Технологія монтажу та ремонту машин постійного струму

Зміст

1. Вступ. 2

2. Організація. Робоче місце. 4

3. Електричні двигуни постійного струму. 6

3.1 Способи збудження і пуск двигунів постійного струму. 7

3.2 Регулювання швидкості обертання та реверсування двигунів постійного струму 10

3.2.1 Регулювання швидкості обертання двигуна зміною опору кола якоря. 11

3.2.2 Регулювання швидкості обертання двигуна зміною магнітного потоку. 12

3.2.3 Регулювання швидкості обертання зміни, підведеної до двигуна напруги 13

3.2.4 Регулювання швидкості обертання двигуна зміною магнітного потоку Ф 13

3.3 Характеристика двигунів постійного струму. 14

3.3.1. Робочі характеристики двигунів з паралельним збудженням. 15

3.3.2 Характеристка двигуна з послідовним збудженням. 18

3.3.3 Залежність ККД двигуна від Р₂ 20

4. Вимірювальні і контрольні інструменти. 22

4.1 Вимірювальні інструменти. 22

4.2 Мікрометри, штангенциркулі, штихмаси. 22

4.3 Валовий та гідростатичний рівні 22

4.4 Мірні інструменти для пробного запуску. 23

4.5 Такелажні пристосування. 23

4.6 Монтажні пристосування і механізми. 23

4.7 Такелажні механізми, матеріали та інструменти для такелажних робіт. 23

5. Матеріали, що застосовуються при виконанні роботи. 24

6. Техніка безпеки. 26

Використана література. 28

 

1. Вступ

Енергетика – це одна з найбільших галузей народного господарства України. За розвитком енергетики визначають стан розвитку країни в цілому. Електренергія сьогодні виробляється на електростанціях різного типу. В Україні працюють теплові, гідро-, атомні, вітрові та іншого типу електростанції.

Найбільші теплові електростанції розміщені в Донбасі. Серед них найпотужніші є Луганська, Миронівська, Старобишівська (по 2,5 млн. кВт кожна), Слов’янська (2,1 млн. кВт), Вуглегірська (3,6 млн. кВт), Курахівська і Штерівська. Тут діє потужна лінія електропередачі Донбас – захід України.

У Придніпров’ї, не зважаючи не дещо іншу сировинну базу і наявність гідроресурсів, виробництво електроенергії на теплових електростанціях також перевищує.

На території України розташовані атомні електростанції (Хмельницька, Південноукраїнська, Запорізька та Рівненська) сумарною потужністю 13 млн. кВт.

Атомна енергетика пропонує екологічно найчистішу технологію виробництва електроенергії. Перевагою АЕС є також стабільність режиму їх роботи. Увімкнена в мережу атомна електростанція дає сталий потік електроенергії.

Зараз електроенергії потрібно все більше і більше, але запаси природного газу, вугілля, нафти обмежені, атомні електростанції недосконалі і їх робота загрожує довкіллю.

Серед нетрадиційних видів енергії можливе використання біомас і створення на їх основі біогазу. З’явилися і методи вирощування рослин, які дають нафту.

Нині загальний технічний стан електроенергетики України незадовільний. Це пов’язано з тим, що тривалий час не проводилася модернізація енергетичного господарства.

З усіх видів енергії найчастіше застосовується електромагнітна, яку на практиці називають електричною.

Енергія – це кількісна міра руху та взаємодія всіх форм матерії.

Для будь-якого виду енергії можна назвати її носія. Наприклад, механічною енергією володіє вода, що падає на лопаті гідротурбіни, заведена пружина; тепловою – нагрітий газ, пара, гаряча вода.

Важливою для України є безпека роботи атомних станцій. Катастрофа на Чорнобильській АЕС перетворила державу на зону екологічної катастрофи. В навколишнє середовище було викинуто близько 1 млрд. Кюрі різних радіонуклідів, забрудненими виявилися цілі області України.

2. Організація. Робоче місце

Для виконання ремонтних робіт в найбільш короткі терміни необхідно: правильно визначити характер і об’єм ремонту, який має виконуватись і виділити відповідних виконавців; до початку ремонту зкомплектувати всі запасні деталі для заміни тих, що вийшли з ладу; дати відповідним цехам та дільницям підприємства замовлення на виконання зварювальних, токарних та ливарних робіт; підготувати необхідну документацію на проведення ремонту (відомості дефектів, паспорти обладнання, акти попередніх випробувань та інше); привести в порядок робоче місце (мати стиснене повітря і напругу 12 В, підібрати, перевірити та підготувати до роботи необхідні для роботи інструменти та пристосування, освітити та при необхідності загородити робоче місце); підготувати апарати та прилади для випробувань, контролю та перевірок обладнання, яке ремонтується; забезпечити робоче місце ремонтного персоналу засобами техніки безпеки та перевіреними засобами захисту.

Для здійснення швидкісного ремонту електрообладнання велике значення має наукова організація праці (НОП). Практика ремонту показує, що навіть самим найкращим ремонтом обладнання і висококваліфікованими працівниками не можна швидко відремонтувати обладнання, якщо погано організувати роботу ремонтників.

