Реферат: Асинхронные электродвигатели

Асинхронные двигатели — наиболее распространенный видэлектрических машин, потребляющих в настоящее время около 40% всейвырабатываемой электроэнергии. Их установленная мощность постоянно возрастает.

Асинхронный двигатели широко применяются в приводах металлообрабатывающих,деревообрабатывающих и других видов станков, кузнечно-прессовых, ткацких,швейных, грузоподъемных, землеройных машин, вентиляторов, насосов,компрессоров, центрифуг, в лифтах, в ручном электроинструменте, в бытовыхприборах и т.д. Практически нет отрасли техники и быта, где не использовалисьбы асинхронные двигатели.

Потребности народного хозяйства удовлетворяются главнымобразом двигателями основного исполнения единых серий общего назначения, т.е.применяемых для привода механизмов, не предъявляющих особых требований кпусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т.п.Вместе с тем в единых сериях предусматривают также электрические иконструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий окружающейсреды, предназначенные для удовлетворения дополнительных специфическихтребований отдельных видов приводов и условий их эксплуатации. Модификациисоздаются на базе основного исполнения серий с максимально возможнымиспользованием узлов и деталей этого исполнения.

В некоторых приводах возникают требования, которые не могутбыть удовлетворены двигателями единых серий. Для таких приводов созданыспециализированные двигатели, например электробуровые, краново-металлургическиеи др. 

Основные направления совершенствованияасинхронных электродвигателей общего назначения.
Низковольтные асинхронные электродвигатели общего назначения мощностью0,25...400 кВт, именуемые во всем мире стандартные асинхронные двигатели,составляют основу силового электропривода, применяемого во всех областяхчеловеческой деятельности. Их совершенствованию в промышленно развитых странахпридают большое значение. В настоящее время рынок, призванный отражать интересыпотребителей, не формулирует сколько-нибудь определенных требований к стандартнымасинхронным двигателям, кроме ценовых. В связи с этим для выявления тенденцийих совершенствования необходимо исходить из требований внешнего рынка и издостижений основных производителей стандартных асинхронных двигателей.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Ведущие фирмы-производители выпускают энергосберегающие стандартные асинхронныедвигатели мощностью 15-30 кВт и более. В этих двигателях потери электроэнергииснижены не менее чем на 10 % по сравнению с ранее производимыми двигателями с«нормальным» КПД (h). При этом КПД энергосберегающего двигателя можноопределить как hэ = h / [1 — е (1 — h)],(1)
где е — относительное снижение суммарных потерь в двигателе.
Очевидно, производство энергосберегающих электродвигателей связано сдополнительными затратами, которые можно оценить с помощью коэффициентаудорожания
Ку = 1 + (1 — h) е2.100. (2)
Результаты расчетов показывают, что дополнительные затраты, связанные сприобретением энергосберегающих электродвигателей, окупаются за счет экономииэлектроэнергии за 2-3 года в зависимости от мощности двигателя. При этом срококупаемости более мощных двигателей меньше, так как эти двигатели имеют большуюгодовую наработку и более высокий коэффициент загрузки.
В ряде стран вопросы энергосбережения в стандартных асинхронных двигателяхсвязывают не столько со снижением эксплуатационных затрат, сколько сэкологическими проблемами, обусловленными производством электроэнергии. ВРоссийской Федерации Владимирский электромоторный завод начиная с 1998 г.выпускает энергосберегающие двигатели 5А280 и с 1999 г. 5А315 мощностью от 110до 200 кВт, с 200 г.энергосберегающие двигатели 5А355 мощностью 315 кВт, а с2003 готовиться к выпуску асинхронных двигателей серии 6А.

