Эксплуатация и ремонт электрических машин: Рабочая программа, методические указания к изучению дисциплины, задания на контрольные работы, методические указания к их выполнению

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра ЭЛЕТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Рабочая программа Методические указания к изучению дисциплины Задания на контрольные работы Методические указания к их выполнению

Факультет ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста: 654500 – электромеханика, электротехника, электротехнология 180100 – электромеханика

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2005

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.313(017) Эксплуатация и ремонт электрических машин: Рабочая программа, методические указания к изучению дисциплины, задания на контрольные работы, методические указания к их выполнению. - СПб.: СЗТУ, 2005. - 43 с. Рабочая программа разработана в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 654500 – «Электромеханика, электротехника и электротехнология» (специальность 180100 – «Электромеханика»). Методический сборник содержит рабочую программу, тематический план лекций и практических занятий, перечень основной и дополнительной литературы, методические указания к изучению дисциплины с вопросами самопроверки по каждой теме, задания на контрольные работы и краткие указания к их выполнению. В дисциплине рассматриваются вопросы выбора электрических машин и трансформаторов как элементов электроустановок, их монтаж и техническое обслуживание при эксплуатации. Рассмотрено на заседании кафедры электротехники и электромеханики 15 декабря 2003г., одобрено методической комиссией энергетического факультета 4 октября 2004 г. Рецензенты: кафедра электротехники и электромеханики СЗТУ (зав. кафедрой В.И.Рябуха, канд. техн. наук, проф.); В.В. Митин, канд. техн. наук, начальник группы проектирования электрических машин средней мощности филиала ОАО "Силовые машины " "Электросила" в г. Санкт-Петербурге.

Составитель В.В.Колесников, канд.техн.наук, доц.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2005

ПРЕДИСЛОВИЕ Электрические машины широко используются в самых различных производственных процессах. Грамотная их эксплуатация становится все более сложным и ответственным делом, так как ошибка, особенно в процессе технической эксплуатации, может привести к выходу из строя дорогостоящего оборудования, нарушению непрерывного технологического процесса, большим потерям продукции. Целью изучения дисциплины является получение теоретических и практических знаний в области монтажа, технического обслуживания и ремонта электрических машин и трансформаторов. В результате изучения дисциплины студент должен знать организацию и порядок выполнения монтажных и наладочных работ, организационно-технические и технические мероприятия, обеспечивающие надежную и экономичную работу электрооборудования, систему планово-предупредительных ремонтов этого оборудования, виды и содержание ремонтов; уметь правильно выбрать трансформатор или электрическую машину с учетом требований и условий эксплуатации; своевременно выявлять и устранять различные неисправности в их работе; анализировать результаты технической эксплуатации электрооборудования. Теоретической базой курса являются метрология, материаловедение, общий курс электрических машин, основы электропривода, электрические и электронные аппараты, технологию производства электрических машин. Для успешного усвоения курса обязательна самостоятельная работа с рекомендуемой литературой, так как лекции носят в основном обзорный характер и посвящены принципиальным вопросам. Дисциплина изучается в 10 и 11 семестрах: — в 10 семестре первая часть курса в объеме 65 час. - "Эксплуатация электрических машин". Студенты выполняют лабораторные и контрольную работы, сдают зачет и экзамен по теоретической части курса; — в 11 семестре вторая часть курса в объеме 100 час. - "Ремонт электрических машин", по которой студенты также должны выполнить лабораторные и контрольную работы, сдать зачет и экзамен.

3

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ПО ГОС Испытание, эксплуатация и ремонт электромагнитных устройств и электромагнитных преобразователей: надежность изделий и систем, в которых они используются; классификация испытаний и ремонтов; методы монтажа, эксплуатации, организации ремонтного производства; пересчет изделий при ремонте, их модернизации, разборке и дефектации изделий; способы механического и обмоточного ремонта, сборки и испытаний изделий после ремонта; разработка специального оборудования и методов испытаний изделий в статических и переходных режимах. 1.2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем 165 час) 1.2.1. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН (ч. 1, объем 65 час.) 1.2.1.1. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Задачи организации эксплуатации электрических машин и трансформаторов. Основные понятия и определения. Эксплуатационные документы. Система технического обслуживания и ремонта электрических машин и трансформаторов. Системы управления энергохозяйством промышленных предприятий. Категории электрохозяйств промышленных предприятий. Обязанности и права главного энергетика промышленного предприятия по электрохозяйству.

