Ремонт та обслуговування електроустаткування

 

Зміст


1. Вступ

1.1 Історія та перспективи розвитку електроприладобудування

2. Основна частина

2.1 Призначення та коротка характеристика силового електроустаткування верстату

2.2 Схема електрична принципова верстату та порядок її дії

2.3 Призначення, будова, монтаж та технічне обслуговування силового електроустаткування

2.4 Основні пошкодження силового електроустаткування та їх усунення

3. Розрахункова частина

3.1 Розрахунок електродвигуна

3.2 Розрахунок трансформатора

4. Заключна частина

4.1 Діяелектричного струму на організм людини

Список використаної літератури


1. Вступ


1.1 Історія та перспективи розвитку електроприладобудування


Принцип дії перших електричних приладів був заснований на відхилення магнітної стрілки електричним струмом. Однак такі прилади були по суті лише індикаторами струму.

Першим індикатором електричного струму був мультиплікатор І. X. Швейггера, створений в 1820 т. Він представляв собою рамку, що складається з декількох витків дроту, всередині якої містилася магнітна стрілка. Досліди показали, що збільшення числа витків котушки підсилює дію струму на стрілку. Однак внаслідок впливу земного магнетизму на магнітну стрілку мультиплікатора його свідчення були неточними.

У 1821 р. була знайдена (ампер) можливість усунення впливу земного магнетизму за допомогою астатичними пари, що представляє собою дві магнітні стрілки, укріплені на загальній осі і розташовані паралельно один одному, причому полюси стрілок звернені в різні боки.

У 1825 р. італійський фізик Л. нобілі скомбінував астатичними пару з мультиплікатором і влаштував більш чутливий прилад. Для практичних вимірювань потрібні були прилади з безпосереднім відліком, заздалегідь проградуювання, за якими можна було б відраховувати вимірювані величини.

Цілком зрозуміло, що спочатку найбільша потреба виникала в безпосередньому вимірі величини, струму, що протікає по провіднику. Першим кроком у цьому напрямку було створення стрілочних приладів, в яких синус або тангенс кута відхилення стрілки був пропорційний величині струму. Такі прилади називалися відповідно синус-гальванометра і тангенс-гальванометра.

У 30-х роках XIX ст. широке поширення одержав тангенс-гальванометр професора Гельсінгфорского університету І. Нервандера. Однак безпосереднє визначення вимірюваної величини за допомогою такого приладу було важким. Необхідно було отградуювати прилад.

Перша спроба отградуювати гальванометр була зроблена в 1839 р. Б.С. Якобі. Включивши гальванометр послідовно в один ланцюг з вольтаметром, Якобі зміг встановити залежність між величиною струму, яка визначається за допомогою електролізу, і відхиленням магнітної стрілки гальванометра.

Таким чином, було встановлено поняття про градуйованою на величину струму гальванометра і введено метод градуювання, що одержав широке поширення.

Велике значення для розвитку електроприладобудування мало створення електромагніта (1825 р., У. Стерджен). Починаючи з другої чверті XIX ст., Електромагніти стали широко використовуватися в різних електричних приладах і пристроях.

Наявність у розпорядженні фізиків і електротехніків таких пристроїв і деталей, як електромагніт, реле, астатичними пара, дзеркальна шкала, пружини для створення протидіє моменту, дозволяло перейти до побудови більш досконалих електровимірювальних пристроїв. Вже в першій половині XIX ст. створюються більш чутливі і точні Гальванометри, електродінамометр, статичний гальванометр і т.п.

Успіхи в галузі теоретичних та експериментальних досліджень привели до відкриття нових методів електричних і магнітних вимірювань. До них відносяться розробка балістичного методу вимірювань (Е. X. Ленц, 1832 р.), компенсаційного методу (І. Поггендорф, 1841 р.), містково вимірювальної схеми (Ч. Уітстон, 1843 р.) та ін.

Балістичний метод заснований на вимірюванні за допомогою балістичного гальванометра імпульсів кількості електрики, наведених при зміні потокозчеплення в витках котушки, включеної в ланцюг гальванометра.

Балістичний гальванометр відрізняється від звичайного дзеркального гальванометра значно більшим моментом інерції рухомої частини приладу, що забезпечує рух його рамки після припинення струму в ній.

Основи теорії балістичного гальванометра були розроблені Ленц.

Дія наведеного струму розглядалося як миттєвий удар (звідси походить назва приладу: баллісти-давньогрецьке метальна знаряддя), під впливом якого стрілка мультиплікатора відхиляється з певною швидкістю, причому ця швидкість пропорційна sin а / 2, де а - кут найбільшого відхилення стрілки.

Компенсаційний метод вимірювань значно підвищує точність вимірювань. Основною перевагою цього методу є те, що вимірювання проводиться при повній компенсації струмів в окремих гілках, коли через індикатор струм не проходить (нульове показання).

Будова і принцип роботи основних електровимірювальних приладів

В залежності від того, яке фізичне явище використовується в даному приладі для вимірювання, електровимірювальні прилади поділяються на системи. Розрізняють такі основні системи електровимірювальних приладів.

Магнітоелектрична система

Принцип дії приладів магнітоелектричної системи ґрунтується на дії магнітного поля постійного магніту на рухому котушку, по якій протікає струм, величину якого необхідно виміряти. Схема будови такого приладу приведена на мал. 1.1.


Мал. 1.1. (Магнітоелектрична система)


Магнітне поле створюється сильним постійним магнітом підковоподібної форми. До ніжок цього магніту прикріплені полюсні наконечники (N, S), які вгнутими циліндричними поверхнями обернені один до одного. Між цими наконечниками нерухомо закріплено залізний циліндр дещо меншого радіуса. Цей циліндр служить магнітопроводом, і тим самим зменшує втрати магнітного поля між полюсними наконечниками.

У невеликому повітряному щілині між залізним циліндром і полюсними наконечниками може вільно обертатися на осі котушка 2, яка охоплює залізний циліндр. Котушка складається з алюмінієвого каркаса.

Система прямокутної форми, на якому намотана тонка дротина. На осі котушки закріплена стрілка 4, кінець якої переміщується над шкалою з поділками. Взаємодія струму, що проходить по обмотці котушки, і магнітного поля в повітряній щілині зумовлює виникнення обертового моменту, під дією якого котушка намагається обертатися на осі. Момент протидії створюють дві спіральні пружини 3, які закручені в протилежні сторони і одночасно служать для підведення струму. При пропусканні постійного струму через котушку, за рахунок взаємодії струму з магнітним полем магніту котушка буде обертатись навколо осі до тих пір, поки момент протидії пружин, який зростає із збільшенням кута повороту котушки, не стане рівним обертовому моменту. Оскільки момент протидії пружин пропорційний до кута закручування, то кут відхилення котушки і зєднаної з нею стрілки буде пропорційний силі струму, що протікає по котушці.

Лінійна залежність між струмом і кутом відхилення стрілки дає можливість зробити шкалу приладу рівномірною. Через те, що каркас рухомої котушки виготовлений з алюмінію, тобто, з провідника, то при русі в магнітному полі індукційні струми, що виникають у ньому створюють гальмівний момент, який обумовлює швидке заспокоєння стрілки.

Прилади магнітоелектричної системи використовують для вимірювань тільки у колах постійного струму. Постійний струм необхідно пропускати через котушку в одному визначеному напрямі. Прилади, які мають такі властивості, називаються поляризованими і мають на своїх затискачах позначення "+" і "-". Якщо дивитися на прилад зі сторони шкали, то знак "+" ставиться біля правого затискача (клеми). При вмиканні приладу в коло до цього затискача підводять провідник від додатного затискача джерела струму. Ця вимога не стосується приладів, в які мають нульову поділку посередині шкали.

До переваг приладів магнітоелектричної системи відносяться:

·висока чутливість і точність показів;

·нечутливість до зовнішніх магнітних полів;

·мале споживання енергії;

·рівномірність шкали;

·періодичність (стрілка швидко встановлюється на певній поділці шкали практично без коливань).

До недоліків приладів цієї системи можна віднести:

·можливість проводити вимірювання тільки в колі постійного струму;

·чутливість до перевантажень.

Електромагнітна система

Принцип дії приладів електромагнітної системи заснований на взаємодії магнітного поля котушки, по якій протікає вимірювальний струм, і залізного осердя, яке є одночасно рухомою частиною. На рис. 1.2 приведена конструкція приладу цієї системи, яка найчастіше зустрічається.


електроустаткування верстат ремонт трансформатор

Мал. 1.2. (Електромагнітна система)


Струм, який необхідно виміряти, проходить по котушки 1, що має плоску форму з вузькою щілиною. Залізне осердя 2, яке має форму еліпса, закріплене ексцентрично на осі і може входити в щілину котушки, обертаючись навколо цієї осі. Під дією магнітного поля котушки осердя намагається розміститися так, щоб його поверхню перетинало як найбільше ліній індукції.

Із збільшенням сили струму в котушці 1 осердя 2 буде з більшою силою втягуватись в щілину котушки, і тим самим повертати на більший кут вісь, до якої прикріплена тоненька алюмінієва стрілка 3. Момент протидії створюється спіральною пружиною 4.

Прилади електромагнітної системи мають повітряний заспокоювач - циліндричну камеру, в якій рухається легкий алюмінієвий поршень. При обертанні осердя на поршень діє сила опору повітря, внаслідок чого коливання рухомої частини приладу швидко згасає.

Залізний сердечник 2 втягується в щілину котушки 1 тим сильніше, чим більша величина магнітного потоку всередині щілини і чим більша намагніченість самого осердя. В першому наближенні можна вважати, що і величина магнітного потоку всередині щілини, і намагніченість осердя пропорційні напруженості магнітного поля, яке створюється котушкою, а, значить, і силі струму в котушці. Отже, обертовий момент буде пропорційний квадрату сили струму, що протікає в котушці.

Оскільки при зміні напрямку струму в котушці міняється як напрям магнітного поля, так і полярність намагнічення осердя, то зміна напрямку струму не викличе зміни напрямку обертового моменту, що діє на рухому частину приладу. Отже, прилади електромагнітної системи можуть бути використані як при вимірюванні на постійному, так і на змінному струмах. Із-за квадратичної залежності обертового моменту від сили струму, шкала приладів даної системи є нерівномірною.

Переваги приладів електромагнітної системи:

·можливість проводити вимірювання як постійного, так і змінного струму;

·простота конструкції;

·механічна стійкість (міцність);

·витривалість до перевантажень.

Недоліки приладів даної системи:

·нерівномірність шкали;

·недостатня періодичність;

·дещо менша точність, порівняно з приладами магнітоелектричної системи;

·залежність показів від зовнішніх магнітних полів.

Електродинамічна система

Будову приладу електромагнітної системи видно із схематичного мал 1.3


Мал. 1.3. (Елеткродинамічна система)


Всередині нерухомо закріпленої котушки 1 може обертатись на осі рухома котушка 2, до якої жорстко прикріплена стрілка 4, що переміщається над шкалою 5. Момент протидії створюється двома спіральними пружинами 3, як і в приладах магнітоелектричної системи. Струм, який необхідно виміряти, проходить через обидві котушки. В результаті взаємодії магнітного поля нерухомої котушки 1 і струму в рухомій створюється обертовий момент, під впливом якого рухома котушка буде намагатись повернутися так, щоб площина її витків встановилась паралельно до площини.

витків нерухомої котушки, а їх магнітні поля співпадали б за напрямом. Цьому протидіють пружинки 3, внаслідок чого рухома котушка встановиться в такому положенні, коли обертовий момент буде дорівнювати протидіючому.

Котушки в приладах електродинамічної системи, в залежності від призначення, можуть бути зєднані між собою як паралельно, так і послідовно. Якщо котушки приладу зєднати паралельно, то такий прилад може бути використаний як амперметр. Якщо котушки зєднати послідовно і приєднати до них додатковий опір, то такий прилад може бути використаний як вольтметр.

При зміні напряму струму в обох котушках напрям обертового моменту не змінюється. Тому прилади електродинамічної системи можуть використовуватись як для вимірювань на постійному, так і на змінному струмах. Аперіодичність в цих приладах, аналогічно як і в електромагнітних, досягається при допомозі повітряного заспокоювача.