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА. СНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ШУМА.
С энергосбережением — уменьшением потерь в асинхронном двигателе — неразрывносвязано повышение его ресурса вследствие снижения температуры его обмоток. Приприменении системы изоляции класса нагревостойкости F (qб = 100°С и qб — q =20°С, где qб и q — превышение температуры обмоток над температурой окружающейсреды, соответствующее базовому ресурсу и фактическое) теоретический ресурссистемы изоляции обмотки увеличивается в 4 раза согласно известному соотношению
Тсл = Тсл.б ехр [-0,1 ln2 (qб — q)](3)
где Тсл и Тсл.б — средний и базовый ресурсы системы изоляции обмоток, причемТсл.б = 20.103 ч.
В действительности ресурс обмотки определяется не только термодеструкцией, но идругими факторами (коммутационным перенапряжением, механическими усилиями,влажностью и др.), поэтому он увеличивается не так значительно, но при этом неменее, чем в 2 раза. Руководствуясь этими соображениями, европейскиефирмы-производители стандартных асинхронных двигателей придерживаются правилаприменения систем изоляции класса нагревостойкости F (qб = 100°С) при превышениитемпературы обмоток, соответствующем базовому для систем изоляции классанагревостойкости В (qб = 80°С). Снижение температуры обмоток стандартныхасинхронных двигателей способом охлаждения ICO141 МЭК 60034-6 позволяет вуменьшить диаметр вентилятора наружного обдува и существенно (до 5 дБ(А))снизить уровень вентиляционного шума, который в двигателях с частотой вращения3000 и 1500 мин-1 является определяющим.

СЕРВИС-ФАКТОР
Декларирование сервис-фактора означает, что двигатель, работающий при номинальныхнапряжении и частоте может быть перегружен до мощности, получаемой путемумножения номинального значения на сервис-фактор. Обычно сервис-факторпринимают равным 1,15, реже — 1,1.При этом превышение температуры обмоток должно быть не более 90 и 115°С длясистем изоляции класса нагревостойкости В и F соответственно.
Применение двигателей с сервис-фактором позволяет:
— избежать переустановленной мощности для двигателей, работающих ссистематическими перегрузками до 15 %;
— эксплуатировать двигатели в сетях с существенными колебаниями напряжения безснижения нагрузки;
— эксплуатировать двигатели при повышенной температуре окружающей среды безснижения нагрузки.
Результаты расчетов показывают, что при равномерном распределении перегрузок вовсем временном интервале допустимая суммарная длительность работы двигателя,имеющего сервис-фактор 1,15, с 15 %-ной перегрузкой составляет треть ресурса. Ив этом случае энергосберегающие двигатели с изоляцией класса нагревостойкости Fи превышением температуры обмоток, соответствующем классу В, автоматическиимеют сервис-фактор 1,15.

УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ ПИТАНИЯ
В настоящее время большинство стандартных асинхронных двигателей вРоссии выпускают на напряжение сети 380 В при частоте 50 Гц.
Вместе с тем МЭК предусматривает к 2003 г. переход на напряжение 400 В(публикация МЭК 60038). При этом необходимо будет обеспечивать длительнуюработу двигателя при отклонениях напряжения от номинального ±10 % (сейчас этоограничение установлено на уровне ±5 % — публикация МЭК 60031-1). Дляобеспечения работы двигателя при пониженном на 10 % напряжении питанияпотребуются новые подходы при проектировании с целью создания соответствующихтемпературных запасов. Следует отметить, что и в этом случае дляэнергосберегающих двигателей с сервис-фактором 1,15 проблем не будет.
Все европейские фирмы уже производят стандартные асинхронные двигатели нанапряжение 400 В, российские заводы — пока только для поставок на экспорт.Одним из насущных требований европейского рынка является обеспечение возможностиработы двигателя при напряжении 400 В и частоте 50 Гц от сети 480 В и 60 Гц приповышенной на 20 % номинальной мощности. Такую возможность также следуетпредусматривать при проектировании новых машин.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ
Вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС) в настоящее время приобретают всебольшее значение при освоении и сертификации новых серий электродвигателей. ЭМСэлектродвигателя определяется его способностью в реальных условиях эксплуатациифункционировать при воздействии случайных электрических помех и при этом несоздавать недопустимых радиопомех другим средствам. Помехи от электродвигателямогут возникать в присоединенных к нему цепях питания, заземления, управления,в окружающем пространстве.
ГОСТ Р 50034-92 устанавливает нормы на уровни устойчивости двигателей котклонениям напряжения и частоты, несимметрии и несинусоидальности питающеготрехфазного напряжения, а также методы испытания двигателей на устойчивость кпомехам. Вместе с тем при проектировании и производстве асинхронных двигателейдля внешнего рынка необходимо руководствоваться публикацией МЭК 1000-2-2, вкоторой установлены уровни совместимости для низкочастотных распространяющихсяпо проводам помех и передаче сигналов в низковольтных системах электропитания.При этом измерительное оборудование должно обеспечивать и спектральный анализна базе компьютерных информационно-измерительных систем.

ВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТЫ В СИСТЕМАХ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

При работе от преобразователя частоты (ПЧ) в ряде случаевнеобходимо предусматривать защиту двигателя от перенапряжения (если это непредусмотрено в системе) путем усиления витковой и корпусной изоляции.
Большинство выпускаемых и применяемых в настоящее время ПЧ, рассчитанных насреднюю мощность до 3000 кВт, по своей структуре являются инверторами. Выходноетрехфазное напряжение в этих ПЧ формируется методом широтно-импульсноймодуляции, что приводит к воздействию на изоляцию (витковую, межфазовую)электродвигателя напряжения импульсной формы, амплитуда которого значительнопревышает амплитуду первой гармоники выходного напряжения. Это приводит кпреждевременному старению изоляции и снижению срока службы обмотки и двигателяв целом.
Увеличение срока службы асинхронного двигателя общепромышленного применения всоставе регулируемого привода может и должно быть обеспечено схемотехническимирешениями ПЧ или введением специальных фильтрующих устройств в цепь питанияэлектродвигателя.
Разработка ПЧ и регулируемого электродвигателя в едином конструктивномисполнении позволяет оптимизировать систему электропривода не только помассогабаритным показателям и удобству обслуживания, но и с позиций единойсистемы независимого теплоотвода решить вопрос охлаждения машины на малыхчастотах вращения.
При регулировании частоты вращения, превышающей синхронную, следует применятьподшипники соответствующей быстроходности. В связи с этим в публикации МЭК60034-1 предусмотрено значительное увеличение предельных скоростей, допускаемыхдля стандартных асинхронных двигателей.

Новые серии асинхронныхэлектродвигателей. Их характеристики.

К новым сериям выпускаемыхасинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором можно, без сомнений,отнести двигатели семейства 5А и 6А.Эти типы двигателей начали выпускать сконца 90-х годов на российских машиностроительных заводах – Владимирскиймоторный завод и Ярославский машиностроительный завод ОАО Eldin.

                                               двигатели серии А

     Двигателисерии А — унифицированная серия асинхронных трехфазных закрытого обдуваемогоисполнения с короткозамкнутым ротором двигателей. Двигатели серии А охватываютдиапазон мощностей от 0,06 до 100 кВт, диапазон высоты оси вращения от 50 до250 мм, частоты вращения 3000, 1500, 1000, 750.

Структура сериипредусматривает следующие группы исполнений:

Модификации по условиям окружающей среды (тропическое, химически стойкое, для сельского хозяйства) По точности установочных размеров (высокой точности и повышенной точности), С дополнительными устройствами (с фазным ротором, со встроенным электромагнитным тормозом) С повышенным пусковым моментом С повышенным скольжением Многоскоростные Узкоспециальные (для судовых механизмов, для привода моноблочных насосов, рудничное исполнение, для привода бессальниковых компрессоров и др.)

     Двигателиосновного исполнения предназначены для работы от сети переменного тока частоты50 Гц и изготавливаются на номинальные напряжения, указанные в таблице:

<table cellspacing=«0» cellpadding=«0» ">

Номинальное напряжение, В

220, 380

220, 380, 660

220/380,
380/660

Мощность, кВт

0,06-0,37

0,55-11,0

15,0-110,0

Структура условного обозначения

АИХХХХХХХХХХХ

А — асинхронный;
И — унифицированная серия (И — Интерэлектро);
Х — привязка мощностей к установочным размерам (Р по ГОСТ, С — по CENELEK);
Х — Р — с повышенным пусковым моментом, С — с повышенным скольжением;
ХХХ — габарит, мм;
Х — установочный размер по длине станины (S, M, L);
Х — длина сердечника статора (А или В, отсутствие буквы означает только однудлину сердечника статора — первую);
Х — число полюсов: 2, 4, 6, 8;
Х — дополнительные буквы для модификаций двигателя (Б — со встроеннойтемпературной защитой; П — с повышенной точностью по установочным размерам; Х2- химически стойкие; С — сельскохозяйственные);
ХХ — климатическое исполнение (У, Т, ХЛ) и категория размещения (1, 2, 3, 4,5).

Двигателиасинхронные трехфазные закрытого обдуваемого исполнения с короткозамкнутымротором серии 5А привязаны по мощности к установочным размерам по ГOCT28330-89.

Электродвигатели серииАИР полностью взаимозаменяемы с соответствующими типами электродвигателей серий5А Двигатели предназначены для работы в режимах S1-S6 ГОСТ 183-74 (номинальнаямощность указана для длительного режима S1) от сети переменного тока 50Гц,напряжением 220, 380, 660В.