1.2.1.2. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ ПО УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ Классификация промышленных зон и помещений с электроустановками. Условия хранения и транспортирования электрических машин и трансформаторов. Проверка соответствия монтируемого электрооборудования (электриче4

ских машин, трансформаторов, электрических аппаратов) по роду тока и напряжению, мощности, конструктивному исполнению, способу монтажа и защиты, классу вибрации и уровню шума.

1.2.1.3. МОНТАЖ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ Монтажные требования, предъявляемые к электрическим машинам и трансформаторам. Документация – директивная и техническая – на проведение электромонтажных работ. Подготовительные работы к монтажу электрических машин. Условия включения электрических машин без сушки обмоток. Пусконаладочные работы: установка машин на фундамент и фундаментные плиты, установка и выверка подшипниковых стояков, центрирование валов электрических машин и рабочих механизмов, проверки механической и электрической частей машин. Монтаж измерительных приборов, щитов управления и защиты, магнитных пускателей, контакторов, пусковых и регулировочных реостатов, командоаппаратов. Пробные пуски электрических машин, испытания вхолостую и под нагрузкой. Порядок сдачи смонтированного электрооборудования в техническую эксплуатацию. Подготовительные работы при монтаже силовых трансформаторов. Проверка конструктивной и электрической частей трансформаторов. Монтаж и сборка силовых трансформаторов. Монтаж изоляторов, ошиновки и вторичных цепей, заземляющих цепей. Подготовка трансформаторов к включению. Порядок сдачи трансформаторов в техническую эксплуатацию.

1.2.1.4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Содержание технического обслуживания электрических машин. Периодичность и объем работ при проведении осмотров, профилактических испытаний и текущих ремонтов. Техническое обслуживание механической и электри5

ческой частей электрических машин постоянного и переменного тока различной мощности. 1.2.1.5. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Сроки проведения осмотров и контроль состояния трансформаторов. Содержание технического обслуживания трансформаторов и его навесных элементов. Испытания трансформаторов без вывода их из работы. Комплексная оценка состояния трансформатора. Трансформаторное масло, свойства и техническое обслуживание.

1.2.1.6. ПРИЗНАКИ НЕИСПРАВНОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ Признаки неисправностей, общие для всех типов электрических машин и трансформаторов. Признаки неисправностей по отдельным типам электрических машин и трансформаторов.

1.2.2. РЕМОНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН (ч. 2, объем 100 час.) 1.2.2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕМОНТОВ Задачи ремонта электрических машин и трансформаторов. Виды и содержание ремонтов. Основные понятия.

1.2.2.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОРЕМОНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА Формы организации ремонта электрооборудования. Структура электроремонтного цеха. Вопросы, решаемые отделом главного энергетика в связи с 6

ремонтом электрооборудования. Автоматизированная система управления ремонтом (АСУР). Подготовка производства ремонта: организационно-техническая, конструкторско-технологическая, материальная. Передача электрооборудования в ремонт и приемка его из ремонта. 1.2.2.3. ПРОИЗВОДСТВО РЕМОНТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ Типовые схемы ремонтов электрических машин и силовых трансформаторов. Основной объем работ при текущем и капитальном ремонтах. Нормы трудоемкости и продолжительности ремонта. Предремонтные испытания и их проведение. Задачи дефектации. Технологические процессы ремонта деталей и сборочных единиц электрических машин и трансформаторов. 1.2.2.4. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ НА РЕМОНТ Техническая документация при сдаче электрооборудования в ремонт и при выдаче его из ремонта. Конструкторская и технологическая ремонтная документация.

1.2.2.5. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОСЛЕ РЕМОНТА Приемка электрических машин и трансформаторов из ремонта, испытания электрических машин и трансформаторов после ремонта, отчетная документация о выполнении ремонта.

7

1.3. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНО-ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ (10/11 сем. – 12/12+4 часа) Темы лекций и практических занятий

Объем, ч

1.1. Введение. Основные понятия 1.2. Выбор электродвигателей для устройства электроустановок 1.3. Монтаж трансформаторов и электрических машин 1.4. Техническое обслуживание электрических машин 1.5. Техническое обслуживание трансформаторов 1.6. Неисправности электрических машин и трансформаторов

2 2 2 2 2 2

(10 сем.) Всего, час.

