Общие сведения. Монтаж электродвигателей

Лекция 11

Монтаж электродвигателей

 

Вопросы:

Общие сведения

Подготовительные работы

Сборка и установка электродвигателей

Центровка валов

Подключение проводов питания и заземление двигателей

Включение электродвигателя в эксплуатацию.

 

Общие сведения

Машины, совершающие преобразование механической энергии в электрическую или обратное преобразование, называют электри­ческими. От других электромеханических преобразователей они от­личаются тем, что в них, за редким исключением, непрерывное пре­образование тока однонаправленное.

Электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую, носит название генератор.

Электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую, называется двигателем.

По роду тока различают машины постоянного и переменного тока.

По способу возбуждения машины постоянного тока могут быть параллельного, последовательного или смешанного возбуждения, а машины переменного тока - синхронными, асинхронными, коллек­торными и вентильными.

В общепромышленных установках преимущественное применение имеют машины переменного тока: синхронные - в качестве электроге­нераторов, асинхронные - в качестве электродвигателей. Машины по­стоянного тока обычно предназначаются для специальных установок.

Синхронной называется машина переменного тока (рис. 1), ротор которой вращается с частотой, равной частоте вращающегося магнитного поля, созданного обмоткой статора, вклю­ченной в электрическую сеть. Частота вращения синхронной маши­ны в установившемся режиме не зависит от ее нагрузки и определя­ется частотой тока f в обмотке статора и числом пар полюсов р ма­шины: п = 60f / р. В станину машины запрессован сердечник 1 статора, в пазах которого уложена трехфазная обмотка 2. В расточке сердеч­ника статора размещен ротор. На валу ротора укреплены полюса 3 с обмотками возбуждения. Питание к обмоткам возбуждения подво­дится с помощью щеток, скользящих по кольцам 4, изолированным от вала и друг от друга. Вал опирается на подшипники, расположен­ные в подшипниковых щитах 5.

Рис. 1. Устройство синх­ронной машины:

1 - сердечник статора; 2 - обмот­ка статора; 3 - полюс ротора; 4 - контактные кольца; 5 - под­шипниковый щит; б- подшипник (корпус); 7 - вал; 8 - станина

Для работы в качестве генератора достаточно подать постоянный ток в обмотки возбуждения и вращать вал от первичного двига­теля с определенной частотой вращения п.

Для работы в качестве двигателя необходимо подключить обмотку статора к трехфазной сети.

При этом ротор придет во вращение и постепенно достигнет частоты вращения, близкой к частоте враще­ния поля статора. Далее необходимо подать постоянный ток в обмотку возбуждения. При этом произойдет сцепление полей рото­ра и статора, после чего частота вращения ротора станет неизменной и соответствующей частоте тока сети.

Синхронные машины выпускают с двумя конструктивными мо­дификациями роторов (явнополюсные и неявнополюсные).

Асинхронным называется электрический двигатель переменно­го тока, частота вращения п₂ ротора которого меньше частоты п_х вра­щающегося поля статора. Величина отставания

выражается в процентах и называется скольжением.

Устройство статора асинхронного двигателя не отличается от уст­ройства якорей синхронных машин, описание которых приводилось ранее. В отличие от синхронных машин воздушный зазор асинхрон­ного двигателя должен быть предельно малым. Это необходимо, в ча­стности, для уменьшения реактивной мощности, потребляемой дви­гателем из сети.

Устройство ротора асинхронного двигателя принци­пиально отличается от устройства роторов синхронных машин. По типу ротора асинхронные двигатели разделяются на двигате­ли с короткозамкнутым и фазным роторами.

Пакеты сердечника ротора прессуются, при этом насажи­вают либо непосредственно на вал, либо на сварную или литую втулку (в крупных двигателях). При прес­совке сердечников с литыми алюминиевыми обмотками пазы заливают жидким алюминием при одновременном сжатии па­кета сердечника прессом. После кристаллизации и охлаждения ме­талла обмотки короткозамыкающие кольца становятся также и прес­сующими. Посадка сердечника на вал осуществляется с натягом на его рифленую поверхность.