Двигателииспользуются в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве: дляпривода станков, насосов, компрессоров, вентиляторов, мельниц,кормоизмельчителей, транспортных механизмов и т.д.

Выпускаются свысотой вращения вала до 315 мм  ис высотой вращения вала 90, 100 и 112 мм

     Асинхронныедвигатели общепромышленного назначения серий 5А основного исполнения и егомодификаций соответствует требованиям стандартов, перечисленных в таблице:

НАИМЕНОВАНИЕ

СТАНДАРТ РФ

ПУБЛИКАЦИЯ МЭК

Машины электрические вращающиеся. Номинальные данные и рабочие характеристики

ГОСТ 28173

МЭК 34-1

Машины электрические асинхронные мощностью от 1 до 400 кВт. Двигатели. Общие технические требования

ГОСТ 28330

 

Машины электрические вращающиеся. Ряды номинальных мощностей, напряжений и частот

ГОСТ 12139

МЭК 38

Машины электрические вращающиеся. Установочно-присоединительные размеры

ГОСТ 18709

МЭК 72

Машины электрические вращающиеся. Классификация степеней защиты, обеспечиваемая оболочками вращающихся машин

ГОСТ 17494

МЭК 34-5

Машины электрические вращающиеся. Методы охлаждения. Обозначения

ГОСТ 20459

МЭК 34-6

Машины электрические вращающиеся. Условные обозначения конструктивных исполнений по способу монтажа

ГОСТ 2479

МЭК 34-7

Машины электрические вращающиеся. Обозначения выводов и направления вращения

ГОСТ 26772

МЭК 34-8

Машины электрические вращающиеся. Допустимые уровни шума

ГОСТ 16372

МЭК 34-9

Машины электрические вращающиеся. Встроенная температурная защита

ГОСТ 27895

МЭК 34-11

Машины электрические вращающиеся. Пусковые характеристики односкоростных трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутным ротором напряжением до 660В

ГОСТ 28327

МЭК 34-12

Машины электрические вращающиеся. Допустимые вибрации

ГОСТ 20815

МЭК 34-14

Система изоляции. Оценка нагревостойкости и классификация

ГОСТ 8865

МЭК 85

Новые серии электродвигателей асинхронных типа 5A3MB имеют    взрывонепроницаемое исполнение. Такиедвигатели предназначены для стационарных насосов, компрессоров и другихбыстроходных механизмов во взрывоопасных зонах, в которых возможно образованиевзрывоопасных смесей газов, паров с воздухом 1, 2, 3 категории и групп Т1, Т2ТЗ, Т4 или смесей пыли с воздухом, температура тления или воспламенения которыхвыше 185оС.

     Электродвигателиасинхронные трехфазные с короткозамкнутым ротором серии АТК (аналог АИР) свысотой оси вращения 80,90,100,112 мм

<img src="/cache/referats/16396/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

Тип электро-
двигателя

Номинальная
мощность, кВт

Ном. частота
вращения, мин.-1

Тип электро-
двигателя

Номинальная
мощность, кВт

Ном. частота
вращения, мин.-1

АТК71А

0,75

3000

АТКР80В6

1,1

1000

АТК71А4

0,55

1500

АТК80В8

0,55

750

АТК71А6

0,37

1000

АТК90А2

3,0

3000

АТК71В2

1,1

3000

АТКР90А2

3,0

3000

АТК71В4

0,75

1500

АТК90А4

2,2

1500

АТКР71В4

0,75

1500

АТКР90А4

2,2

1500

АТК71В6

0,55

1000

АТК90А6

1,5

1000

АТКР71В6

0.55

1000

АТКР90А6

1,5

1000

АТК71В8

0,25

750

АТК90А8

0,75

750

АТК80А2

1,5

3000

АТКР90А8

0,75

750

АТКР80А2

1,5

3000

АТКР90В8

1,1

750

АТК80А4

1,1

1500

АТК100А2

4,0

3000

АТКР80А4

1,1

1500

АТК100А4

3,0

1500

АТК80А6

0,75

1000

АТКР100А4

3,0

1500

АТКР80А6

0,75

1000

АТК100В2

5.5

3000

Крупные асинхронныеэлектродвигатели взрывозащищенного исполнения.