12

2.1. Виды ремонтов. Основные понятия. 2.2. Технологические схемы ремонтов электрических машин и трансформаторов. 2.3. Организация электроремонтного производства 2.4. Производство ремонтов электрических машин и трансформаторов. 2.5. Практическое занятие. Восстановление работоспособности асинхронных двигателей при выходе из строя одной из фаз 2.6. Конструкторско-технологическая ремонтная документация 2.7. Послеремонтные испытания электрических машин

2

(11 сем) Всего, час.

12

2 2 2 4 2 2 4

1.4. ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (10/11сем. – 8/8 часов) Темы лабораторных работ 1. Проверка схем соединения обмоток электрических машин и трансформаторов 2. Испытания электрических машин на нагрев

Объём, ч 4 4

(10 сем) Всего, час.

8

1. Дефектация электрических машин при текущем ремонте 2. Проверка состояния изоляции и величин сопротивлений постоянному току обмоток электрических машин

4

(11 сем) Всего, час.

8

8

4

2. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основной: 1. Лукьянов Т.П., Егоров Е.П. Техническая эксплуатация электроустановок промышленных предприятий. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. – 352 с. 2. Антонов М.В. и др. Эксплуатация и ремонт электрических машин. Учеб. пособие. – М.: Высш. школа, 1989. – 192 с. 3. Афанасьев Н.А., Юсипов М.А. Система технического обслуживания и ремонта оборудования энергохозяйств промышленных предприятий (система ТОР ЭО). – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с. 4. Соколов Б.А., Соколова Н.Б. Монтаж электрических установок. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 592 с. 5. Атабеков В.Б. Ремонт трансформаторов, электрических машин и аппаратов. - М.: Высш. школа, 1994.- 383 с. Дополнительный: 6. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. – М.: Энергия, 1980. – 928 с. 7. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин / Под ред. Р.Б. Уманцева. – Л.: Энергоатомиздат Ленингр. отд-ние, 1989. – 336 с. 8. Правила устройства электроустановок. – СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. – 928 с. 9. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 392 с. 10. Вольдек А.И. Электрические машины. – Л.: Энергия, 1978. – 832 с. 11. Ремонт машин / Под ред. Тельнова Н.Ф.-М.:Агропромиздат,1992. 12. Каминский М.Л. Монтаж и испытание электрических машин. – М.: Энергоатомиздат, 1985. 13. Гнесин А.М., Пирогов Е.В. Монтаж электроустановок во взрывоопасных зонах. – М.: Энергоиздат, 1982. 14. Филипшин В.Я., Туткевич А.С. Монтаж силовых трансформаторов. – М.: Энергоиздат, 1981.

9

15. Гольдберг В.Г., Пекелис Г.Д. Ремонт промышленного оборудования. - М.: Высш. школа, 1981. 16. Справочник по электрическим машинам. В 2 т. /Под ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т.1. –М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456 с. 17. Справочник по ремонту крупных электродвигателей. /Под. ред. Р.И. Соколова - М.: Энергоатомиздат, 1985. 18. Таран В.П. и др. Справочник по эксплуатации электроустановок. – М.: Колос, 1983. Действующие правила и государственные стандарты: 19. Единая система планово-предупредительного ремонта и рациональной эксплуатации технологического оборудования машиностроительных предприятий (типовое положение).- М.: Машиностроение, Изд. 6-е, 1967.- 590с. 20. ГОСТ 28001-88. Система технического обслуживания и ремонта техники. Основные положения. 21. ГОСТ 15.005-86*. Система разработки и постановки продукции на производство. Создание изделий единичного и мелкосерийного производства, собираемых на месте эксплуатации. 22. ГОСТ 2479-79*. Машины электрические вращающиеся. Условные обозначения конструктивных исполнений по способу монтажа. 23. ГОСТ 15150-69*. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. 24. ГОСТ 23216-78*. Изделия электротехнические. Общие требования к хранению, транспортированию, временной противокоррозионной защите и упаковке. 25. ГОСТ 2.602-95. ЕСКД. Чертежи ремонтные. 26. ГОСТ 2.609-79. ЕСКД. Порядок разработки, согласования и утверждения эксплуатационных и ремонтных документов. 27. ГОСТ 3.1115-79. ЕСТД. Правила оформления документов, применяемых при ремонте изделий.