Мал. 1.4. (Схема вмикання ватметра)


При вимірюванні в електричному колі потужності, що споживається з електричної мережі, широко використовується електродинамічний ватметр. Схема вмикання ватметра в електричне коло приведена на рис 1.4

Він має дві котушки: нерухому 1-2 (рис.1.4), яка має невелике число витків з товстого дроту, і вмикається послідовно з тією ділянкою кола, в якій необхідно виміряти споживану потужність; і рухому котушку 3-4, яка має велику кількість витків з тонкого дроту, і розміщена на осі всередині нерухомої котушки. На цій же осі закріплена стрілка, поршень повітряного заспокоювача і дві спіральні пружинки, які служать для створення протидіючого моменту і підведення струму до рухомої котушки. Рухома котушка вмикається в електричне коло паралельно до цієї ділянки, де вимірюється споживана потужність. Для збільшення опору рухомої котушки послідовно з нею в приладі ввімкнено додатковий опір Rд.

В даному випадку сила взаємодії між котушками, а, значить, і кут обертання рухомої котушки пропорційні силі струму в нерухомій котушці і напрузі на затискачах рухомої котушки, тобто, пропорційні потужності, що споживається в електричному колі. Отже, відхилення рухомої частини приладу пропорційне потужності і тому шкалу приладу можна проградуювати у ватах. З цього також випливає, що на відміну від електродинамічних амперметрів і вольтметрів, ватметр цієї системи має рівномірну шкалу. Схема вмикання ватметра в електричне коло приведена на рис.4.

Переваги приладів електродинамічної системи:

·можливість проводити вимірювання у колах постійного струму і змінного струму;

·достатня точність.

Недоліки приладів електродинамічної системи:

·нерівномірність шкали амперметрів і вольтметрів цієї системи;

·чутливість до зовнішніх магнітних полів;

·велика чутливість до перевантажень;

·висока ціна цих приладів.


Мал. 1.5. (Електродинамічний прилад)


Електродинамічні амперметри і вольтметри використовуються, головним чином, як контрольні прилади при вимірюваннях у колах змінного струму. Для вимірювання постійного струму такі прилади використовувати недоцільно, оскільки вони дорожчі від магнітоелектричних і не мають в порівнянні з ними жодних переваг.

Є електродинамічні прилади, що складаються з трьох котушок (Рис. 1.5): двох нерухомих 1 і однієї рухомої 2, сполученої з легенькою алюмінієвою стрілкою 4. Котушка 2 обертається всередині двох нерухомих.

По котушках 1 проходить струм однакового напряму, а по рухомій 2 - у напрямі, перпендикулярному до згаданого. Чим більший іде струм, тим на більший кут повертається рухома котушка, розкручуючи спіральні пружинки 3, які створюють протидіючий момент. Ці ж пружинки за відсутності струму повертають рухому котушку і сполучену з нею стрілку у вихідне положення. Шкала цих приладів теж є нерівномірною.

Індукційна система


Мал. 1.6. (Індукційна система)


Будова приладів індукційної системи заснована на взаємодії струмів, що індукуються в рухомій частині приладу, з магнітними потоками нерухомих електромагнітів. Схематичне зображення такого приладу приведене на рис. 1.6.

Алюмінієвий диск А жорстко скріплений з віссю, на якій закріплена пружина В і стрілка С. Цей диск може переміщатися в повітряній щілині електромагніту D з обмоткою G. Частина поверхонь обох полюсів електромагніту прикривається мідними або алюмінієвими пластинками S, тобто, ці пластинки виконують роль електромагнітних екранів. Змінний струм, що проходить по обмотці котушки G, створює магнітний потік, який екранами розділяється на два потоки, зсунуті між собою за фазою на деякий кут. Внаслідок цього на диск буде діяти обертовий момент.

До індукційної системи відносяться електричні лічильники змінного струму. Використовуються також і ватметри цієї системи. Щодо амперметрів і вольтметрів індукційної системи, то вони мають дуже обмежене використання.


Мал. 1.7. (Індукційна система)


Електричний лічильник (рис.1.7) складається з двох електромагнітів 1 і 2, між полюсами яких може вільно обертатись алюмінієвий диск 4 (в електричних лічильниках протидіючий момент, що створюється спіральною пружиною, відсутній).

На осердя 1 електромагніту насаджено котушку з малою кількістю витків, виготовленою з товстого дроту. Цю котушку вмикають в коло електромережі послідовно з тією ділянкою кола, де необхідно виміряти витрачену електричну енергію. На електромагніт 2 насаджена ще одна котушка з великою кількістю витків з тонкого дроту, яку вмикають паралельно до вказаної ділянки кола. Коли пропускати змінний струм по цих котушках, утворюються два змінні магнітні потоки, які пронизують диск та індукують у ньому вихрові струми. Внаслідок взаємодії вихрових струмів з магнітними потоками електромагнітів диск починає обертатись. Магнітний потік котушки, ввімкненої послідовно, пропорційний величині струму I, а магнітний потік котушки, ввімкненої паралельно, пропорційний напрузі U. Оскільки обидва потоки діють на диск одночасно, тому швидкість його обертання в кожний момент часу пропорційна і величині струму I, і напрузі U, тобто, потужності P=IU. Кількість обертів диску пропорційна електричній енергії W=IUt, що споживається, і фіксується лічильним механізмом.

В приладах індукційної системи використовується електромагнітне заспокоєння, яке здійснюється за допомогою постійного магніту 3, між полюсами якого обертається диск. Індукційні стуми, що виникають при русі диска, створюють гальмуючий момент.

Відмінною особливістю приладів індукційної системи є те, що вони можуть використовуватися тільки при вимірюваннях у колах змінного струму. Крім цього, індукційними приладами можна користуватись тільки при цій частоті струму, для якої вони проградуйовані.

Електростатична система

Будова приладів цієї системи заснована на взаємодії двох або декількох електрично заряджених провідників. Під дією сил електростатичного поля рухомі провідники 2 переміщуються відносно нерухомих провідників 1 (рис.1.8).


Мал. 1.8. (Електростатична система)


Рухомі провідники жорстко закріплені на осі обертання, на якій закріплена стрілка 4, що переміщається над шкалою. Електростатичні прилади служать, як правило, вольтметрами для безпосереднього вимірювання високих напруг.

2. Основна частина


2.1 Призначення та коротка характеристика силового електроустаткування верстату


Універсальний токарно-гвинторізний верстат моделі 1К62 призначений для виконання різних токарних робіт, в тому числі для нарізання різьб метричних, дюймових, модульної, пидчевої та архимедовоїспіралей з кроком 3/8 та 7/16.


Мал. 2.1. (Конструктивні частини верстату 1К62)


Специфікація складових частин токарного верстата 1К62Бабка передня Огорожа патрона Патрон повідковий Каретка Огорожа Супорт Механізм відключення рукоятки ОхолодженняБабка задня Електрообладнання Станина Фартух Перемикання Моторна установка Коробка подач Шестерні змінні

Метричної з кроком в мм від 1 до 192

Гвинтової з числом ниток на 1" до 24 до 2

Модульні з кроком в мм від 0,5 до 48

Пітчеві в діаметральних пітчахвід 96 до 1

Технічна характеристика і жорсткість верстата дозволяють повністю виконувати можливості швидкоріжучого інструмента виготовленого з твердого сплаву при обробці гірських і кольорових металів.

На верстаті встановлені три трифазні короткозамкнених асинхронних електродвигуни та електронасос охолодження.

Електродвигун головного приводу М1

Для здійснення головного руху верстата служить асинхронний електродвигун з короткозамкненим ротором типу А61 - 4Ф2.

Характеристика електродвигуна:

Потужність 10 квт

Число обертань за хвилину 1450 об/хв

Напруга 220/380 в

Електронасос охолодження М2

Для подачі охолодженої рідини до інструменту служить електрона-сос типу ПА-22 навантажений продуктивністю 22 л / хв.

Характеристика електродвигуна насоса:

Потужність на валу, в КВт 1,12

Число обертів в хвилину:

при найменшому навантаженні 2800

при частоті струму 60 Гц 3400

КПД при найменшому навантаженні% 68,0

при найменшому навантаженні 0,72

Номінальна сила струму:

при напрузі 380 В, в А 0,34

при напрузі 220 В, в А 0,65

Електродвигун встановлений внутрішній правій частині станини верстата.

Примітка: електродвигуни поставляються на робоче напругу, потрібне замовнику.

Електродвигун гідравліки М3

Електродвигун гідравліки, асинхронний електродвигун з короткозамкненим ротором типу АО41 - 6Ф2.

Характеристика електродвигуна гідравліки:

Потужність 1 квт

Число обертань за хвилину 930 об/хв

Напруга 220/380 в

Електродвигун швидких ходів М4

Для здійснення прискорених переміщень каретки та супорту служить асинхронний електродвигун з короткозамкненим ротором типу АО32 - 4Ф2.

Характеристика електродвигуна швидкого ходу:

Потужність 1 квт

Число обертань за хвилину 1410 об/хв

Напруга 220/380 в

Електропроводка

Електропроводка на верстаті виконана в газових трубах, гумовому шлангу і металевих, захищають проводи від механічних пошкоджень-ний, вологи та інших зовнішніх впливів.

Застосовувана напруги для живлення електрообладнання

1.Ланцюг керування живиться напругою 127 В змінного струму від понижуючого трансформатора ТV1.

2.Ланцюг освітлення живиться напругою 36 В змінного струму від понижуючого трансформатора ТV1.


2.2 Схема електрична принципова верстату та порядок її дії


Перед початком роботи необхідно електричну його частину підключили до цехової мережі за допомогою автоматичного QF1. Пуск головного електродвигуна здійснюється натисканням кнопки "Пуск" SB 3, яка замикає ланцюг котушки магнітного пускача КМ 1.

При цьому силові контакти KM1 підключають головний двигун М1 до мережі, а живлення котушки магнітного пускача здійснюється через замкнений блок - контакт КМ1. Остання виключає подальше натиснення кнопки "Пуск". Для обмеження холостого ходу головного двигуна в схемі є реле часу КТ.

При середньому положенні рукоятки фрикціону (шпиндель не обертається) замикається нормально відкритий контакт кінцевого вимикача SQ і включається реле часу КТ яке через встановлену витримку часу відключить своїм контактом КТ головний електродвигун.

Зупинка головного двигуна М1 здійснюється натисканням кнопки "Стоп" SB1. Пуск електронасоса М2 здійснюється поворотом рукоятки рубильника SA1 у положення "Ввімкнено".

Останнє можливо тільки після пуску двигуна М1. Зупинка електродвигуна насоса охолодження М2 здійснюється поворотом рукоятки рубильника SA1 у положення "Вимкнено", а також при відключенні головного двигуна М1. Управління двигунами швидкого ходу М4 здійснюється натисканням кнопки SB 2 "Швидкий хід". Ввімкнення місцевого освітлення здійснюється поворотом рукоятки рубильника SA2 у положення "Ввімкнено". При цьому через знижувальний трансформатор TV1 лампа ЕL отримує живлення.

Вимкнення здійснюється поворотом рукоятки SA2 у положення "Вимкнено".

Вимикання верстата здійснюється перекладом рукоятки автоматичного вимикача QF1 у положення "Вимкнено".

На пульті шафи білою крапкою позначено ввімкнуте положення рубильника, червоною - положення "Вимкнено".

У верстаті є амперметр, який вимірює навантаження головного електродвигуна. Амперметр має три шкали: дві білих і чорну.

Біла ліворуч показує недовантаження верстата, чорна - навантаження від 85 до 100%, біла праворуч показує перевантаження.

Електродвигун гідравліки М3 підключається за допомогою штепсельної розетки. Працює одночасно з головним електродвигуном.

Захист від струмів коротких замикань здійснюється плавкими запобіжниками (FU1 - FU9).

Захист електродвигунів від перевантажень здійснюється тепловим реле (КК1 - КК3).

Нульовий захист електродвигунив здійснюється котушками пускачів, які при зниженні напруги до 85% від номинального автоматично вимикають електродвигуни від живлення.


2.3 Призначення, будова, монтаж та технічне обслуговування силового електроустаткування


До силового електроустаткування відносять:

Електричні машини; Трансформатори; Випрямлячі.

Електричні машини.