Номенклатура крупныхасинхронных взрывозащищенных электродвигателей постоянно обновляется ирасширяется, новые серии двигателей отличают более высокие техническиехарактеристики и целый ряд конструктивных решений, направленных на повышениенадежности и удобства эксплуатации.

Взамен двигателейВАО2-450, ВАО2-560 и ВАО2-630 в настоящее время освоено промышленноепроизводство новых серий –ВАО3-710, ВАО3-800, ВАО4-450, ВАО4-560 и ВАО4-630.Отрезки серии ВАО4-450 и ВАО4-560 дополнены исполнениями двигателей с частотойвращения 3000 об/мин.

Электродвигателисерии ВАО4 полностью взаимозаменяемы по установочно-присоединительным размерамс двигателями серии ВАО2. В конструкции электродвигателей серии ВАО4 примененыкак зарекомендовавшие себя традиционные, так и новые конструктивные решения,дающие ряд преимуществ относительно других производителей аналогичнойпродукции:

литая алюминиевая короткозамкнутая обмотка ротора, позволяющая обеспечить оптимальные форму и размеры паза и, как следствие, увеличенный пусковой момент электродвигателей при относительно небольших величинах кратности пусковых токов; технология вакуум-нагнетательной пропитки (HPI) обмоток эпоксидным компаундом, являющимся основой изоляции «Монолит-2», высокая надежность которой признана во всем мире; изоляционные материалы класса нагревостойкости F, включая изоленты новейших разработок типа «Элмикапор» производства АО ХК «ЭЛИНАР» (Россия), а также ведущих мировых производителей: Von Roll Isola (Швейцария) и Isovolta (Австрия); подшипники повышенной надежности производства фирмы SKF (Швеция) в стандартном варианте для двигателей с частотой вращения ротора 3000 об/мин и для любых других типоразмеров серии по заказу потребителя; динамическая балансировка ротора и наружного вентилятора, обеспечивающая пониженные значения уровней вибрации, шума и увеличение срока эксплуатации; оребренная конструкция корпуса статора повышенной механической жесткости, с обработкой мест посадки пакета статора и подшипниковых щитов с одной установки на специальных расточных станках; новая конструкция системы вентиляции. Внутренний вентилятор новой конструкции установлен за зоной расположения лобовых частей обмотки, что значительно повышает надежность; конструкция коробки выводов с использованием цельной изоляционной панели; устройства контроля температуры подшипников нового типа с возможностью дистанционной передачи сигналов аварийного предупреждения и управления отключением электродвигателя в аварийных режимах; пазовые клинья из специального магнитного материала, а также лакировка листов пакета статора, обеспечивающие снижение потерь и увеличение энергетических параметров.

Режим работыдвигателя продолжительный S1 от сети переменного частотой 50Гц.

Исполнение повзрывозащите:

1ExdIIBT4(ExdIIBT4).

Вид климатическогоисполнения:

У1; УХЛ1.

Конструктивноеисполнение по способу монтажа:

IM 4011.

Степень защиты:

корпуса и коробкивыводов — IP 54; кожуха наружного вентилятора — IP 20.

Способ охлаждения:

ICA 0151.

Структура условногообозначения:

<table cellspacing=«0» cellpadding=«0» ">

ВАОВ

взрывозащищенный асинхронный обдуваемый вертикальный

3, 4

номер серии

450, 560, 630, 710, 800

условная высота оси вращения

S, M, L, LA, LB

условная длина станины

4, 6

число полюсов

<table cellspacing=«0» cellpadding=«0» ">

Типоразмер

Напря-
жение,
В

Мощ-
ность,
кВт

Частота
вращения (синхр.),
об/мин

КПД,
%

COSj

Масса,
кг

ВАОВ3-710 M4

6000

1250

1500

96,0

0,9

8 000

ВАОВ3-710 L4

10000

1250

95,9

9 100

ВАОВ3-800 M4

6000

2000

96,6

10 000

ВАОВ3-800 L4

10000

2000

96,2

11 300

ВАОВ3-710 LA6

6000

1250

1000

95,8

0,86

9500

ВАОВ3-710 LB6

10000

1250

95,7

10200

ВАОВ3-800 LA6

6000

2000

96,4

11200

ВАОВ3-800 LB6

10000

2000

96,0

12500

                                    <img src="/cache/referats/16396/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

При использовании материала реферата ссылка на автора необязательна.

(producedbyСитников Константин – Кировский авиационный техникум 2003г.)

еще рефераты
Еще работы по технике