Фазные обмотки ротора выполняют по тем же схемам, что и об­мотки статора. Применяют двухслойные катушечные петлевые и стерж­невые волновые обмотки. Число витков в катушках обмоток статора и ротора асинхронной машины не зависит друг от друга, так как об­мотки ротора к сети не присоединяются и их напряжение может изменяться в широких пределах. Стержневые обмотки ротора крупных машин выполняют с одновитковыми катушками. Роторные обмотки двига­телей от 3 кВт делают мягкими всыпными из провода круглого сече­ния, при мощности 3-10 кВт - жесткими катушечными из провода прямоугольного сечения или стержневыми из голой шинной меди. При мощности свыше 100 кВт роторные обмотки делают только стер­жневыми.

Три фазные обмотки концами соединяются между собой, обра­зуя звезду, а начала обмоток сквозь полный конец вала выводятся к контактным кольцам. На контактные кольца наложе­ны щетки, позволяющие присоединить к фазным обмоткам внешние цепи управления. Ввод их в коробку щеточного устройства осуще­ствляется через сальник.

Короткозамкнутые обмотки ротора выполняют по типу «бели­чья клетка» из стержней различного сечения. Увеличение попереч­ного сечения стержней короткозамкнутых обмоток в глубину спо­собствует улучшению пусковых характеристик двигателей.

Принципиальными отличиями машины постоянного тока от син­хронной являются механическое выпрямление тока с помощью кол­лектора и процессы коммутации тока. Коллектор обеспечивает выпрямление тока в режиме генератора и обратное его преобразование в режиме двигателя, так как в обмот­ке якоря протекает переменный ток, а во внешней цепи машины за щетками - постоянный. Коммутация представляет собой процесс переключения щеткой секции обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую с промежуточным замыканием секции накоротко и изменением направления тока в ней.

Конструктивные исполнения электрических машин отличают­ся креплением к основаниям, подшипниками, системами охлаж­дения, защитой от воздействия окружающей среды, а также спо­собами компоновки.

По устройству узлов крепления машин к основаниям:

Л1101 - на лапах с двумя подшипниковыми щитами; М202 - то же, но с фланцем на одном щите; М301 — с фланцем, имеющим цен­трирующую заточку; М601 - на лапах с двумя подшипниковыми щитами и одним стояковым подшипником; М602 - то же, что и М601, но с двумя стояковыми подшипниками; М701 - на лапах с одним стояковым подшипником (без подшипниковых щитов); М732 — на лапах с двумя стояковыми подшипниками и др.

По степени защиты от окружающей среды:

IP00 - открытая; IP10, IP20 - защищенная от прикосновения и попадания внутрь посторонних предметов; IP01 - каплезащищенная; IP44 - брызгозащищенная; IP55 -защищенная от водяных струй и вредных отложений пыли, а также некоторые их комбинации; для работы в особых условиях выпускают машины взрывозащищенные, в тропическом исполнении, морозостойкие и др.

По способам воздушного охлаждения (вентиляции):

естественное (без вентиляторов); искусственное (с собственны­ми и внешними автономными вентиляторами).

В технике находят применение два типа подшипников, различающихся видом трения: подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипники качения - это два стальных коль­ца различного диаметра, расположенные концентрически, между которыми равномерно по окружности размещаются тела ка­чения. Внутреннее кольцо подшипника устанавливают на вал с натягом, а наружное кольцо более свободно - в расточку щита. По воспринимаемой нагрузке различают радиальные, упорные и радиально-упорные подшипники. В зависимости от величины на­грузки форма тел качения может быть шариковой, цилиндрической, игольчатой. Подшипники со сферическими телами качения назы­ваются шариковыми, а с цилиндрическими и конусными - роли­ковыми. Для смазки подшипников качения применяют консистентные (нежидкие) составы, которые не требуют сложных уплотнений и ча­стой замены.

Подшипник скольжения представляет собой гладкую изнутри втулку (вкладыш)из антифрикционного состава - брон­зы, баббита (сплав на основе олова или свинца с добавкой сурьмы и меди). Во вкладыш устанавливают вал. Смазкой подшипников скольжения служат жидкие смазочные масла.