Електричні машини широко застосовують на електричних станціях, у промисловості, на транспорті, в авіації, в системах автоматичного регулювання та керування, у побуті. Вони перетворюють механічну енергію в електричну і, навпаки, електричну енергію в механічну. Машина, що перетворює механічну енергію в електричну, називається генератором. Перетворення електричної енергії в механічну здійснюється двигуном.

Будь-яку електричну машину можна використати як генератор і як двигун. Ця її властивість змінювати напрямок перетворюваної енергії називається оборотністю машини, її можна також використати для перетворення електричної енергії одного роду струму (частоти, кількості фаз змінного струму, напруги постійного струму) в енергію іншого роду струму. Такі електричні машини називаються перетворювачами.

Електричні машини залежно від роду струму електроустановки, в якій вони мають працювати, поділяються на машини постійного і машини змінного струму. Машини змінного струму можуть бути одно та багатофазними. Найширше застосовуються трифазні синхронні та асинхронні машини, а також колекторні машини змінного струму, які дають змогу здійснювати економічне регулювання частоти обертання в широких межах.

Найпоширенішим з електричних двигунів є трифазний асинхронний двигун, вперше сконструйований відомим російським електриком М.О. Доліво-Добровольським.

Асинхронний двигун відзначається простотою конструкції та нескладністю обслуговування. Як і будь-яка машина змінного струму, асинхронний двигун складається з двох основних частин - статора і ротора. Статором називається нерухома частина машини, ротором - її обертова частина. Властивістю асинхронної машини є її оборотність, тобто вона може бути використана в режимі генератора і в режимі двигуна. Через ряд суттєвих недоліків асинхронні генератори майже не застосовуються, в той час як асинхронні двигуни набули великого поширення.

Двигун постійного струму (ДПТ)

Машини постійного струму застосовують як електродвигунів і генераторів. Електродвигуни постійного струму мають хороші регулювальні властивості, значну перевантажувальну здатність і дозволяють отримувати жорсткі і м'які механічні характеристики.

Призначення. Такі машини широко використовують для приводу різних механізмів у чорній металургії (прокатні стани, кантувателі, роликові транспортери), на транспорті (електровози, тепловози, електропоїзди, електромобілі), у вантажопідйомних і землекопальних пристроях (крани, шахтні підйомники, екскаватори), на морських і річкових суднах, у металообробній, паперової, текстильної, поліграфічної промисловості та ін Двигуни невеликої потужності застосовують у багатьох системах автоматики.

Конструкція двигунів постійного струму складніше і їх вартість вище, ніж асинхронних двигунів. Однак у зв'язку з широким застосуванням автоматизованого електроприводу та тиристорних перетворювачів, що

дозволяють живити електродвигуни постійного струму регульованою напругою від мережі змінного струму, ці електродвигуни широко використовують у різних галузях народного господарства.

Генератори постійного струму раніше широко використовувалися для живлення електродвигунів постійного струму в стаціонарних і пересувних установках, а також як джерела електричної енергії для заряду акумуляторних батарей, харчування електролізних і гальванічних ванн, для електропостачання різних електричних споживачів на автомобілях, літаках, пасажирських вагонах, електровозах, тепловозах та ін

Недолік машин постійного струму - наявність щеточноколлекторного апарату, який вимагає ретельного догляду в експлуатації і знижує надійність роботи машини.

Тому останнім часом генератори постійного струму в стаціонарних установках витісняються напівпровідниковими перетворювачами, а на транспорті - синхронними генераторами, які працюють спільно з напівпровідниковими випрямлячами.


Мал. 2.2 Електромагнітна схема двополюсної машини постійного струму (а) та еквівалентна схема її обмотки якоря (б): 1 - обмотка збудження; 2-головні полюси, 3 - якір; 4-обмотка якоря; 5 - щітки; 6 - корпус (станина)


Мал. 2.3. Будова електродвигуна постійного струму: 1 - станина, 2 - головний полюс, 3 - обмотка збудження, 4 - полюсний наконечник, 5 - додатковий полюс, 6 - обмотка додаткового полюса, 7 - провідники компенсаційної обмотки, 8 - повітряний зазор, 9 - магнітопровід якоря, 10 - провідники обмотки якоря, 11 - щітка, 12 - вал, 13 - колектор, 14 - лапа.


Принцип дії. Машина постійного струму (Мал. 2.2, а) має обмотку збудження, розташовану на явно виражених полюсах статора. З цієї обмотці проходить постійний струм Iв, створює магнітне поле збудження Фв. На роторі розташована двошарова обмотка, в якій при обертанні ротора індукується ЕРС. Таким чином, ротор машини постійного струму є якорем, а конструкція машини подібна з конструкцією зверненої синхронної машини.

При заданому напрямку обертання якоря напрям ЕРС, индуцируемой в його провідниках, залежить тільки від того, під яким полюсом знаходиться провідник. Тому у всіх провідниках, розташованих під одним полюсом, напрям ЕРС однакове і зберігається таким незалежно від частоти обертання. Іншими словами, характер кривої, що відображає напрямок ЕРС на Мал. 2.2, а, нерухомий у часі: в провідниках, розташованих вище горизонтальної осі симетрії, яка розділяє полюси (геометрична нейтраль), ЕРС завжди спрямована в один бік; в провідниках, що лежать нижче геометричній нейтралі, - в протилежну сторону.

При обертанні якоря провідники обмотки переміщуються від одного полюса до іншого; ЕРС, індукована в них, змінює знак, тобто в кожному провіднику наводять змінна ЕРС. Однак кількість провідників, що знаходяться під кожним полюсом, залишається незмінним. При цьому сумарна ЕРС, індукована в провідниках, що знаходяться під одним полюсом, також незмінна за напрямом і приблизно постійна за величиною. Ця ЕРС знімається з обмотки якоря за допомогою ковзного контакту, включеного між обмотками і зовнішньої ланцюгом.

Обмотка якоря виконується замкнутої, симетричною (Мал. 2.2, б). При відсутності зовнішнього навантаження струм по обмотці не проходить, тому що ЕРС, індуковані в різних частинах обмотки, взаємно компенсуються.

Якщо щітки, здійснюють ковзний контакт з обмоткою якоря, розташувати на геометричній нейтралі, то за відсутності зовнішнього навантаження до щіток прикладається напруга U, рівне ЕРС Е, індукованої в кожної з половин обмоток. Ця напруга практично незмінно, хоча і має деяку змінну складову, обумовлену зміною положення провідників у просторі. При великій кількості провідників пульсації напруги досить незначні.

Секція - основний елемент обмотки якоря з одного або декількох послідовно з'єднаних витків, початок і кінець яких припаяні до двох колекторним пластин, в результаті чого кінець однієї секції і початок наступного приєднані до однієї і тієї ж колекторної пластини.


Мал. 2.4. Одне і двовитковий обмотки якоря електродвигунів постійного струму: а - петлевий, б - хвильової


Мал. 2.5. З'єднання секцій обмоток якоря електродвигунів постійного струму: а - петлевий, б - хвильової


Синхронні машини

Призначення. Синхронні машини використовують головним чином як джерел електричної енергії змінного струму; їх встановлюють на потужних теплових, гідравлічних і атомних електростанціях, а також на пересувних електростанціях і транспортних установках (тепловозах, автомобілях, літаках). Конструкція синхронного генератора визначається в основному типом приводу. Залежно від цього розрізняють турбогенератори, гідрогенератори і дизель-генератори. Турбогенератори приводяться в обертання паровими або газовими турбінами, гідрогенератори-гідротурбінами, дизель-генератори - двигунами внутрішнього згоряння. Синхронні машини широко використовують і як електродвигунів при потужності 100 кВт і вище для приводу насосів, компресорів, вентиляторів та інших механізмів, що працюють при постійній частоті обертання. Для генерування або споживання реактивної потужності з метою поліпшення коефіцієнта потужності мережі і регулювання її напруги застосовують синхронні компенсатори.

У електропобутових приладах (магнітофонах, програвачах, кіноапаратура) і системах управління широко застосовуються різні синхронні мікромашини з постійними магнітами, індукторні, реактивні, гістерезисні, крокові.

Принцип дії. Статор 1 синхронної машини (Мал.2.6, а) виконаний так само, як і асинхронної: на ньому розташована трифазна (у загальному випадку багатофазна) обмотка 3. Обмотку ротора 4, яка живиться від джерела постійного струму, називають обмоткою збудження, так як вона створює в машині магнітний потік збудження.


Мал. 2.6. Електромагнітна схема синхронної машини (а) і схема її включення (б): 1 - статор, 2 - ротор, 3-обмотка якоря, 4 - обмотка збудження, 5 - контактні кільця, 6 - щітки


Обертову обмотку ротора з'єднують із зовнішнім джерелом постійного струму за допомогою контактних кілець 5 і щіток 6. При обертанні ротора 2 з певною частотою n2 потік порушення перетинає провідники обмотки статора і індукує у її фазах змінну е. д. с. E (Мал.2.6, б), що змінюється з частотою

= pn2/60 (1.1)


Якщо обмотку статора підключити до будь-якої навантаженні, то протікає по цій обмотці багатофазних струм Ia створить обертове магнітне поле, частота обертання якого

= 60f1/p. (1.2)


З (1.1) і (1.2) випливає, що n1 = n2, тобто ротор обертається з тією ж частотою, що і магнітне поле статора. З цієї причини розглянуту машину називають синхронної. У такій машині результуючий магнітний потік Фрези створюється спільною дією м. д. с. обмотки збудження і обмотки статора і результуюче магнітне поле обертається в просторі з тією ж частотою, що і ротор.

У синхронній машині обмотку, в якій індукується е. д. с. і протікає струм навантаження, називають обмоткою якоря, а частина машини, на якій розташована обмотка збудження, - індуктором. Отже, в машині, виконаної за конструктивною схемою, представленої на Мал.2.6, статор є якорем, а ротор - індуктором. З точки зору принципу дії і теорії роботи машини байдуже, обертається якір або індуктор, тому в деяких випадках застосовують синхронні машини з зверненої конструктивною схемою: обмотка якоря, до якої підключена навантаження, розташована на роторі, а обмотка збудження, що живиться постійним струмом, - на статорі.

Синхронна машина може працювати автономно як генератор, який живить підключену до неї навантаження, або паралельно з мережею, до якої приєднані інші генератори. При роботі паралельно з мережею вона може віддавати або споживати електричну енергію, тобто працювати

Будова синхронної машини. Конструктивна схема машини. Синхронні машини виконують з нерухомим чи обертовим якорем. Машини великої потужності для зручності відведення електричної енергії зі статора або підведення її виконують з нерухомим якорем (Мал.2.7, а)

Оскільки потужність збудження невелика в порівнянні з потужністю, що знімається з якоря (0,3-3%), підвід постійного струму до обмотки збудження за допомогою двох кілець не викликає особливих труднощів. Синхронні машини невеликої потужності виконують як з нерухомим, так і з обертовим якорем.


Мал. 2.7. Конструктивна схема синхронної машини з нерухомим і обертовим якорем: 1 - якір, 2 - обмотка якоря, 3 - полюси індуктора, 4 - обмотка збудження, 5 - кільця та щітки


Синхронну, машину з обертовим якорем і нерухомим індуктором (Мал. 2.7, б) називають зверненої.


Мал. 2.8. Ротори синхронної явнополюсной (а) і неявнополюсной (6) машин: 1 - сердечник ротора, 2 - обмотка збудження


Конструкція ротора. У машині з нерухомим якорем застосовують дві конструкції ротора: явно полюсну - з явно вираженими полюсами (Мал.2.8, а) і неявно полюсну - з неявно вираженими полюсами (Мал.2.8, б). Явно полюсний ротор зазвичай використовують у машинах з чотирма і великим числом полюсів. Обмотку збудження виконують у цьому випадку у вигляді циліндричних котушок прямокутного перерізу, які розміщують на сердечниках полюсів і зміцнюють за допомогою полюсних наконечників. Ротор, сердечники полюсів і полюсні наконечники виготовляють зі сталі. Дво- та чотирьохполюсних машини великої потужності, що працюють при частоті обертання ротора 1500 і 3000 об / хв, виготовляють, як правило, з неявнополюсним ротором. Застосування в них явнополюсного ротора неможливо за умовами забезпечення необхідної механічної міцності кріплення полюсів і обмотки збудження. Обмотку збудження в такій машині розміщують в пазах осердя ротора, виконаного з масивної сталевої поковки, і зміцнюють немагнітними клинами. Лобові частини обмотки, на які впливають значні відцентрові сили, кріплять за допомогою сталевих масивних бандажів. Для отримання розподілу магнітної індукції, близького до синусоїдальної, обмотку збудження укладають в пази, що займають 2/3 кожного полюсного поділу.


