Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Июля 2013 в 13:26, лекция
Электрический двигатель – это машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Двигатель электрический – основной вид двигателя в промышленности электроприводной, на транспорте, в быту и т.д. По роду тока различают электродвигатели постоянного тока, основное преимущество которых заключается в возможности экономичной и плавной регулировки частоты вращения, и двигатели переменного тока.
ДВИГАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
Электрический
двигатель – это машина, преобразующая
электрическую энергию в механи
- асинхронные электродвигатели, частота вращения которых уменьшается с ростом нагрузки;
Наиболее распространенные асинхронные двигатели электрические, они просты в производстве и надежны в эксплуатации (особенно короткозамкнутые). Их главные недостатки: значительное потребление реактивной мощности и невозможность плавного регулирования частоты вращения. Во многих мощных электроприводах применяют синхронные двигатели электрические. В тех случаях, когда необходимо регулировать частоту вращения, пользуются двигателями электрическими постоянного тока и значительно реже в этих случаях применяют более дорогие и менее надежные коллекторные двигатели электрические переменного тока. Мощность двигателя электрического от десятых долей Вт до десятков Мвт. Различают двигатели электрические в открытом исполнении, в которых вращающиеся и токоведущие части защищены от случайного прикосновения и попадания посторонних предметов; в защищенном исполнении (в т.ч. капле- и брызгозащищенные); закрытые (пыле- и влагозащищенные) и герметичные; взрывобезопасные, в которых пламя не выходит за пределы двигателя при взрыве газов внутри него.
ДВИГАТЕЛЬ – ГЕНЕРАТОРНЫЙ АГРЕГАТ, мотор-генератор, установка, состоящая из электродвигателя и генератора электрического тока, механически соединенных между собой. Двигатель – генераторный агрегат, служит для преобразования одного вида электрического тока в другой (преимущественно переменного тока в постоянный), а также для преобразования числа фаз и частоты. Двигатель – генераторный агрегат применяют, например, для питания электролитических ванн, в металлургии и других производствах. С 60-х гг. 20 в. двигатели – генераторные агрегаты вытесняются более экономичными и надёжными статическими полупроводниковыми преобразователями.
ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ – двигатель электрический, предназначенный для приведения в движение транспортных средств (электровозов, электропоездов, тепловозов и теплоходов с электроприводом, трамваев, троллейбусов, электромобилей и т. п.). Тяговые электродвигатели классифицируют по роду тока (тяговый электродвигатель постоянного и переменного тока), системе передачи вращающего усилия от вала двигателя к движущему механизму (тяговый электродвигатель с индивидуальным и групповым электроприводом), системе вентиляции (тяговый электродвигатель с самовентиляцией - при мощности двигателя до 250 квт, независимой и смешанной вентиляцией). Наиболее употребительны в качестве тягового электродвигателя постоянного тока электродвигатели, однофазные коллекторные переменного тока электродвигатели и трехфазные асинхронные электродвигатели. Тяговые электродвигатели предназначенные для транспортных средств, работающих во взрывоопасных условиях, выпускаются в закрытом (герметичном) исполнении. Мощность современных тяговых электродвигателей от нескольких квт до нескольких Мвт.
ЭЛЕКТРОПРИВОД (электрический привод) – совокупность устройств для преобразования электрической энергии в механическую и регулирования потока преобразованной энергии по определённому закону. Электропривод является наиболее распространённым типом привода.
Основные типы электропривода. По конструктивному признаку можно выделить три основных типа электропривода: одиночный, групповой и много двигательный. Одиночный электропривод применяют в ручных машинах, простых металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станках и приборах бытовой техники. Групповой, или трансмиссионный, электропривод в современном производстве практически не применяется. Многодвигательные электроприводы многооперационных металлорежущих станков, мономоторный тяговый электропривод рельсовых транспортных средств. Кроме того, различают электроприводы реверсивные и нереверсивные, а по возможности управления потоком преобразованной механической энергии – нерегулируемые и регулируемые (в т. ч. автоматизированный с программным управлением и др.).
Основные части электропривода. Электроприводы всех типов содержат основные части, имеющие одинаковое назначение: исполнительную и устройства управления.
Исполнительная часть электропривода состоит обычно из одного или нескольких электродвигателей и передаточного механизма – устройства для передачи механической энергии двигателя рабочему органу приводимой машины. В нерегулируемых электроприводах чаще всего используют электродвигатели переменного тока, подключаемые к источнику питания либо через контактор или автоматический выключатель, играющий роль защитного устройства, либо при помощи штепсельного разъема (например, в бытовых электроприборах).
Частота вращения ротора электродвигателя такого привода, а следовательно, и скорость перемещения связанного с ним рабочего механизма, изменяется только в зависимости от нагрузки исполнительного механизма. В мощных нерегулируемых электроприводах применяют асинхронные электродвигатели. Для ограничения пусковых токов между двигателем и источником устанавливают пусковые реакторы или автотрансформаторы, которые после разгона двигателя отключают. В регулируемых электроприводах чаще всего применяют электродвигатели постоянного тока, частоту вращения якорей которых можно изменять плавно, т. е., непрерывно, в широком диапазоне при помощи достаточно простых устройств управления.
