Материалы, применяемые в машиностроении

По конструкции все вращающиеся электрические машины состоят из 2-х основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора. В зависимости от типа машины обе эти части состоят из различных узлов, которые могут выполняться из различных материалов

Все материалы в электрических машинах подразделяются на четыре типа:

1. Проводниковые материалы предназначены для лучшего проведения электротока. Проводниковыми материалами являются изолированные или голые провода или стержни, выполняемые из меди, алюминия, латуни, бронзы и др. сплавов.

2. Магнитные материалы предназначены для лучшего проведения магнитного потока, а также для придания ему нужной формы и нужного значения в каждом конкретном узле машины. Основным магнитным материалом является тонко листовые электротехнические стали с присадкой кремния различных сортов. Кроме того в качестве магнитных материалов иногда используются стальное и чугунное литье, конструкционная сталь, никелевые сплавы.

3. Изоляционные материалы предназначены для изоляции витков обмоток друг от друга, от других обмоток, а также от элементов конструкции. В качестве изоляционных материалов могут использоваться бумага, ткани, лаки, эмали, пленки и т.д. В се изоляционные материалы отличаются по нагреву, стойкости, химустойчивости, влагоустойчивости, по механической и диэлектрической прочности.

4. Конструкционные материалы предназначены для защиты узлов машины от воздействия окружающей среды , для точной установки положения этих узлов, для обеспечения монтажа электрооборудования на месте установки.

В качестве конструкционных материалов используются чугунное, стальное бронзовое и алюминиевое литье, стальной и бронзовый прокат, пластмассы.

Тема: РЕЖИМ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Режим работы удобно рассматривать с точки зрения механической характеристики машин.

Механической характеристикой называется зависимость момента на валу машины от частоты вращения вала или наоборот.

М=ƒ(ω) М=ƒ(n) ω=ƒ(M)

ЭМТ

МПТ

Д - двигательный режим Г – генераторный режим

ЭМТ – электромагнитное торможение точки 1,2 – точки короткого замыкания, пусковые точки., точка хх-точка холостого хода.

Двигательный режим.

Всю работу электромашины можно разделить на четыре типа характеристик:

1. Пусковые характеристики

2. Рабочие характеристики

3. Регулировочные

4. Тормозные

Пусковые- это характеристики, которые показывают способы пуска двигателей и явления происходящие при пуске.

При пуске у машины постоянного тока (МПТ) ток, протекающий по обмоткам якоря в момент включения многократно превышает номинальный, поэтому у машин малой мощности при затяжных пусках, а у машин средней и большой мощности даже за время пуска может произойти перегрев обмоток с выходом их из строя, поэтому прямое включение в сеть у таких машин допускается при мощности до 3 кВт, у асинхронных двигателей пусковые токи составляют от 4 до 7 крат номинального тока.

Синхронные двигатели сами по седе пусковых свойств не имеют, поэтому их пусковые характеристики относят к пусковым характеристикам пусковых двигателей или устройств.

Способы пуска двигателей с учетом тока ограничения

ДПТ

1. I_пуск=

а) Запуск при пониженном напряжении, при этом двигатель запитывается от специального регулятора напряжения

б) Включение добавочного сопротивления в цепь обмотки якоря

АД

1. 

m- число фаз

а) Понизить напряжение, при этом двигатель запускается через автотрансформатор или индукционный регулятор.

б) Введение в цепь ротора добавочных сопротивлений ( только у асинхронных двигателей с фазовым ротором)

в) введение последовательно с обмоткой статора магнитных пускателей.

Р

n

n₁

n

n

абочие характеристики представляют собой зависимости частоты вращения (n), момента (М), потребляемой мощности (Р₁), потребляемого тока (I₁), КПД (η) и cosφ в зависимости от полезной мощности(Р₂) при условии , что U= const, частота сети= const

β

(СД)

независимое

шунтирование

(АД)

М

сериес

Р₁

I₁

n

(ДПТ СВ)

Р₂

ω- угловая частота вращения

ДПТ

АД

cos φ

1

ДПТ:cos φ=1 СД: cos φ=ƒ(I_в,Р₂)

ДПТ

Регулировочные характеристики показывают способы регулирования частоты вращения вала двигателя

1.Регулирование напряжения (U).С помощью специального регулятора напряжения

2.Введением добавочного сопротивления последовательно с обмоткой якоря.

3.Регулирование магнитного потока (Ф).

а) введением добавочного сопротивления в цепь обмотки возбуждения.

б) изменением питающего напряжения на обмотке возбуждения.

Горизонтальные характеристики- это характеристики, которые показывают способы быстрого торможения.

1. Торможение противовключением ( поменять полярность )

+U→ −U при этом включают добавочное сопротивление.

2.Динамическое торможение при этом обмотка якоря закорачивается на добавочное сопротивление ,при этом двигатель переходит в генераторный режим, а кинетическая энергия вращающегося ротора преобразуется в тепловую, выделяемую на добавочное сопротивление.

3. Быстрое изменение (уменьшение) напряжения. При резком изменении питающего напряжения на обмотке якоря двигатель кратковременно переходит в генераторный режим и снижает частоту вращения до тех пор, пока вновь не перейдет в двигательный режим.

АД

Регулировочные характеристики

1.Изменение частоты питающей сети (ƒ ↕ )

2.Изменение числа пар полючов, которое осуществляется переключением питающего напряжения на различные обмотки статора рассчитанные на различные пары полюсов

3.Изменение скольжения

а) изменение величины питающего напряжения (АД с КЗР)

б) введение добавочных сопротивлений в цепь обмотки ротора (АД с ФР)

Горизонтальные характеристики

1.Торможение противовключением, при этом на обмотке статора меняется подключение любых двух фаз, при этом в машине меняется направление вращения магнитного поля и она переходи в режим магнитного торможения. Если целью было остановить двигатель, то при достижении частоты обмотки =0 обмотку статора необходимо отключить от сети во избежание реверсивного разгона.

2.Динамическое торможение, при этом обмотка статора отключается от сети и на 2 ее фазы подается пониженное постоянное напряжение. Машина переходит в режим короткозамкнутого генератора постоянного тока и останавливается в преобразованием кинетической энергии в тепловую на короткозамкнутой обмотке ротора.

3. Рекуперативное (резкое) торможение – это резкое изменение частоты питающего напряжения, при этом асинхронный двигатель питается от регулятора частоты. При резком изменении частоты двигатель переходит в генераторный режим и тормозит машину до тех пор ,пока она опять не перейдет в двигательный режим.

СД

Регулировочные характеристики

ƒ-частота, р- число пар полюсов

1. Изменение частоты питающего напряжения при этом двигатель получает питание от частотного преобразователя (ƒ↕)

2. Изменение числа пар полюсов не применяется.

Горизонтальные характеристики

1. Быстрое торможение синхронных двигателей обычно осуществляется теми же машинами, которые их разгоняют при запуске и характеристики торможения зависят от их типа. При большой перезагрузке СД нормальная работа с постоянной частотой вращения может быть нарушена, что приведет к возникновению тормозных моментов и к быстрой остановке двигателя. Однако такой способ остановки является аварийным и может привести к выходу из строя двигателя и серьезному расстройству технологического процесса.