Мал. 2.9. Пристрій явнополюсной машини: 1 - корпус, 2 - сердечник статора, 3 - обмотка статора, 4 - ротор, 5 - вентилятор, 6 - висновки обмотки статора, 7 - контактні кільця, 8 - щітки, 9 - збудник


На Мал.2.9 показано пристрій явнополюсной синхронної машини. Сердечник статора зібраний з ізольованих листів електротехнічної сталі і на ньому розташована трифазна обмотка якоря. На роторі розміщена обмотка збудження.

Полюсним наконечникам в явнополюсних машинах зазвичай надають такий профіль, щоб повітряний зазор між полюсним наконечником і статором був мінімальним під серединою полюса і максимальним у його країв, завдяки чому крива розподілу індукції в повітряному зазорі наближається до синусоїди.

У синхронних двигунах з явнополюсним ротором в полюсних наконечниках розміщують стрижні пускової обмотки, виконаній з матеріалу з підвищеним питомим опором (латуні та ін.) Таку ж обмотку (типу "біляча клітина"), що складається з мідних стрижнів, застосовують і в синхронних генераторах; її називають заспокійливої або демпферного обмоткою, так як вона забезпечує швидке загасання коливань ротора, що виникають при перехідних режимах роботи синхронної машини. Якщо синхронна машина виконана з масивними полюсами, то в цих полюсах при пуску і перехідних режимах виникають вихрові струми, дія яких еквівалентно дії струму в короткозамкну-тихобмотках. Згасання коливань ротора при перехідних процесах забезпечується в цьому випадку вихровими струмами, що замикаються в масивному роторі.

Асинхронні машини

Асинхронні машини - найбільш поширені електричні машини. В основному вони використовуються як електродвигуни і є основними перетворювачами електричної енергії в механічну.

Призначення. В даний час асинхронні машини використовуються в основному в режимі двигуна. Машини потужністю більше 0.5 кВт зазвичай виконуються трифазними, а при меншій потужності - однофазними.

Вперше конструкція трифазного асинхронного двигуна була розроблена, створена і випробувана нашим російським інженером М.О. Доліво-Добровольським у 1889-91 роках. Демонстрація першого двигунів відбулася на Міжнародній електротехнічній виставці у Франкфурті на Майні у вересні 1891 року. На виставці було представлено три трифазних двигуна різної потужності. Найпотужніший з них мав потужність 1.5кВт і використовувався для приведення в обертання генератора постійного струму. Конструкція асинхронного двигуна, запропонована Доліво-Добровольським, виявилася дуже вдалою і є основним видом конструкції цих двигунів до теперішнього часу.

За минулі роки асинхронні двигуни знайшли дуже широке застосування в різних галузях промисловості і сільського господарства. Їх використовують

в електроприводі металорізальних верстатів, підйомно-транспортних машин, транспортерів, насосів, вентиляторів. Малопотужні двигуни використовуються в пристроях автоматики.

Широке застосування асинхронних двигунів пояснюється їх перевагами в порівнянні з іншими двигунами: висока надійність, можливість роботи безпосередньо від мережі змінного струму, простота обслуговування.

Принцип дії. У асинхронної машині одну з обмоток розміщують на статорі 1 (Мал.2.10, а), а другу - на роторі 3. Між ротором і статором є повітряний зазор, який для поліпшення магнітного зв'язку між обмотками роблять по можливості малим. Обмотка статора 2 являє собою трифазну (або в загальному випадку багатофазну) обмотку, котушки якої розміщують рівномірно по окружності статора. Фази обмотки статора АХ, BY і CZ з'єднують за схемою ? або ? і підключають до мережі трифазного струму (Мал.2.10,6). Обмотку ротора 4 виконують трифазної або багатофазної і розміщують рівномірно уздовж окружності ротора. Фази її в простому випадку замикають накоротко.


Мал. 2.10. Електромагнітна схема асинхронної машини (а) та напрямки струмів та електромагнітного моменту при роботі її в руховому режимі (б)


При харчуванні обмотки статора трифазним струмом створюється обертове магнітне поле, частота обертання якого (синхронна)

1 = 60?1/p


Якщо ротор нерухомий або частота його обертання менше синхронної, то обертове магнітне поле перетинає провідники обмотки ротора і індукує в них ЕРС. На Мал.2.10, а показано, згідно з правилом правої руки, напрям ЕРС, індукованої в провідниках ротора при обертанні магнітного потоку ? за годинниковою стрілкою, при цьому провідники ротора переміщаються щодо потоку ? проти годинникової стрілки. Активна складова струму ротора співпадає по фазі з індукованою ЕРС, тому умовні позначення (хрестики і точки) на Мал. 2.10 показують одночасно і напрямок активної складової струму.

На провідники зі струмом, розташовані в магнітному полі, діють електромагнітні сили, напрямок яких визначається правилом лівої руки. Сумарна зусилля Fpeз, прикладена до всіх провідникам ротора, утворює електромагнітний момент М, захопливий ротор за обертовим магнітним полем. Якщо цей момент досить великий, то ротор приходить у обертання і його встановилася частота обертання п2 відповідає рівності електромагнітного моменту гальмівного.


Мал. 2.11. Електромагнітна схема асинхронної машини, напрями струмів та електромагнітного моменту при роботі її в режимах: генераторному (а) і електромагнітного гальмування (б)


Якщо змінити напрямок обертання ротора (або магнітного поля) так, щоб магнітне поле і ротор оберталися в протилежних напрямках (Мал.2.11, б), то ЕРС та активна складова струму в провідниках ротора будуть направлені так само, як у руховому режимі, т. тобто машина буде одержувати з мережі активну потужність. Проте в даному режимі електромагнітний момент ? спрямований проти обертання ротора, тобто є гальмівним. Цей режим роботи асинхронної машини називають режимом електромагнітного гальмування. Так як ротор обертається в зворотному напрямку (щодо направлення магнітного поля), то п2 <0, as> 1.

Будова трифазної асинхронної машини. Нерухома частина машини називається статор, рухлива - ротор. Сердечник статора набирається з листової електротехнічної сталі і запресовується в станину. На Мал.2.12 показаний сердечник статора в зборі. Станина (1) виконується литий, з немагнітного матеріалу. Найчастіше станину виконують з чавуну або алюмінію. На внутрішній поверхні листів (2), з яких виконується сердечник статора, є пази, в які закладається трифазна обмотка (3). Обмотка статора виконується в основному з ізольованого мідного дроту круглого або прямокутного перерізу, рідше - з алюмінію.

Обмотка статора складається з трьох окремих частин, які називаються фазами. Почала фаз позначаються літерами с1, с2, с3, кінці - с4, С5, С6.


Мал. 2.12 Статор


Початки і кінці фаз виведені на клемник (Мал.2.12 а), закріплений на станині. Обмотка статора може бути з'єднана за схемою зірка (Мал.2.12 б) або трикутник (Мал.2.12 в). Вибір схеми з'єднання обмотки статора залежить від лінійного напруги мережі і паспортних даних двигуна. У паспорті трифазного двигуна задаються лінійні напруги мережі і схема з'єднання обмотки статора. Наприклад, 660/380, Y / ?. Даний двигун можна включати в мережу з Uл = 660В за схемою зірка або в мережу з Uл = 380В - за схемою трикутник.

Основне призначення обмотки статора - створення в машині обертаючого магнітного поля.


Мал. 2.12 Типи з'єднань


Сердечник ротора (Мал.2.13 б) набирається з листів електротехнічної сталі, на зовнішній стороні яких є пази, в які закладається обмотка ротора. Обмотка ротора буває двох видів: короткозамкнена і фазна. Відповідно до цього асинхронні двигуни бувають з короткозамкненим ротором і фазним ротором (з контактними кільцями).


Мал. 2.13 Ротор


Короткозамкнена обмотка (Мал. 2.13) ротора складається зі стрижнів 3, які закладаються в пази сердечника ротора. З торців ці стрижні замикаються торцевими кільцями 4. Така обмотка нагадує "біляче колесо"і називають її типу "білячою клітини " (Мал.2.13 а). Двигун з короткозамкненим ротором не має рухомих контактів. За рахунок цього такі двигуни мають високу надійність. Обмотка ротора виконується з міді, алюмінію, латуні та інших матеріалів.

Доліво-Добровольський першим створив двигун з короткозамкненим ротором і досліджував його властивості. Він з'ясував, що у таких двигунів є дуже серйозний недолік - обмежений пусковий момент. Доліво-Добровольський назвав причину цього недоліку - сильно закороченому ротор. Їм же була запропонована конструкція двигуна з фазним ротором.


Мал. 2.14


На Мал.2.14 приведений вид асинхронної машини з фазним ротором в розрізі: 1 - станина, 2 - обмотка статора, 3 - ротор, 4 - контактні кільця, 5 - щітки.

У фазного ротора обмотка виконується трифазної, аналогічно обмотці статора, з тим же числом пар полюсів. Витки обмотки закладаються в пази сердечника ротора і з'єднуються за схемою зірка. Кінці кожної фази з'єднуються з контактними кільцями, закріпленими на валу ротора, і через щітки виводяться в зовнішній ланцюг. Контактні кільця виготовляють з латуні або сталі, вони повинні бути ізольовані один від одного і від валу. Як щіток використовують металлографітові щітки, які притискаються до контактних кілець за допомогою пружин щіткотримачів, закріплених нерухомо в корпусі машини. На Мал.2.15 наведено умовне позначення асинхронного двигуна з короткозамкненим (а) і фазним (б) ротором.


Мал. 2.15


Мал. 2.16


На Мал.2.16 приведений вид асинхронної машини з короткозамкненим ротором в розрізі: 1 - станина, 2 - сердечник статора, 3 - обмотка статора, 4 - сердечник ротора з короткозамкненою обмоткою, 5 - вал.

Призначення, будова і принцип дії трансформатора

Трансформатор - статичний електромагнітний пристрій із двома або більшим числом індуктивне зв'язаних обмоток, який служить для перетворення за допомогою електромагнітної індукції змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги. За призначенням трансформатори поділяються на силові, узгоджувальні та імпульсні.

Силові трансформатори призначені для перетворення електричної енергії в електричних мережах та в установках для її приймання і використання.

Потужні силові трансформатори встановлюють на електростанціях для підвищення електричної енергії генераторів.

Передача електроенергії по лінії електропередачі високою напругою і малими струмами значно зменшує втрати потужності, що дає можливість зменшити переріз проводів та істотно знизити витрати кольорового металу.

У кінці лінії електропередачі встановлюють трансформатори, які знижують напругу до рівня, необхідного для розподілу її між великими споживачами (міста, населені пункти, промислові підприємства, цехи підприємств та ін.).

У місцях споживання електроенергії встановлюють трансформатори, які знижують напругу до експлуатаційної. Більшість споживачів працюють при напрузі 220.380 і 660 В.


Мал. 2.17. Силовий трансформатор: 1 - магнітопровід трансформатора 2 - обмотка нижчої напруги ні (двошарова циліндрична) 3-обмотка вищої напруги ВН (безперервна) 4 - бак для масла 5 - розширювач б - маслоуказателе 7 - пробка для заливки масла, 8-переілючатель числа витків обмотки ВН 9 - привід перемикача 10 - введення ВН 11 - введення НН 12-термометр 13 - пробка для спуску масла


Отже, електроенергія, яка передається від електростанції до електроприймачів, трансформується декілька разів. Спочатку підвищується, а потім знижується.

Трансформатори, призначені для підвищення напруги, називаються підвищувальними, а трансформатори, призначені для зниження напруги, - знижувальними.

Трансформатори широко використовують у радіо - і телеапаратурі, у вимірювальних пристроях, місцевому освітленні тощо.

Трансформатори, які використовуються для узгодження напруги або опорів між каскадами в радіопристроях, називаються у згоджувальними.