10

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ 3.1. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 3.1.1. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН [1], с. 5…9, 12…15, 40; [2], с. 54…61; [16], с. 113…114; [20] Приступая к изучению курса, необходимо обратить внимание на то, что государственные нормативно-технические документы (ГОСТ 25866-83*, ГОСТ 18322-78*) характеризуют эксплуатацию как совокупность мероприятий, включающих их транспортировку и хранение, подготовку к использованию по назначению и техническое обслуживание, а также ремонт электрических машин и трансформаторов. Период эксплуатации электрических машин и трансформаторов начинается с момента подписания акта приемо-сдаточных испытаний оборудования главным инженером завода-изготовителя и заканчивается наступлением предельного состояния. Поддержание электрических машин и трансформаторов в исправном состоянии является главной задачей эксплуатации, так как от этого зависит эффективность работы технологического оборудования. В связи с этим должна тщательно продумываться система технического обслуживания и проведения планово-предупредительных ремонтов энергетического оборудования в сочетании с его резервированием. Необходимо уяснить суть понятий эксплуатации электрооборудования таких, как электроустановка, техническое обслуживание, отказ, авария, ремонт, гарантийный срок, долговечность, межремонтный период, межосмотровый период и др., а также понятий из области надежности электрических машин: отказ, безотказность, наработка, работоспособность, ресурс, срок службы. Следует внимательно рассмотреть перечень и уяснить содержание эксплуатационных документов, сопровождающих каждое изделие в течение всего срока его службы. Постоянно ведущийся поиск методов и форм дальнейшего совершенствования системы планово-предупредительного обслуживания электрических машин и трансформаторов нашел отражение в разработке современной "Системы технического обслуживания и ремонта электрооборудования" про11

мышленных предприятий. Данная система отражает комплексный характер задач, которые ставятся в настоящее время для решения перед энергетическими и электроремонтными службами промышленных предприятий. При изучении структуры управления энергетическим хозяйством предприятий нужно уяснить, в каких условиях и как действуют системы централизованного и децентрализованного управлений электрохозяйством. Следует внимательно рассмотреть процесс приемки электроустановок в эксплуатацию (организация приемочной комиссии, состав технической документации, время и объем пробных испытаний и пр.).

Вопросы для самопроверки 1. Раскройте содержание эксплуатации электрических машин и трансформаторов. 2. С какого момента начинается эксплуатация электрических машин? 3. Определите главную задачу эксплуатации электрических машин. 4. Раскройте содержание основных понятий эксплуатации электрооборудования промышленных предприятий. 5. Перечислите нормативно-техническую документацию, которая регламентирует эксплуатацию электрических машин и трансформаторов. 6. Приведите характеристики существующих систем управления эксплуатацией электрических машин промышленных предприятий. 7. Раскройте содержание централизованной системы управления эксплуатацией электрических машин промышленного предприятия. 8. Раскройте содержание децентрализованной системы управления эксплуатацией электрических машин промышленного предприятия. 9. В каком случае используется смешанная система управления энергохозяйством промышленного предприятия? 10. Каков порядок приемки в эксплуатацию электрических машин?

12

3.1.2. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ ПО УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ [1], с. 49…60; [2], с.10…13; [16], с. 114…126 Необходимо иметь в виду, что безаварийная эксплуатация электроустановок определяется грамотным выбором электрооборудования; удовлетворением требований по роду тока и напряжения, конструктивному исполнению, уровню вибрации и шума, мощности и режиму работы электродвигателей и трансформаторов. Кроме того, «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» (гл. Э3.2) требуют, чтобы электрооборудование соответствовало классу помещения и окружающей среде. При выборе электродвигателей и трансформаторов следует руководствоваться ГОСТами, устанавливающими: — климатическое исполнение изделия в зависимости от места размещения при эксплуатации (ГОСТ 15543 - 70)**; — условия хранения (ГОСТ 15150 – 69*); — степень защиты персонала от соприкосновения с токопроводящими и вращающимися частями (ГОСТ 17494 - 87); — исполнение электрических машин по способу охлаждения (ГОСТ 20459-87), монтажу (ГОСТ 2479-79*), по уровню шума и вибрации (ГОСТ 16372-93) и др. Следует обратить внимание на характеристики электродвигателей переменного и постоянного токов с точки зрения выбора наиболее эффективного для данного электропривода. Так, синхронные электродвигатели напряжением до 1000 В по сравнению с асинхронными той же мощности имеют меньшие размеры, обладают меньшей чувствительностью к колебаниям напряжения в сети, более высоким КПД, способностью генерировать реактивную мощность, что позволяет повысить коэффициент мощности и стабилизировать напряжение сети. Двигатели постоянного тока применяются в тех случаях, когда двигатели переменного тока не обеспечивают требуемых характеристик электропривода либо не экономичны.