В залежності від наявності установленого на виробництві електрообладнання організовують електромонтажні майстерні різного виготовлення. Виробнича площа майстерні визначається кількістю машин, проходженням середнього і капітального ремонту. Її вибирають із розрахунку 1 м² на кожну електромашину, яка ремонтується в рік. Цією нормою враховується і площа, необхідна для виготовлення запасних деталей електрообладнання і для ремонту апаратури вантажопідйомних кранів і магнітів.

Електромонтажні роботи виконують як власними силами заводу, так і силами спеціалізованих підрядних організацій. Для механізації робіт по ремонту електрообладнання більшість електроцехів заводів обладнано підйомно-транспортними пристосуваннями вантажопідйомністю до 10 т, тому електрообладнання більшої ваги ремонтують на місці його виготовленя або силами спеціалізованих організацій. Силові трансформатори потужністю більше 1000 кВ · А і електродвигунами потужністю 1000 кВт рекомендовано ремонтувати силами спеціалізованих організацій міністерства електротехнічної промисловості.

На великих заводах з великою кількістю різних електричних машин, пускорегулювальної апратури і трансформаторів (силових, зварювальних, вимірювальних і так далі) створюють електроремонтні майстерні, де виконують всі види ремонту. Технологічний процес ремонту електрообладнання в великих майстернях зазвичай проводять по поточному вузловому методу: пошкоджені вузли електрообладнання (ротор, статор, магнітопровід трансформатора з обмотками, бак трансформатора та ін.) розібраної машини трансформатора, апарата доставляють одночасно на відповідні спеціалізовані ремонтні дільниці (розбірно-дефектувальне відділення, промивальне, обмотковий з просочуванням та сушінням слюсарно-механічна, збірна та ін.).

3. Електричні двигуни постійного струму

Принцип дії обертального моменту двигунів постійного струму.

Електричні двигуни постійного струму, як і взагалі електричні машини, є оборотними, тобто вони без будь-яких конструктивних змін можуть працювати як генератори, так і двигуни.

Принцип дії електродвигунів ґрунтується на взаємодії магнітного поля статора Ф із струмом якоря І_я. Електромагнітний момент, який виникає при цьому, приводить якір в обертовий рух. Наявність колектора в двигунах постійного струму забезпечує зміну напруги струму в обмотках якоря при переході секцій через геометричну нейтраль. Завдяки цьому обертальний момент залишається сталим за напрямом і величиною. Якщо підвести до якоря двигуна постійну напругу U, то виникає обертальний електромагнітний момент. Під впливом цього моменту якір двигуна почне обертатися з певним числом обертів. При обертанні якоря його провідники перетинатимуть силові лінії магнітного поля статора, в них індукуватиметься ЕРС, спрямована (за правилом правої руки) назустріч струму, тобто назустріч підведеній напрузі. На цій підставі індуковану ЕРС називають зворотною, або проти-ЕРС. Якщо в якийсь момент струм якоря становить І_я, магнітний потік полюсів Ф і число обертів n не змінюється за величиною, то рівняння ЕРС для двигуна буде таке:

звідки

Отже, прикладена до двигуна напруга зрівноважуєтсья проти-ЕРС двигуна і спадом напруги на активному опорі кола якоря  при проходженні по ньому струму . Складову  називають омічним спадом напруги в колі якоря.

Якщо обидві частини рівняння помножити на , то

.

З рівняння видно, що підведена до якоря двигуна потужність дорівнює сумі електромагнітної потужності, що передається на вал двигуна  і потужності, яка йде на покриття витрат у колі якоря .

Отже, обертальний електромагнітний момент двигуна дорівнює сумі двох моментів: корисного гальмівного, створюваного приводом, і гальмівного при холостому ході, який виникає внаслідок тертя всередині двигуна і втрат у сталі.

3.1 Способи збудження і пуск двигунів постійного струму

Двигуни постійного струму, як і генератори, бувають з незалежним, паралельним, послідовним і мішаним збудженням. Незалежне збудження застосовують тоді, коли напруги збудження і якоря відмінні.

У двигунах з паралельним збудженням напруга мережі однакова для якоря і для обмотки збудження. Номінальний струм двигуна  дорівнює сумі струмів у якорі та обмотці збудження:

.

Двигуни з послідовним збудженням мають обмотку збудження, яка послідовно приєднана до обмотки якоря, тому струм якоря є струмом збудження

.

Електромагнітний момент для цього двигуна пропорційний квадрату струму:

,

тому що основний потік для ненасиченої машини пропорційний струму

.

Двигуни зі змішаним збудженням мають дві обмотки збудження, одну з яких увімкнено паралельно якорю, а другу – послідовно з ними. Послідовна обмотка збудження має небагато витків і може вмикатись узгоджено або зустрічно. У першому разі її електромагнітне поле підсилюватиме поле основної паралельної обмотки, а в другому – послаблюватиме.

Пускають двигун постійного струму з допомогою пускового реостата. Це пояснюється тим, що в момент пуску проти-ЕРС дорівнює нулю (), тому струм у якорі буде в 8-10 раз більший, ніж номінальний. Активний опір обмотки якоря малий (десяті або навіть соті частки ома).