Трансформатори, призначені для передачі імпульсів напруги або струмів з однієї мережі в іншу називаються імпульсними. Вони широко використовуються в імпульсній техніці.

Конструкція трансформатора залежить від його габаритів, які, в свою чергу, залежать від номінальної потужності трансформатора.

Залежно від потужності трансформатори випускають з природним охолодженням і масляним. Активні частини трансформаторів у потужних енергетичних установках занурюють в мінеральне трансформаторне масло для кращого відведення тепла і поліпшення ізоляції.


Мал. 2.18 Будова однофазного трансформатора: а) - стержньовий; б) - броньовий 1 - стержень; 2 - вторинна обмотка; 3 - первинна обмотка;


Трансформатори малої потужності випускають з повітряним охолодженням. Основні частини трансформатора - магнітопровід та обмотки.

Магнітопровід складається з тонких листів електротехнічної сталі, легованої кремнієм, які ізольовані один від одного лаком, папером або окалиною. Це потрібно для зменшення втрат у сталі на перемагнічування та нагрівання вихровими струмами.

Основне призначення магнітопроводу - підсилення магнітного зв'язку між обмотками трансформатора, тобто зменшення магнітного опору контура, крізь який проходить магнітний потік.

Магнітопроводи можуть мати П - або Ш-подібну форму. Трансформатори з П-подібними магнітопроводами називаються стержньовими (Мал.2.18 а), а з Ш-подібними - броньовими (Мал.2.18 б). Частини магнітопроводу, на яких розміщені обмотки, називаються стержнями, а частини, на яких немає обмоток, - ярмом.

У трансформаторах малої потужності, які використовуються при частотах понад 20 кГц, феромагнітний магнітопровід відсутній, оскільки він фактично не проводить магнітного потоку через витиснення його до поверхні магнітопроводу.

Обмотки трансформаторів виготовляють з мідного (рідше - з алюмінієвого) дроту круглого або прямокутного перерізу. Обмотка, до якої підводиться електрична енергія, називається первинною, а обмотка, від якої відводиться електрична енергія, - вторинною.

Розглянемо принцип дії однофазного двообмоткового трансформатора (Мал.2.19).


Мал. 2.19. Схема принципу дії однофазного двообмоткового трансформатора


Під час вмикання первинної обмотки трансформатора до мережі змінного струму з напругою U1 ній виникає струм I1 який збуджує в магнітопроводі змінний магнітний потік Ф. Заїкаючись по магнітопроводу, змінний магнітний потік перетинає витки обмоток та індукує в первинній обмотці w1е. р. с. e1, а вторинній обмотці w2е. р. с. e2. Під час вмикання вторинної мотки до навантажування е. р. с. е2 створить у ній струм I2 Отже, у трансформаторі електрична енергія первинного кола з параметрами U1, I1 та частотою f перетворюється в електричну енергію змінного струму з параметрами U2, I2 та частотою f.

Поряд з основним магнітним потоком у трансформаторі ще змінні магнітні потоки розсіювання Фр1 та Фр2, які замикаються навколо витків первинної та вторинної обмоток в основному через повітря. Магнітні лінії потоків розсіювання зчеплені тільки; витками своєї обмотки і не беруть участі у передачі енергії з первинного кола до вторинного. У кожній з обмоток вони створюють е. р. с. e1 і e2; відповідно. Змінні е. р. с. е1 і е2 залежать від кількості витків і швидкості зміни магнітного тобто струми в трансформаторі обернено пропорційні їхнім напругам.

У деяких випадках буває необхідно змінювати напругу в невеликих межах. Це найпростіше зробити не двохобмотувальні трансформаторами, а однообмоточнимі, званими автотрансформаторами. Якщо коефіцієнт трансформації мало відрізняється від одиниці, то різниця між величиною струмів в первинній і у вторинній обмотках буде невелика. Що ж станеться, якщо об'єднати обидві обмотки? Вийде схема автотрансформатора (Мал.2.20).

Автотрансформатори відносять до трансформаторів спеціального призначення. Автотрансформатори відрізняються від трансформаторів тим, що у них обмотка нижчої напруги є частиною обмотки вищої напруги, тобто ланцюга цих обмоток мають не тільки магнітну, але і гальванічний зв'язок.

У залежності від включення обмоток автотрансформатора можна отримати підвищення або пониження напруги. матора.


Мал. 2.20. Автотронсформатор Схеми однофазних автотрансформаторів: а - понижуючого, б - підвищує.


Якщо приєднати джерело змінної напруги до точок А і Г, то в сердечнику виникне змінний магнітний потік. У кожному з витків обмотки буде индукуватися ЕРС однієї і тієї ж величини. Очевидно, між точками а і Х виникне ЕРС, рівна ЕРС одного витка, помноженої на число витків, укладених між точками а і Х.

Якщо приєднати до обмотки в точках a і Х яку-небудь навантаження, то вторинний струм I2 буде проходити по частині обмотки і саме між точками a та Х. Але оскільки за цими ж витків проходить і первинний струм I1, то обидва струму геометрично складуться, і по ділянці aХ буде протікати дуже невеликий за величиною струм, який визначається різницею цих струмів. Це дозволяє частину обмотки зробити з дроту малого перерізу, щоб заощадити мідь. Якщо взяти до уваги, що ця ділянка становить більшу частину всіх витків, то й економія міді виходить досить відчутною.

Таким чином, автотрансформатори доцільно використовувати для незначного зниження або підвищення напруги, коли в частині обмотки, що є спільною для обох ланцюгів автотрансформатора, встановлюється зменшений струм що дозволяє виконати її більш тонким дротом і заощадити кольоровий метал. Одночасно з цим зменшується витрата сталі на виготовлення магнітопроводу, перетин якого виходить менше, ніж у трансформатора.

У електромагнітних перетворювачах енергії - трансформаторах - передача енергії з однієї обмотки в іншу здійснюється магнітним полем, енергія якого зосереджена в магнітопроводі. У автотрансформаторах передача енергії здійснюється як магнітним полем, так і за рахунок електричного зв'язку між первинною і вторинною обмотками.

Монтаж електродвигунів. При монтажі електродвигунів керуються спеціальними інструкціями заводів - виготовників. Однією з основних операцій підготовчих робіт перед початком монтажу є перевірка фундаментів. Перевіряють бетон, який використовується для фундаментів.

При перевірці фундаментів розміри звіряють з даними двигуна: подовжньою віссю вала двигуна, поперченими осями станин, реперами висоти. Перевірку проводять нівеліром і натягнутим візирними струнами стальних проволок.

В склад підготовчих робіт належить підбір необхідних робочих інструментів, вимірювальних приладів, такелажних механізмів із стропами, заздалегідь випробуваних. Далі відповідно відбувається розпаковка електричних двигунів, очистка від бруду, іржі, антикорозійних покрить.

Підготовка двигунів до монтажу включає в себе наступні технологічні операції:

.Зовнішній огляд;

2.Очистка фундаментальних плит;

.Промивка фундаментальних болтів уайт - спиртом і перевірку якості різьби;

.Огляд виводів, щіткового механізму, колекторів або контактних кілець;

.Огляд стану підшипників, промивку підшипникових стояків і картерів;

.Перевірку зазору між кришкою і вкладишем підшипника ковзання, валом і ущільненням підшипників;

.Розтин повітряного зазору між активною сталлю ротора і статора;

.Перевірку вільного обертання ротора і відсутність зачіпань вентиляторів за кришки торцевих щитів;

.Перевірка мегоомметром опору ізоляції всіх обмоток, щіткової траверси та ізолюючих підшипників;

.Огляд електричного двигуна проводять на стенді у спеціально виділеному в цеху приміщенні.

Якщо зовнішніх пошкоджень не виявлено, електродвигуни продувають стисненим повітрям. При продувці ротор електродвигуна повертають вручну, перевіряючи вільне обертання вала у підшипниках. Зовні двигун протирають ганчіркою, змоченою в керосині.

Промивку підшипників ковзання в час монтажу проводять наступним чином: із підшипників видаляють залишки мастила, відвернув спускні пробки. Потім, загвинтивши їх, в підшипники наливають керосин і обертають руками якір або ротор. Далі вгвинчують спускні пробки і дають стекти всьому керосину. Після промивки підшипників керосином їх необхідно промити мастилом, яке уносить за собою залишки керосину.

Тільки після цього їх заповнюють свіжим мастилом на 1/2 або 1/3 обєму ванни.

Вимірювання опору ізоляції електродвигунів постійного струму проводять між якорем і котушками збудження (полюсами), перевіряють опір ізоляції якоря, щіток і котушок збудження по відношенню до корпуса. При вимірюванні опору ізоляції, підєднаного до мережі електродвигуна необхідно відєднати всі провода, підведені до електродвигуна від мережі і реостата. Між щітками і колектором при вимірюванні поміщають ізолюючу прокладку із магніту, електрокар тону, фібри, гумової трубки і т.д.

У електродвигунів трифазного струму з короткозамкненим ротором проводять вимірювання опору ізоляції тільки обмоток статора по відношенню до землі (корпуса) і друг до друга. Це можливо при виведених шести кінцях обмотки. Якщо виведені тільки три кінці обмотки, вимірювання проводять тільки по відношенню до землі (корпуса).

Монтаж трансформаторів. Трансформатори, що доставляються замовником на територію підстанції, повинні бути при транспортуванні орієнтовані щодо фундаментів у відповідності з робочими кресленнями.

Силові трансформатори доставляють на місце установки повністю зібраними і підготовленими до включення в роботу. Тільки у випадках, коли не дозволяють вантажопідйомність транспортних засобів і скрутність габаритів, трансформатори великої потужності доставляють зі знятими радіаторами, розширювачем і вихлопною трубою.

Розглянемо основні монтажні операції при установці трансформаторів в камері або на фундаменті ОРУ.

Трансформатор доставляють на місце установки на автомашині, спеціальному транспорті (трейлері) або на залізничній платформі і встановлюють на фундамент або в камеру за допомогою лебідок і поліспастів, а якщо дозволяє вантажопідйомність - кранами.

Підйом трансформаторів 630 кВА і вище виробляють за гаки, приварені до стінки бака. Трансформатори до 6300 кВА відправляють з підприємства-виробника заповненими маслом, менше 2500 кВА - у зібраному вигляді, трансформатори 2500, 4000 і 6300 кВ-А - зі знятими радіаторами, розширювачем і вихлопною трубою.

Пересування трансформаторів по похилій площині виробляють з ухилом не більше 15°. Швидкість переміщення трансформатора в межах підстанції на власних ковзанках не повинна перевищувати 8 м / хв.

При установці трансформатора на місце, щоб уникнути утворення повітряних мішків під кришкою бака під катки з боку розширювача кладуть сталеві пластинки (підкладки).

Товщину підкладок вибирають такий, щоб кришка трансформатора мала підйом у бік розширювача, рівний 1% при установці розширювача по вузькій стороні трансформатора і 1,5% при установці його по широкій стороні. Довжину прокладок роблять не менше 150 мм.

Катки трансформаторів зміцнюють на напрямних упорами, що встановлюються з обох сторін трансформатора. Трансформатори масою до 2 т, не забезпечені котками, встановлюють безпосередньо на фундаменті. Корпус (бак) трансформатора приєднують до мережі заземлення.

При монтажі трансформаторів (2500, 4000 і 6300 кВА), що поставляються до місця установки зі знятими радіаторами, розширювачем і вихлопною трубою, виконують такі роботи:

) промивають радіатори чистим сухим трансформаторним маслом і випробовують їх у відповідності з інструкцією підприємства-виробника на відсутність течі масла.

Проварені радіатори піднімають краном у вертикальне положення і сблочують фланці радіаторів з фланцями патрубків на кожусі трансформатора. Між фланцями прокладають ущільнюючі прокладки з пробки або маслостійкої гуми,

) промивають розширювач чистим сухим трансформаторним маслом і краном встановлюють його на місце. Потім з'єднують його на фланцевих ущільненнях з маслопроводів і кришкою трансформатора і встановлюють у розтин маслопроводу газове реле. Газове реле повинна бути попередньо підтверджено у лабораторії.

Корпус газового реле, систему поплавців і кришку реле встановлюють так, щоб стрілка на корпусі була спрямована до розширювачі. Газове реле встановлюють строго горизонтально.