13

Вопросы для самопроверки 1. На какие категории разделяются помещения с электроустановками в отношении опасности поражения людей электрическим током? 2. Как воздействуют климатические факторы на электромашины? Каким образом это воздействие учитывается при изготовлении электрических машин и трансформаторов? 3. Охарактеризуйте условия хранения электрических машин. 4. Какие факторы необходимо учитывать при выборе электрической машины, трансформатора для производства электроустановки? 5. Приведите и охарактеризуйте условные обозначения степени защиты электрических машин от воздействия окружающей среды. 6. Приведите и охарактеризуйте условные обозначения конструктивного исполнения электрических машин по способу монтажа. 7. Приведите и охарактеризуйте условные обозначения систем охлаждения электрических машин и трансформаторов. 8. Приведите и охарактеризуйте условные обозначения по уровню шума и вибраций электрических машин и трансформаторов. 9. Приведите порядок выбора электрических машин и трансформаторов для устройства электроустановок.

3.1.3. МОНТАЖ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ [1], с. 170…174, 185…188; [2], с. 17…30 или [4], с. 8…21; [14], с. 5…19 Необходимо знать состав технической и директивной документации, регламентирующей производство электромонтажных работ. На основе директивных документов («Правила устройства электроустановок») (ПУЭ) и «Строительные нормы и правила» (СНиП) разрабатываются монтажные инструкции и технологические карты трудовых процессов. К производству электромонтажных работ разрешается приступать только при наличии технической документации (проектов и смет). Качество электрических машин и трансформаторов контролируется по прибытии с завода-изготовителя в пункт назначения, при 14

приемке на складе получателя, при приемке в монтаж, в процессе монтажа. Окончательный вывод о соответствии электрооборудования предмонтажным требованиям делается в процессе ревизии и электрических испытаний. Следует разобраться, в чем заключается ревизия электрических машин, когда возникает необходимость в разборке машины; и как она производится, когда машина подвергается сушке; и как она осуществляется; какие измерения выполняются в процессе сушки машин. Нужно четко представлять, как осуществляется сопряжение вала электродвигателя с валом рабочего механизма, что необходимо контролировать в процессе центровки валов. Окончательным этапом монтажа электрических машин является пробный пуск и испытания на холостом ходу и под нагрузкой. Нужно знать правила выполнения пробных пусков; вспомнить, как осуществляется режим холостого хода двигателя; уяснить цели, которые преследуются этими испытаниями. Изучая комплекс работ по монтажу силовых трансформаторов, надо обратить внимание на следующие обстоятельства: в каком виде поставляются масляные и сухие трансформаторы; в каких случаях поднимается активная часть трансформатора для ревизии деталей, находящихся внутри бака; когда и как производится сушка обмоток трансформатора. Следует изучить способы сушки трансформатора, отметив их достоинства и недостатки. Рассмотреть методы испытания трансформаторов на герметичность. Уяснить необходимость фазировки и электрических испытаний трансформаторов, а также четко представлять, чем завершается монтаж трансформаторов. Приступая к изучению монтажа пускорегулирующей аппаратуры, нужно вспомнить, какие устройства называются пускорегулирующими, управления и защиты. Это позволит уяснить, каким непременным условиям должна удовлетворять смонтированная аппаратура. Следует иметь в виду, что монтаж пускорегулирующей аппаратуры ведется при строгом соблюдении директивных документов. Вопросы для самопроверки 1. Какие этапы можно выделить при монтаже электрических машин и трансформаторов? 15

