывают по формуле

100 1ф

где Чф - номинальное фазное напряжение низковольтной обмотки. В; е^ - напряжение короткого замыкания трансформатора, % (в среднем е^= 5,5 %); 1ф - номинальный фазный ток трансформатора, А.

Полные сопротивления воздушных линий низкого напряжения (Zjp Ом/км) определяют в соответствии с маркой провода, марка

провода М-10 М-16 М-25 А-16 А-25 А-35 ПСО-5 ПС-25 ПС-35 сопротивление 1,88 1,27 0,84 2,4 1,34 1,0 17,7 6,7 5,4

Полное сопротивление двигателя (Zдз, Ом) определяют по формуле

Z -

где К„ - кратность пускового тока электродвигателя.

ПУСК ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В ОДНОФАЗНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Асинхронный трехфазный двигатель можно использовать в качестве однофазного. В этом возникает необходимость когда отсутствует трехфазная сеть. При работе от однофазной сети трехфазный электродвигатель может развивать мощность, равную 50 % его мощности в трехфазном режиме.

Для включения трехфазного асинхронного двигателя в однофазное напряжение используют специальные схемы с конденсаторами или резисторами.

При применении конденсаторов трехфазный двигатель включают с применением пускового (С„) и рабочего (Ср) конденсаторов по схеме, приведенной на рисунке 5, а к б.

Расчетную емкость конденсаторов определяют по формулам

Ср = (2740-2800)-jj ;

С„ = (2,5-3) Ср,

где 1 - номинальный ток двигателя; и„ - напряжение сети.

Для пуска электродвигателей используют бумажно-масляные конденсаторы типа МБГО, МБГП, КБГ, МБГЧ и электролитические.

При использовании резисторов для двигателей мощностью до 7,5 кВт применяют схе.мы включения, приведенные на рисунке 5, в и г.

Величину сопротивления резистора (R, Ом) для двигателей мощностью до 7,5 кВт определяют по таблице 27, для других по формуле

Пн cos <р„ 76

РП \ %

Рис. 5. Схемы включения трехфазного асинхронного двигателя в однофазное напряжение:

я, б-варианты с конденсатором; в, г-варианты с резистором