) промивають вихлопну трубу чистим сухим трансформаторним маслом і встановлюють її на кришці трансформатора. На верхньому фланці труби встановлюють скляну мембрану на гумовій або пробковою прокладці та пробку для випуску повітря. Товщина стінки мембрани повинна бути не більше 2,5 мм при діаметрі 150 мм, 3 мм при діаметрі 200 мм і 4 мм при діаметрі 250 мм.

Вихлопну трубу встановлюють на ущільнюючих прокладках і розташовують так, щоб при аварійному викиді масло не потрапляло на ошиновки, кабельні муфти і сусіднє обладнання. Для виконання цієї вимоги допускається встановлення загороджувального щита у отвори труби,

) встановлюють з ущільненням з азбестового шнура, просоченого бакелітовим або гліфталевим лаком температурний датчик для манометричного, ртутно-контактного і дистанційного термометра. Гільзи, в яких встановлюють ртутні або ртутно-контактні термометри, заповнюють трансформаторним маслом і закривають,

) заливають кожен радіатор за допомогою центрифуги або фільтр-преса чистим сухим трансформаторним маслом до тих пір, поки воно не почне витікати з верхньої пробки радіатора.

Відкривають верхні і нижні крани, що з'єднують радіатори з баком трансформатора, і приступають до доливці (центрифугою або фільтр-пресом) розширювача. Перед долівкою відкривають пробки на верху вихлопної труби і на кришці трансформатора, кран на маслопровід, що з'єднує розширювач з баком, а також край на кришці газового реле.

При доливці в розширювач масла, по мірі того як воно починає витікати з відкритих верхніх пробок на радіаторах, пробки щільно загортають. Потім таким же чином закривають пробки на кришці газового реле. Після доливання масла до рівня в маслоуказателе, відповідного температурі навколишнього повітря, закривають пробку на верху вихлопної труби.

Технічне обслуговування електричних машин. У залежності від габаритних розмірів, маси і характеру ремонту електричної машини, а також наявності або відсутності необхідних розумів для ремонту її ремонтують або на місці, або в електроремонтному цеху, або на електроремонтному заводі.

Машини ушкоджуються частіше всього через неприпустимо тривалу роботу без ремонту, поганого експлуатаційного обслуговування або порушення режиму роботи, на який вони розраховані. Ушкодження електричних машин бувають механічні й електричні.

До механічних ушкоджень відносять: виплавку баббіта в підшипниках ковзання; руйнація сепаратора, кільця, кульки або роликів підшипників гойдання; деформацію або поломку вала ротора (якорі); утворення глибоких виробіток ("доріжок) на поверхні колекторів і контактних каблучок; ослаблення кріплення полюсів або сердечника статора до станини, розрив або сповзання дротових бандажів роторів (якорів); послаблення пресовки сердечника ротора (якорю) і ін.

Електричними ушкодженнями є пошкодження ізоляції на корпусі, обрив провідників в обмотці, замикання між витками обмотки, порушення контактів і руйнація з'єднань, виконаних паянням або зварюванням, неприпустиме зниження опору ізоляції внаслідок її старіння, руйнації або зволоження та ін.

Електрослюсар по ремонті електричних машин повинний добре знати характерні ознаки, а також способи виявлення й усунення різних ушкоджень і несправностей, що виникають у цих машинах.

Несправності й ушкодження електричних машин не завжди можна виявити шляхом зовнішнього огляду, тому що деякі з них (виткові замикання в обмотках статорів, пробій ізоляції на корпус, замикання пластин колектора. Порушення пайки в обмотках і ін.) носять схований характер і можуть бути визначені тільки після відповідних вимірів і іспитів.

У число перед ремонтних операцій по виявленню несправностей електричних машин входять: вимір опору ізоляції обмоток (для визначення ступеня її зволоження), іспит електричної прочність ізоляції, перевірка на холостому ходу машини цілості підшипників, розміри осьового розбігу ротора (якорю), правильності прилягання щіток колектору і контактним кільцям, розміри вібрації, визначення розміру зазорів між обертовими і нерухомими частинами машинами, а також перевірка стану кріпильних деталей, щільності посадки підшипникових щитів на заточеннях станини і відсутності ушкоджень (тріщин, сколовши) в окремих деталей машини.

Технічне обслуговування трансформаторів. Найбільше уразливою частиною трансформатора, що часто ушкоджується, є його обмотки ВН і рідше НН. Ушкодження частіше усього виникають внаслідок зниження електричної прочності ізоляції на будь-якій ділянці обмотки, у результаті чого відбувається електричний пробій ізоляції між витками і їхнє замикання на цій ділянці, що приводить до виходу трансформаторів із ладу. Часто бувають випадки переходу напруги з обмотки ВН на обмотку НН через погіршення стану ізоляції між ними.

У трансформаторах можуть ушкоджуватися також уведення, перемикачі, кришка й інші деталі. Зразкове співвідношення (у відсотках) ушкоджень окремих частин трансформатора наступне: обмотки і що струмопровідні частини - 53, вводи 18, перемикачі - 12, всі інші, узяті разом, - 17. Дослідження причин аварійних виходів трансформаторів із ладу показали, що звичайно аварії відбуваються через задовільне обслуговування і низьку якість ремонту.

Трансформатор з ушкодженими обмотками або іншими його частинами підлягає негайному виводу з роботи і ремонту. Трансформатор надходить у дефектаційно-подготовче відділення, що складається з трьох ділянок: розбирання і мийки, дефектировки обмоток і механічної частини трансформатора.

Дефектировкою трансформатора називають комплекс робіт з виявлення характеру і ступеня ушкоджень його окремих частин. Робота по дефектировці найбільше відповідальний етап ремонту, оскільки при цьому визначаються дійсний характер і розміри ушкоджень, а також об'єм майбутнього ремонту і потреба в ремонтних матеріалах і оснастці. Тому виконуючий дефектировку повинен добре знати не тільки ознаки і причини несправності, але і способи їхнього безпомилкового виявлення й усунення. Ушкодження зовнішніх деталей трансформатора (розширника, бака, арматури, зовнішньої частини введень, пробивного запобіжника) можна виявити ретельними оглядами, а внутрішніх деталей - різними іспитами. Однак результати випробувань не завжди дозволяють точно установити дійсний характер ушкоджень, оскільки будь-яке відхилення від норми, виявлене в результаті випробувань (наприклад, підвищений струм холостого ходу), може бути викликано різними причинами, у тому числі витковим замиканням в обмотці, наявністю замкнутого контуру струму через стяжні болти і деталі, що пресують, неправильним вмикання паралельних обмоток та ін.

2.4 Основні пошкодження силового електроустаткування та їх усунення


Організація ремонту

При експлуатації устаткування відбувається знос окремих деталей і вузлів, старіння ізоляції. Це може призвести до зниження його продуктивності, зменшенню потужності, а в окремих випадках - і до втрати працездатності. Ушкодження устаткування, як правило, є слідством невчасного ремонту, порушення режимів експлуатації і незадовільного обслуговування. При невчасному усуненні дефектів устаткування може вийти з ладу, що зажадає збільшення витрат на ремонт. В окремих випадках ушкодження настільки значні, що взагалі не удається відновити устаткування.

На промислових підприємствах надійність роботи електроустаткування забезпечується при дотриманні системи планово-попереджувальних ремонтів. Система містить у собі не тільки сукупність заходів щодо ремонту устаткування, але і по технічному відході за ним. Всі ці заходи попереджують інтенсивний знос устаткування, усувають можливість випадкового його виходу з ладу і створюють необхідні умови для ремонту з дотриманням високої якості робіт.

Заводському електрику часто припадає займатися технічним обслуговуванням і поточним ремонтом устаткування.

Технічне обслуговування, як правило, роблять у процесі роботи устаткування з використанням перерв, робітників днів і змін і виконують силами" обслуговуючого персоналу. Добре налагоджена робота з технічного обслуговування забезпечує надійну і безперебійну роботу устаткування, скорочує витрати на ремонт і експлуатацію. Технічне обслуговування містить у собі роботи, спрямовані на підтримку електроустаткування в справному стані і на забезпечення його працездатності в процесі експлуатації. Воно передбачає систематичне спостереження за роботою, відхід і регулярне проведення оглядів. При технічному - обслуговуванні здійснюють контроль за дотриманням режимів роботи, правил експлуатації, інструкцій заводів-виготовлювачів і місцевих експлуатаційних інструкцій; усувають дрібні несправності, що не потребують відключення устаткування і мереж; здійснюють регулювання, чищення продування і мастило. У задачу технічного обслуговування входить також швидке, що не потребує ремонту відновлення працездатності устаткування, що відключається, або ділянки мережі. При необхідності можуть бути зроблені короткочасне припинення устаткування і відключення мереж для попередження аварійних ситуацій.

При поточному ремонті забезпечується підтримка енергетичного устаткування в працездатному стані до такого чергового планового ремонту.

У обєм робіт із поточного ремонту включають операції, виконувані при технічному обслуговуванні: огляд устаткування, перевірка, ремонт вузлів і деталей з усуненням дефектів, що виникнули в процесі експлуатації, регулювання й іспит на неодруженого ходу і під навантаженням. При необхідності роблять повне або часткове розбирання окремих вузлів у потрібному для проведення ремонту обсязі, ремонтують або заміняють вузли, що швидкозношувальні деталі і.

Поточний ремонт виконують силами ремонтних підрозділу підприємства, а при необхідності залучають і обслуговуючий персонал. Терміни ремонту і їхня періодичність визначаються особливістю конструкції устаткування, його призначенням і місцевими умовами експлуатації (температура, забруднення виробничого середовища, змінність робіт).

Моральний знос - результат старіння цілком справного резервного або працюючого електроустаткування, подальша експлуатація якого недоцільна через створення нового, технічно більш зробленого або більш економічного устаткування аналогічного призначення. Цей вид зносу електроустаткування - закономірний процес, обумовлений розвитком науки і безупинного технічного прогресу.

Однак експлуатація електроустаткування, що морально зносилося, може статті технічно й економічно доцільною, якщо при капітальному ремонті здійснити модернізацію, при котрій його техніко-економічні параметри можуть бути максимально наближені до параметрів аналогічного більш досконалого електроустаткування. Модернізація електроустаткування має велике народногосподарське значення.

Обслуговування і ремонт електричних машин.

У залежності від габаритних розмірів, маси і характеру ремонту електричної машини, а також наявності або відсутності необхідних розумів для ремонту її ремонтують або на місці, або в електроремонтному цеху, або на електроремонтному заводі.

Машини ушкоджуються частіше всього через неприпустимо тривалу роботу без ремонту, поганого експлуатаційного обслуговування або порушення режиму роботи, на який вони розраховані. Ушкодження електричних машин бувають механічні й електричні.

До механічних ушкоджень відносять: виплавку баббіта в підшипниках ковзання; руйнація сепаратора, кільця, кульки або роликів підшипників гойдання; деформацію або поломку вала ротора (якорі); утворення глибоких виробіток ("доріжок) на поверхні колекторів і контактних каблучок; ослаблення кріплення полюсів або сердечника статора до станини, розрив або сповзання дротових бандажів роторів (якорів); послаблення пресовки сердечника ротора (якорю) і ін.

Електричними ушкодженнями є пошкодження ізоляції на корпусі, обрив провідників в обмотці, замикання між витками обмотки, порушення контактів і руйнація з'єднань, виконаних паянням або зварюванням, неприпустиме зниження опору ізоляції внаслідок її старіння, руйнації або зволоження та ін.

У число перед ремонтних операцій по виявленню несправностей електричних машин входять: вимір опору ізоляції обмоток (для визначення ступеня її зволоження), іспит електричної прочність ізоляції, перевірка на холостому ходу машини цілості підшипників, розміри осьового розбігу ротора (якорю), правильності прилягання щіток колектору і контактним кільцям, розміри вібрації, визначення розміру зазорів між обертовими і нерухомими частинами машинами, а також перевірка стану кріпильних деталей, щільності посадки підшипникових щитів на заточеннях станини і відсутності ушкоджень (тріщин, сколовши) в окремих деталей машини.