2. Перечислите возможные дефекты электрооборудования, поступившего в монтаж. 3. Перечислите документы, регламентирующие монтажные работы. 4. Какой технический документ является основным для производства монтажа малых? – крупных электромашин? Каково их содержание? 5. Какие документы являются директивными при производстве электромонтажных работ? 6. Раскройте содержание плана производства работ и технологических карт трудовых процессов на проведение монтажа электрооборудования. 7. Как и с какой целью проводится ревизия электрических машин? 8. Поясните, когда необходима и как проводится сушка электромашин. 9. В каком порядке и с помощью каких приспособлений выполняют центровку валов электрических и рабочих машин? 10. Как проводятся пробные пуски электродвигателей? 11. С какой целью и в течение какого времени испытываются двигатели после монтажа на холостом ходе? – под нагрузкой? 12. Чем завершается монтаж электрических машин? 13. Как осуществляется приемка трансформаторов в монтаж? 14. С какой целью проводится ревизия трансформаторов? 15. Как выполняется сушка обмоток трансформаторов? 16. Какие существуют методы оценки увлажненности обмоток? 17. Приведите технологическую схему монтажа сухих трансформаторов, – мощных масляных. 18. В чем заключается и как выполняется фазировка трансформаторов? 19. Как выполняется первое включение трансформатора? 20. Перечислите состав сдаточной документации по результатам монтажа электрических машин и трансформаторов. 3.1.4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН [1], с. 188…209 или [2], с. 47…50; [3], с. 259…373 Необходимо иметь в виду, что основные организационные и технические положения по эксплуатации электроустановок изложены в действующих 16

правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей и в нормах испытания электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. Эти положения сводятся в план-график, называемый плановопредупредительным (или профилактическим) ремонтом (ППР) электрооборудования. Профилактическая сущность ППР состоит в том, что он определяет, через какие промежутки времени и в какой последовательности должны проводиться плановые осмотры, проверки, испытания и различные виды ремонта, обеспечивающие нормальную дальнейшую работу электроустановок. Следует обратить внимание на то, как проводится техническое обслуживание электрических машин, на очередность и сроки проведения осмотров, проверок и испытаний; уяснить их суть и необходимость, а также действия эксплуатационного персонала при выявлении тех или иных неисправностей в работе электроустановок. Вопросы для самопроверки 1. Раскройте содержание технического обслуживания электромашин? 2. В какие сроки и в каком объеме проводятся осмотры электромашин? 3. В какие сроки проводятся профилактические испытания машин? 4. В какие сроки проводится текущий ремонт электрических машин? 5. Как осуществляется контроль температуры обмоток электромашин? 6. Назовите методы контроля за нагревом электрических машин. 7. Как проверяют смазку в подшипниках качения? – скольжения? С какой периодичностью осуществляют осмотр подшипников скольжения? 8. Раскройте понятие "органолептические методы" ("инструментальные методы") технического обслуживания электрических машин. 9. В какой последовательности осматривают щеточно-коллекторный узел? – узел контактных колец? 10. Перечислите работы в объеме текущего ремонта двигателя средней мощности переменного тока? – постоянного тока?

17

3.1.5. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ [1], с. 328…338; [2], с. 31…46; [3], с. 226…229, 328…338 Следует обратить внимание, что контроль температуры трансформатора является важнейшей операцией при его эксплуатации, так как работа при температуре выше допустимой сокращает срок службы изоляции обмоток и находящегося в баке масла. Необходимые контрольные и сигнальные устройства трансформаторов позволяют достаточно просто осуществлять контроль за температурой в процессе работы. Нужно знать сроки проведения осмотров, регламент выполняемых при этом работ, как осуществляются фиксация замеченных нарушений в работе трансформаторов и их устранение. Рассмотреть вопросы контроля состояния трансформаторного масла и меры, направленные на замедление старения масла, такие, как включение присадок типа ВТИ-1, использование покрывных пленок, азота, а также способы восстановления его свойств. Вопросы для самопроверки 1. Каково содержание технического обслуживания трансформаторов? 2. Какие мероприятия относятся к оперативному и техническому обслуживанию трансформаторов? 3. С какой периодичностью проводятся осмотры трансформаторов? 4. Какой объем работы выполняется при осмотре трансформатора? 5. Как осуществляется контроль температуры трансформатора? 6. Что понимают под нагрузочной способностью трансформатора? 7. Как осуществляется контроль за нагрузкой трансформатора? 8. Каким образом определяется допустимость систематических перегрузок трансформатора? 9. Каким требованиям должно удовлетворять трансформаторное масло, необходимое для нормальной работы трансформатора?