В устройства управления электропривода входят: кнопочный пульт (для пуска и останова электродвигателя), контакторы, блок-контакты, преобразователи частоты и напряжения, предохранители, а также блоки защиты от перегрузок в аварийных режимах. При питании электропривода от источника переменного тока, что характерно для электроприводов, используемых в промышленности и на электроподвижном составе, двигатели которого питаются от сети переменного тока, в качестве преобразующих устройств применяют электромашинные или статические преобразователи электроэнергии – выпрямители. При питании от источника постоянного тока, что характерно для автономных электроэнергетических систем и электроподвижного состава, двигатели которого питаются от сети постоянного тока, преобразующие устройства выполняют в виде релейно-контакторных систем или статических преобразователей. В 70-е гг. 20 в. все чаще и в регулируемых электроприводах стали применять трёхфазные асинхронные и синхронные двигатели, регулирование режимов работы которых, осуществляют с помощью статических, в основном полупроводниковых преобразователей частоты. Электроприводы со статическими преобразователями энергии, выполненными на базе ртутных или полупроводниковых вентилей, называют вентильными электроприводами. Единичная мощность вентильных электроприводов переменного тока, используемых, например, для шахтных мельниц, достигает 10 Мвт и более. Применение в электроприводах вентильных преобразующих устройств позволяет решать наиболее экономичным образом задачу возврата энергии от электродвигателя источнику питания.
К важным показателям, определяющим характеристики устройств управления регулируемого электропривода, следует отнести плавность регулирования режима работы рабочего механизма, во многом зависящую от плавности регулирования приводного электродвигателя, и быстродействие. Релейно-контакторные устройства управления при сравнительно низком быстродействии обеспечивают ступенчатое (дискретное) регулирование режимов работы, быстродействующие статические системы – непрерывное регулирование. В простейших электроприводах, относительно небольшой мощности операции, связанные с регулированием режима работы исполнительного механизма, производят при помощи ручного управления. Недостатком ручного управления является инерционность процесса регулирования и вызываемое этим снижение производительности исполнительного механизма, а также невозможность точного воспроизведения повторяющихся производственных процессов (например, при частых пусках). Регулирование режимов работы исполнительных механизмов электропривода обычно осуществляют при помощи устройств автоматического управления. Такой электропривод называется автоматизированным, широко используется в системах автоматического управления (САУ). В разомкнутых САУ изменение возмущающего воздействия (например, нагрузки на валу электродвигателя) вызывает изменение заданного режима работы электропривода. В замкнутых САУ, благодаря связи между входом и выходом системы, во всех режимах работы автоматически поддерживаются заданные характеристики, которые при этом можно и регулировать по определённому закону. В таких системах находят всё более широкое применение ЭВМ. Одной из разновидностей автоматизированных электроприводов является следящий электропривод, в котором исполнительный орган с определенной точностью воспроизводит движения рабочего механизма, задаваемые управляющим органом. По способу действия различают следящие электроприводы с релейным, или дискретным, управлением и с непрерывным управлением. Следящие электроприводы характеризуются мощностями от нескольких вт до десятков и сотен квт, применяются в различных промышленных установках, военной технике и др. В 60-е гг. 20 в. в различных областях техники нашли применение электроприводы с числовым программным управлением (ЧПУ). Такой электропривод используют в многооперационных металлорежущих станках, автоматических и полуавтоматических линиях. Создание автоматизированных электроприводов для обслуживания отдельных технологических операций и процессов – основа комплексной автоматизации производства. Для решения этой задачи необходимо совершенствование электроприводов как в направлении расширения диапазона мощностей электроприводов и возможностей регулирования, так и в направлении повышения надёжности и создания электропривода с оптимальными габаритами и массой.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА служит для преобразования механической энергии в электрическую и электрической в механическую, а также электрической энергии в электрическую же, отличающуюся по напряжению, роду тока, частоте и другим параметрам. Действие электрической машины основано на использовании явления электромагнитной индукции и законов, определяющих взаимодействие электрических токов и магнитных полей.
Для преобразования механической энергии в электрическую служат генераторы электромашинные, электрической энергии в механическую – двигатели электрические. Каждая из этих машин (в соответствии с правилом Ленца) энергетически обратима, т. е. может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме; однако выпускаемые промышленностью электрические машины обычно предназначены для выполнения определенной работы. Преобразования рода тока, частоты, числа фаз, напряжения осуществляют электромашинными преобразователями, электромашинными усилителями, трансформаторами электрическими.
К электрическим машинам также относят машины специального назначения, например, сварочный генератор, тахогенератор, тяговый электродвигатель.
Аналоговыми называют приборы, показания которых являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины. Стрелочные аналоговые приборы содержат отсчетное устройство, состоящее из шкалы и указателя, и измерительный механизм. Измерительный мех воспринимает энергию измеряемого сигнала и преобразует ее в угловое перемещение некоторой подвижной части, жестко связанной с указателем. Для перемещения подвижной части необходимо, чтобы действовал вращающий момент. Если на подвижную часть ни какие силы не действуют, то она отклонится на столько, сколько допускает конструкция. Отклонение будет максимальным независимо от величины вращающего момента. Чтобы каждому значению вращающего момента соответствовало свое отклонение подвижной части, необходим противодействующий момент, направленный навстречу вращающему, и возрастающий по мере увеличения угла поворота. Обычно такой противодействующий момент создается одной или двумя спиральными пружинами, которые при повороте подвижной части закручиваются (раскручиваются). Подвижная часть поворачивается до тех пор, пока возрастающий противодействующий момент не окажется, равным вращающему. При необходимости пружины служат для подвода тока; подвижной части прибора. Часто противодействующий момент создается упругими растяжками, на которых подвешивается подвижная часть.