Таблиця 1. Несправності трифазних асинхронних двигунів і способи їх усунення

НесправністьМожлива причинаСпосіб виявлення або усунення Двигун не запускається без навантаження. Відсутній пусковий момент Обрив (в однім із проводів) лінії живлення Обрив в одній з обмоток фаз статора двигуна (при вмиканні зіркою) Перевірка напруги лінії (лінійні напруги) Перевірка запобіжників або струму в живлячих проводах, або опору обмоток фаз Двигун не розвиває номінальну частоту обертання і гудить Одностороннє тяжіння ротора внаслідок зносу підшипників, перекосу підшипникових щитів або вигину вала Перевірка зазору між статором і ротором Двигун зупиняється при збільшенні навантаження. Пусковий або максимальний момент недостатній Знижена напруга мережі Вмикання фаз обмотки зіркою замість трикутника Обрив в одній з обмоток фаз статора двигуна (при вмиканні фаз трикутником) Міжвиткове замикання в обмотці статора Обрив або розпайка в обмотці ротора Несправний пусковий реостат Перевантаження Перевірка лінійних напруг Перевірки схеми з'єднання обмоток Перевірка опору обмоток фаз Перевірка опору обмоток фаз Перевірка струму к. з. або трансформації (фазний ротор) Перевірка опору і справності реостата Перевірка навантаження Двигун дає знижене число обертів у хвилину Знижена напруга мережі Підвищений опір обмотки ротора в результаті: розпайки, поганої заливки, тріщин у стрижнях і кільцях коротко замкнутого ротора, несправності кілець, щіток (для фазного ротора) Перевірка напруги Перевірка струму к. з. Огляд каблучок, щіток Двигун не розгортається (застряє при малих частотах обертання) і гудить Обрив в обмотці ротора або ланцюга кільця (пусковий реостат), несправність коротко замикаючого механізму (фазного ротора). Несправність пускового реостата (різні опори по фазах) Обриви в декількох стрижнях або замикаючих кільцях коротко замкнутого ротора Фаза обмотки статора перевернена Перевірка опору фаз обмотки ротора і пускового реостата Перевірка струму к. з. Перевірка струму в живлячих проводах і маркірування кінців обмотки Двигун приходить в обертання при розімкнутому фазному роторі Міжвиткове замикання в роторі Перекриття між стрижнями ротора при пуску Перевірка магнітним ярмом Перевірка трансформації. Огляд лобових частин і голівки стрижнів Підвищений нагрів статора Підвищений струм в обмотках статора в результаті: Обрив в однім із трьох проводів живлячої лінії в ланцюзі однієї з фаз обмотки статора Підвищеної або зниженої напруги в мережі Перевантаження міжвиткового замикання в обмотці фази статора, замикання між обмотками фаз Перевірка запобіжників, а також напруги між проводами лінії і струму в них Перевірка напруги між проводами живлячої лінії і струму в них Перевірка струму в живлячих проводах; ізоляції між фазами обмотки статора і на корпус; опори обмоток Перегрів ротора Погіршення вентиляції Підвищений струм у роторі в результаті: Зниження мережі, що харчує Перевантаження, Розпайка з'єднань Очищення вентиляційних каналів Перевірка лінійної напруги і струму ротора (для фазного ротора) Перевірка навантаження Перевірка місць пайки, опір ротора (для фазного ротора) Значення струму споживаного двигуном, періодично коливається Обрив у роторі Перевірка струму к. з. При вмиканні спрацьовує захист (великий струм) Перевернуто фазу обмотки статора З'єднання фаз обмотки статора в трикутник замість зірки Замикання обмоток на корпус або між фазами Несправність пускового реостата Перевірка маркірування кінців і схеми з'єднання обмотки Перевірка схеми з'єднання обмоток. Перевірка ізоляції обмоток фаз щодо корпуса й один одногоПерегрівши підшипників Відсутність мастила. Забруднене мастило. Невідповідний сорт мастила Знос підшипника Перевірка і заміна мастила Те ж Перевірка зазору в підшипнику Механічні коливання (струс) двигуна Небаланс ротора (струс зникає лише при значному зменшенні частоти обертання) Обрив у роторі Велика осьова "гра" ротора Знос ковзаючих підшипників Погано зшитий ремінь передачі Перевірка балансування Перевірка струму к. з. Перевірка зазору в підшипниках і їхньої установки Перешивання ременя

Примітка:

.Коли обрив відбувся на ходу, двигун продовжує обертатися, і якщо вчасно не зупинити він згорить. Обрив живлячого проводу і невідповідний захист є частими причинами ушкодження статорної обмотки трифазних асинхронних двигунів.

2.Вмикання обмотки зіркою замість трикутника приводить до зниження напруги у кожній з обмоток у 1,73 разу і, отже, до зменшення пускового максимального моментів у три рази.

Обслуговування і ремонт трансформаторів.

Найбільше уразливою частиною трансформатора, що часто ушкоджується, є його обмотки ВН і рідше НН. Ушкодження частіше усього виникають внаслідок зниження електричної прочності ізоляції на будь-якій ділянці обмотки, у результаті чого відбувається електричний пробій ізоляції між витками і їхнє замикання на цій ділянці, що приводить до виходу трансформаторів із ладу. Часто бувають випадки переходу напруги з обмотки ВН на обмотку НН через погіршення стану ізоляції між ними.

У трансформаторах можуть ушкоджуватися також уведення, перемикачі, кришка й інші деталі. Зразкове співвідношення (у відсотках) ушкоджень окремих частин трансформатора наступне: обмотки і що струмопровідні частини - 53, вводи 18, перемикачі - 12, всі інші, узяті разом, - 17. Дослідження причин аварійних виходів трансформаторів із ладу показали, що звичайно аварії відбуваються через задовільне обслуговування і низьку якість ремонту.

Розбирання трифазного масляного двухобмоточного трансформатора, дефектировку ряду його частин роблять одночасно або з невеликим зсувом у часу.

Дефектировкою трансформатора називають комплекс робіт з виявлення характеру і ступеня ушкоджень його окремих частин. Робота по дефектировці найбільше відповідальний етап ремонту, оскільки при цьому визначаються дійсний характер і розміри ушкоджень, а також об'єм майбутнього ремонту і потреба в ремонтних матеріалах і оснастці. Тому виконуючий дефектировку повинен добре знати не тільки ознаки і причини несправності, але і способи їхнього безпомилкового виявлення й усунення. Характерні несправності силових трансформаторів і можливі причини їхні виникнення приведені в табл.2.

Ушкодження зовнішніх деталей трансформатора (розширника, бака, арматури, зовнішньої частини введень, пробивного запобіжника) можна виявити ретельними оглядами, а внутрішніх деталей - різними іспитами. Однак результати випробувань не завжди дозволяють точно установити дійсний характер ушкоджень, оскільки будь-яке відхилення від норми, виявлене в результаті випробувань (наприклад, підвищений струм холостого ходу), може бути викликано різними причинами, у тому числі витковим замиканням в обмотці, наявністю замкнутого контуру струму через стяжні болти і деталі, що пресують, неправильним вмикання паралельних обмоток та ін.

Тому в процесі дефектовки, як правило, розбирають трансформатор і при необхідності піднімають активну частину, що не тільки точно установити причини, характер і масштаби ушкоджень, але і пристосування, а також і час.


Таблиця 2. Несправності трансформатора і способи їхній усунення

НесправністьОзнакаМожлива причинаСпосіб виявленняМагнитопровід Дефектність міжлистової ізоляції Погіршення стану мастила (зниження температури спалаху, підвищення кислотності, зниження пробивної напруги), збільшення втрат холостого ходу Старіння міжлистової ізоляції, окремі місцеві дефекти Зовнішній огляд при вийнятій активній частині. Випробування: вимір втрат холостого ходу, напруга між крайніми листами і пакетами, опорів постійному струму міжлистової ізоляції Пожежа в сталі Поява газу в газовому реле і робота газового захисту на сигнал; зниження температури спалаху мастила; специфічний різкий запах і темний колір мастила внаслідок його розкладання Ушкодження ізоляції шпильок, яке дає коротко замкнутий контур Місцеве ушкодження міжлистової ізоляції, що викликає замикання листів сталі Неправильне виконання заземлення, виникнення коротко замкнутого контуру й ін. Те ж >> >> Місцеве замикання листів сталі Поява пального чорного газу в газовому реле через місцевий перегрів і розкладання мастила Наявність сторонніх металевих або струмопровідних часток, замикаючих у даному місці листи сталіЗовнішній огляд при вийнятій активній частини Підвищене гудіння, деренчання в шихтованого магнитопроводу---- Ослаблення прес совки магнитопроводу Разбовчування і вільне коливання деталей, що кріплять Коливання відстаючих крайніх листів сталі в стрижнях або ярмах Підвищене проти номінального первинна напруга Зовнішній огляд при вийнятій активній частині і перевірка стану пресуючих та кріплячи магнитопровід деталей, а також відставання крайніх листів у стрижнях або ярмах Неприпустиме гудіння в стикового магнитопроводу - --- Ослаблення прессовки стиків. Пробій або руйнація ізолюючих прокладок у стиках Зовнішній огляд при вийнятій активній частині і перевірка стану стиків, а також ізолюючих прокладок у них Обрив заземлення Потріскування усередині трансформатора при підвищеній напрузі - --- Зовнішній огляд при вийнятій активній частині і перевірка стану заземлення Обмотки Виткове замикання Робота газового захисту на відключення - пальний газ біло-сірого або синюватого кольору. Сильний нагрів, іноді з характерним булькотом мастила. Невелике збільшення первинного струму Руйнація первинної ізоляції внаслідок старіння, тривалих перевантажень або недостатнього охолодження Механічне ушкодження ізоляції витків при коротких замиканнях або інших аварійних режимах Оголення обмоток через зниження рівня мастила Зовнішній огляд активної частини. Випробування: вимір опорів постійному струму; прожиг обмотки для виявлення місця виткового замикання підведенням до неї зниженої напруги (10-20%) UНОМ. Поява диму в місці ушкодження Те ж Пробій на корпус Робота газового захисту Ушкодження головної ізоляції в результаті старіння або тріщин, отворів, зламів і т.д. Зволоження мастила, ізоляції Перевірка мегомметром опору ізоляції між обмотками і корпусом; перевірка мастила на хімічний аналіз і пробій; зовнішній огляд при вийнятій активній частині Міжфазне коротке замикання Робота газового і максимального захисту. Викид мастила через вихлопну трубу Те ж, крім того, замикання на введеннях Зовнішній огляд при вийнятій активній частині. Перевірка мегомметром ПеремикачіОплавлення або вигоряння контактних поверхонь Робота газового захисту Дефекти конструкції або сборки (недостатнє натискання контактів і пругкість нажимних пружин) Зовнішній огляд при вийнятій активній частині. Перевірка мегомметром (при наявності обриву) Перекриття між фазами або окремими відгалуженнями (дефект аналогічний міжфазному короткому замиканню обмоток) Робота газового диференціального і максимального захисту. Викид мастила через вихлопну трубу Перенапруга. Проникнення вологи усередину трансформатора. Дефекти в ізолюючих частинах (злами, тріщини) Зовнішній огляд при вийнятій активній частині. Перевірка мегомметром Вводи Пробій на корпус Дія максимального і диференціального захисту Наявність тріщин в ізоляторі. Зниження рівня мастила при забрудненій внутрішній поверхні ізолятора Зовнішній огляд. від'єднання введення і перевірка його ізоляції мегомметром. Перекриття між уведеннями Те ж Накиди сторонніх предметів на введення Зовнішній огляд Течія мастила в місцях ущільнення ---- Ослаблення затягування болтів, дефект ущільнюючої прокладки Те ж Течія мастила в армировці введення ---- Дефекти в армировке (тріщини й ін.), у пайку ковпачка зі шпилькою >>Бак, радіатори, розширник Течі мастила в місцях ущільнень і зварювальних швів ---- Ослаблення затягування болтів. Дефект ущільнюючих прокладок Зовнішній оглядМастилоНенормальне підвищення температури мастила і нагрів ---- Несправність у системі охолодження (наприклад закриті радіаторні крани, вийшли з ладу вентилятори). Перевантаження. Внутрішні ушкодження в трансформаторі Перевірка роботи системи охолодження. Перевірка навантаження, а також відповідності (по записах у журналі) температури мастила даному навантаженню Ослаблення кріплення активної частини Газовий захист Робота на сигнал ---- Повільне зниження рівня мастила Аналіз газів: на кількість, запах, горючість (якщо газ без кольору, запаху і не горить, те реле спрацювало через улучення повітря; якщо газ горить - внутрішнє ушкодження) Робота на відключення ---- Різке зниження рівня мастила Внутрішні ушкодження, супроводжувані сильним виділенням газів Аналіз газів і мастила Зовнішній огляд і з'ясування причини різкого зниження рівня мастила

3. Розрахункова частина


3.1 Розрахунок електродвигуна


Досить часто приходиться ремонтувати електродвигуни, в яких відсутня стара обмотка та табличка з технічними даними. Щоб відновити обмотку таких двигунів, потрібен повний розрахунок машини. Нижче проводиться розрахунок для найбільш розповсюджених трифазних двигунів потужністю до 100кВт.