За формулою струму якоря

.

При пуску , тому , тоді

.

Для обмеження пускового струму послідовно з якорем вмикають пусковий реостат , який у міру розгону двигуна поступово повністю виводиться. Пусковий струм визначається за формулою:

,

де  – пусковий опір.

Щоб мати потрібний пусковий момент, опір пускового реостата вибирають таким, щоб пусковий струм був більший від номінального в 1,5 – 2,0 раза. Крім того, для збільшення пускового моменту і полегшешння пуску паралельну обмотку збудження вмикають на повну напругу мережі, для чого регулювальний реостат у колі паралельного збудження виводять повністю. Процес пуску двигуна з триступеневим пусковим реостатом показано на рис. 3.1.1.

Рис. 3.1.1. Електрична схема двигуна постійного струму з паралельним збудженням

Під дією пускового обертального моменту  ротор двигуна почне обертатись і в якорі виникне проти-ЕРС. Тоді струм якоря визначають з формули електричної рівноваги :

.

При такому струмі якоря оберти двигуна збільшуватимуться доти, доки не зрівняються обертальний і гальмівний моменти (точка 1'). Потім виводять черговий ступінь пускового реостата, і струм якоря збільшується (точка 2), а отже, збільшується момент і кількість обертів (точка 2'). Так, поступово виводячи пусковий реостат, доводять оберти двигуна до номінальних (точка 3'). Струм в якорі при цьому дорівнюватиме:

.

3.2 Регулювання швидкості обертання та реверсування двигунів постійного струму

Регулювання швидкості обертання двигунів з паралельним збудженням.

Якщо в коло якоря ввімкнено регулювальний реостат , то швидкість обертання двигуна з паралельним збудженням визначають за формулою:

.

З формули видно, що швидкість обертання двигуна можна регулювати трьома способами: змінами опору кола якоря; магнітного потоку Ф (струму збудження); напруги U, підведеної до двигуна.

3.2.1 Регулювання швидкості обертання двигуна зміною опору кола якоря

Схему регулювання швидкості обертання двигуна показано на рис. 3.2.1.1, де пусковий реостат  виконує функцію регулювального реостата. Обмотку збудження вмикають на повну напругу мережі, внаслідок чого утворюється сталий магнітний потік Ф.

Рис. 3.2.1.1. Електрична схема двигуна постійного струму з паралельним збудженням

Припустімо, що гальмівний момент на валу двигуна залишається сталим і не залежить від швидкості обертання. Якщо при цій умові зменшити опір регулювального реостата, то в перший момент швидкість обертання n внаслідок інерції не встигне змінитися. У зв’язку з цим не зміниться і проти-ЕРС, оскільки . Тоді струм якоря, що визначають за формулою , збільшується обернено пропорційно опору (). Внаслідок цього порушуєтсья рівновага між обертальним і гальмівним моментами (обертальний момент стає більшим за гальмівний момент). Швидкість обертання двигуна і його проти-ЕРС збільшується, а струм якоря  зменшуватиметься доти, поки не досягне свого попереднього значення. Обертальний момент при цьому дорівнюватиме гальмівному моменту при новій більшій швидкості обертання. Якщо при сталих опорах у колі якоря збільшувати гальмівний момент, то швидкість обертання двигуна спадатиме. Цей спосіб дає можливість регулювати швидкість обертання двигуна в досить широких межах, але він невигідний через великі втрати в реостаті й зменшення ККД.

Якщо паралельно працюють кілька двигунів, наприклад, у трамваях, то швидкість їх обертання регулюють одночасно реостатом і зміною електричної схеми з’єднання двигунів. Заміннюючи послідовне з’єднання мішаним і потім паралельним, збільшують оберти двигунів. Усі перемикання виконують з допомогою спеціального перемикача – контролера.

3.2.2 Регулювання швидкості обертання двигуна зміною магнітного потоку

Припустімо, що гальмівний момент двигуна і напруга залишається сталими і не залежить від швидкості обертання двигуна. Якщо зменшити опір у колі збудження, то струм збудження і магнітний потік Ф також збільшується. У перший момент швидкість обертання n внаслідок інерції не зміниться. З рівняння  видно, що збільшення магнітного потоку Ф спричинить зменшення струму в якорі . Оскільки проти-ЕРС є набагато більша від спаду напруги  у колі якоря, то навіть при невеликому збільшенні магнітного потоку Ф струм в якорі різко зменшується. Внаслідок цього обертальний момент стає меншим, ніж гальмівний, і швидкість двигуна n та проти-ЕРС зменшуватимуться, а струм якоря почне збільшуватися доти, поки не поновиться рівновага між моментами. При цьому способі регулювання швидкості ККД двигуна майже не змінюється.

При холостому ході криву  при  називають характеристикою холостого ходу двигуна. При великих значеннях струму збудження крива  зменшується набагато (впливає насичення індуктора) і далі йде майже паралельно осі абсцис.

При певному навантаженні двигуна і сталій напрузі крива  буде подібною, але розміщується трохи нижче.