Визначити діаметр дроту, число витків обмоток статора, потужність електродвигуна типу А.

При обмірі сталі статора стало відомо:

·Активна потужність двигуна Pн = 13 кВт

·Внутрішній діаметр статора Dі = 147,5 мм,

·довжина активної сталі з каналами ? = 157,7 мм,

·висота тіла (ярма), hс = 33,2 мм,

·площа паза Sп = 312,4 мм2

·кількість пазів статора z1 = 36 (пази овальні)

·обмотка статора розрахована на напругу 380 В.

Рішення

1.Визначаємо можливе найменше число полюсів по формулі:



Приймаємо 2р = 2

.Знаходимо площу полюсного ділення:



.По графіку для двигуна типу А оср = 1 (див. мал 7 методичної роботи) визначають число послідовного зєднаних витків однієї фази ?ф = 60 (витків).

Потім отримане ?ф = 60 перевіряють на кратність його z1/6:


/6 = 6 кратне 60.


Можна приймати ?ф = 60.

4.Знаходимо значення індукції у тілі статора:



.Знаходимо ефективних провідників на один паз:



.Визначаємо повний переріз міді усіх провідників пазу при двошаровій обмотці та овальноподібному з очертанням по дузі окружності пазі:



.Переріз кожного провідника без ізоляції:



Вибираємо дріт ПСД з діаметром без ізоляції 4,10 мм, перерізом 13,20 мм2 по таблицям 7,8,9.

.Визначаємо потужність електродвигуна. Для цього необхідно розрахувати силу струму статора. По таблиці 2 приймаємо щільність струму ? = 2 А/мм2:



.По силі струму статора та напрузі визначаємо повну потужність двигуна:



.Активна потужність двигуна:



де та - коефіцієнт корисної дії та потужності, які приблизно можна приймати по даних, взятих з каталогів типових електродвигунів або по табл.4.

По таблиці приймаємо:

;


3.2 Розрахунок трансформатора


Однофазні трансформатори низької напруги використовуються для живлення кіл управління, для освітлення, а також використовуються у випрямлячах та різноманітних електронних апаратах. Розрахунок трансформатора починають з визначення його вторичної повної потужності, яку можливо прийняти рівним множенню вторинної напруги на вторинний струм при повному навантаженні.

Розрахунок трансформатора з осердям стержневого типу

·напруга живлення

·напруга вторинна, (коло керування)

·сила струму навантаження, (коло керування)

·напруга вторинна, (коло освітлення)

·сила струму навантаження, (коло освітлення)

Рішення

1. Розраховуємо вторинну повну потужність трансформатора:


= = 1275 = 635B A, S2 =U2 I2=360,5 = 18B A1 = S2 + S2= 550 + 12 = 653BA


2. Первинна повна потужність трансформатора:



.Так як трансформатор стержньового типу, то переріз осердя:



Приймаємо розміри трансформатора такими:

·ширина стержня ,

·висота стержня ,

·ширина вікна ,

·товщина пакета пластини .

Фактичний переріз вибраного осердя



.Визначаємо силу струму первинної обмотки:



.Визначаємо переріз дроту первинної та вторинної обмотки, виходячи з щільності струму, яка дорівнює 2 А/мм2:



Приймаємо по табл. 7,8,9 для первинної та вторинної обмоток дроту ПЕВ-1 зі слідуючими даними:

діаметр дроту без ізоляції:

діаметр дроту з ізоляцією:

переріз дроту без ізоляції:

6.Визначаємо кількість витків первинної та вторинної обмоток, прийняв магнітну індукцію осердя Вс = 7000 (сталь Е41),


?1=U1 104/222BcQc=380104/ 222 700027 = 905 витка,

?2 = ?1 (U2/U1) = 905 (127/380) = 302 витка.

?2= ?1 (U2 / U1) = 905 (36/380) = 85витків.


.Перевіряємо чи розмістяться обмотки у вікні нашого осердя. Площа, зайнята первинною та вторинною обмотками


Fобм1 =di12 w1 = 1,162905= 1217 мм2

Fобм2 =di22 w2 =1,902302 = 1090 мм2

Fобм2=di 22 w2 = 0,62285 = 32 мм2

Fобм = Fобм1 + Fобм2 + Fобм2=1217 + 1090 + 32 = 2339 мм2


Площа вікна осердя:



Відношення розрахованої та фактичної площ вікна осердя



Значить, обмотки вільно розмістяться у вікні вибраного осердя трансформатора.

4. Заключна частина


4.1 Діяелектричного струму на організм людини <http://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&ved=0CEIQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.npblog.com.ua%2Findex.php%2Flyudina%2Fdija-elektrichnogo-strumu-na-organizm-ljudini.html&ei=qyKaUrvSBsHVtAbDlYHICA&usg=AFQjCNHFrcApVk0Woc6Gl44l_YJiyxH6CQ&sig2=TdDGrrwqcCeNyZuu35af3w&bvm=bv.57155469,d.Yms>


Електричний струм небезпечний. Впливаючи безпосередньо (у результаті прямого проходження), а також іншими видами енергії, в які перетворюється при розрядах, струм заподіює організму людини явні і приховані пошкодження, звані електричними травмами. До них відносяться електричні знаки, що з'являються на вході струму в тіло людини і на виході з нього; опіки всього тіла або окремих його ділянок; (виявляються крововиливи, зміна кольору шкіри і др.) електричні удари, характерні внутрішніми ушкодженнями.

Електричний знак являє собою омертвілу шкіру у вигляді мозолі. З плином часу, іноді вельми тривалого (роки), цей знак поступово проходить.

Опіки заподіює електрична дуга, температура якої досягає декількох тисяч градусів, а також електричний струм при безпосередньому контакті тіла з токоведучою частиною. Електрична дуга з'являється при розряді у випадках наближення людини до струмоведучих частин, що знаходяться під високою напругою, при коротких замиканнях і т.п. Опіки електричним струмом викликають опікову хворобу, проникають глибоко в тканини і важко виліковуються.

Електричний удар зовні проявляється у вигляді мимовільних судомних скорочень м'язів різної тяжкості: без втрати свідомості; з втратою свідомості, але зі збереженням дихання і роботи серця; з втратою свідомості і порушенням дихання або серцевої діяльності; з втратою свідомості і одночасним порушенням дихання і роботи серця. У всіх цих випадках, особливо коли впливу струму піддалася ліва половина тіла, виникає загроза ураження серця, дуже чутливого і найбільш уразливого для електричного струму. При легких ступенях електротравми потерпілий скаржиться на серцебиття, відчуття тиску за грудиною, відчуття страху і туги.

У більш важких, але ще оборотних випадках виникають різні порушення ритму серцевої діяльності, тобто послідовності, сили і частоти скорочень шлуночків серця. Може наступити фібриляція, коли волокна (фібрили) серцевого м'яза, які безпосередньо здійснюють її скорочення, перестають працювати нормально. Серце при цьому не може забезпечити руху крові через неправильні, хаотичних, прискорених скорочень. Кровообіг і доставка кисню тканинам припиняються, що призводить до важких наслідків. Зовні фібриляція виявляється в тому, що пропадає пульс, з'являються синюшність, застій крові і набряки.

Після припинення кровопостачання практично відразу перестає функціонувати кора головного мозку, а загибель її клітин настає через 5 - б хв. Вимкнення функцій інших органів відбувається дещо пізніше (печінки і нирок - через 10-20 хв), м'язова система припиняє роботу через 20 - 30 хв. Порушення функцій, а потім загибель тканин викликаються насамперед кисневим голодуванням. Якщо протягом 5-6 хв після зупинки серця вдається відновити його діяльність, можна розраховувати на повне відновлення життя людини. Тому цей період називають уявною клінічною смертю. У здорових людей при раптовому впливі струму тривалість клінічної смерті може становити 7 - 8 хв. У більш пізні терміни патологічні зміни в корі головного мозку стають незворотними - клітини його вже загинули, тому настає необоротна біологічна смерть. Звідси ясно, яке найважливіше значення має негайне надання першої допомоги (штучного дихання н непрямого масажу серця) потерпілому. Констатувати смерть може тільки лікар.

Вихід впливу електричного струму на людину залежить від багатьох факторів: від роду струму (змінний чи постійний; при змінному струмі - від його частоти), значення струму (або напруги), тривалості його протікання та шляхи проходження через тіло, а також від фізичного та психічного стану людини.

Найбільш небезпечним для людини є змінний струм з частотою 50-500 Гц. Здатність самостійного звільнення від струму такої частоти у більшості людей зберігається при дуже малому струмі (до 10 мА). Постійний струм теж небезпечний, але самостійно звільнитися від нього можна при кілька великих значеннях (20-25 мА).

Струм, що проходить через тіло людини, залежить від напруги електроустановки і опору всіх елементів ланцюга, по якій він протікає, в тому числі від опору тіла людини. Електричний опір тіла людини складається з опорів шкіри і опорів внутрішніх тканин. Найбільший опір має верхній, роговий, шар шкіри, товщина якого складає долі міліметра. Якщо шкіра суха і неушкоджена, опір її велика і при напрузі 10 В складає близько 100 000 Ом. При наявності пошкоджень на тілі людини його опір знижується до 1000 Ом,

а в деяких випадках і менше (наприклад, при пошкодженні шкіри в місці контакту тіла з токопровідною частиною).

Опір тіла людини - величина нелінійна, різко непропорційно зменшувана від десятків тисяч ом до 800 Ом при збільшенні прикладеної напруги від 10 до 140 В. Відповідно струм, що протікає через тіло, і небезпека ураження зростають. Опір тіла зменшується, коли збільшується тривалість впливу, є великий і щільний контакт з струмоведучою частиною, а також при незадовільному фізичному і психічному стані людини. У розрахунках за електробезпеки приймають за найменший опір тіла людини, рівне 1000 Ом.

Кожен працюючий повинен твердо пам'ятати, що не можна доторкатися до струмоведучих частин незалежно від того, під яким напругою вони знаходяться. При необхідності роботи на обладнанні, яке може виявитися під напругою (металеві конструкції розподільних пристроїв, опори ліній електропередачі, корпуси обладнання та інші частини), слід застосовувати необхідні правилами безпеки засоби захисту: заземлення, ізоляцію, індивідуальні ізолюючі інструменти.


Список використаної літератури


1.Електротехнічний довідник вид. Москва Енергоіздат, 1986.

2.Атабенов В.Б. Ремонт електрообладнання промислових підприємств. Москва, "Вища школа", 1979.

.Китаєв В.С. з Електротехніка з основами промислової електроніки. Москва, "Вища школа", 1980.

.Алукер Ш. М Електричні вимірювання. Москва, "Вища школа", 1972.

.Трунковський Л. Є. Обслуговування електрообладнання промислових підприємств. Москва, "Вища школа", 1979.

.Львов А.П. Довідник електромонтера. Київ, Головне видавництво видавничого обєднання, "Вища школа", 1980.

.Круглянський М.С. Довідник молодого електромонтера. Москва, "Вища школа", 1969.

.Дяков В.І. Типові розрахунки по електрообладнанню. Москва, "Вища школа", 1985.

.Воронін А.А. Техніка безпеки при роботі в електроустановках. Москва, "Вища школа", 1979.


Зміст 1. Вступ 1.1 Історія та перспективи розвитку електроприладобудування 2. Основна частина 2.1 Призначення та коротка характеристика силового

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