18

3.1.6. ПРИЗНАКИ НЕИСПРАВНОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ [1], с. 193…201, 339…345; [2], с. 46…47, 50…52; [16], с. 127…129; [7] При изучении этой темы следует иметь в виду, что эксплуатация электрических машин и трансформаторов неизбежно сопряжена с их постепенным износом, приводящим к отказам в работе электрооборудования. Все отказы по характеру вызывающих их причин делятся на две категории – электрическую и механическую. Необходимо внимательно рассмотреть причины, приводящие к электрическим или механическим отказам. В данном разделе курса рассматриваются только признаки неисправностей в работе электрических машин и трансформаторов без анализа причин, вызвавших эти неисправности. Причины неисправностей, анализ их появления являются предметом изучения дисциплины «Диагностика неисправностей электрических машин». Знание признаков неисправной работы электрических машин и трансформаторов необходимо для принятия решения о возможности продолжения работы электрооборудования после принятия некоторых мер без отключения или при отключении его для последующего ремонта. Вопросы для самопроверки 1. Какой порядок действий электроперсонала при обнаружении неисправности в работе электрической машины (трансформатора)? 2. На какие категории делятся отказы в работе электроустановок? 3. Какие причины приводят к электрическим отказам в работе электрических машин и трансформаторов? 4. Какие причины приводят к механическим отказам в работе электрических машин и трансформаторов? 5. Что понимается под "моральным " износом? 6. Назовите наиболее характерные признаки неисправной работы электродвигателей асинхронных (постоянного тока, синхронных). 7. Какие виды защиты предусматриваются для двигателей переменного тока напряжением до 1000 В? – свыше 1000 В? 19

8. Назовите наиболее характерные признаки неисправной работы сухих (масляных, газонаполненных) трансформаторов. 9. Каково назначение устройств релейной защиты, автоматики и сигнализации, устанавливаемых на силовых трансформаторах?

3.2. РЕМОНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 3.2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕМОНТОВ [2], с. 62…65; [3], с. 33…44; [5], с. 5…8; [16], с. 129…131

Работоспособность электрических машин и трансформаторов и восстановление их основных технических характеристик достигается в результате регулярного проведения технического обслуживания и планово-предупредительных ремонтов энергетической техники. Система технического обслуживания и ремонта энергетической техники (ГОСТ 18322-78*) в части ремонта электрических машин и трансформаторов представляет собой комплекс взаимосвязанных положений и норм, определяющих организацию и порядок проведения работ по ремонту энергетического оборудования для заданных условий эксплуатации с целью обеспечения показателей качества, предусмотренных нормативно-технической документацией. Следует знать содержание, устанавливаемое ГОСТ 18322-78*, следующих видов ремонта: капитального, среднего, текущего, планового, непланового, регламентированного, по техническому состоянию. Текущий и средний ремонты имеют профилактическое значение, поэтому часто работы по среднему ремонту относят к ближайшему по графику текущему ремонту. С развитием технического диагностирования на передний план выдвигается ремонт по техническому состоянию. Следует понимать причины такого выдвижения и содержание ремонтных работ по техническому состоянию.

20

Вопросы для самопроверки 1. Назовите существующие виды ремонтов. 2. Укажите цель проведения своевременного ремонта электромашин. 3. Какие ремонтные документы Вам известны? 4. В чем сущность системы технического обслуживания и ремонта энергетической техники? Её основная задача? 5. Раскройте содержание понятия "ремонтный цикл", как выбирается его продолжительность? 6. Какова структура ремонтного цикла? 7. С какой целью проводится текущий ремонт электрических машин (трансформаторов) и какие работы выполняют в процессе этого ремонта? 8. Назовите основные виды работ, производимых при ремонте электрических машин (трансформаторов)? 9. Что входит в объем капитального ремонта? 10. Раскройте содержание ремонта по техническому состоянию, отметьте его особенность по сравнению с капитальным плановым ремонтом. 3.2.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОРЕМОНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА [2], с. 54…61; [3], с. 73…76; [5], с. 11…14; [16], с. 136…138 Необходимо знать, что существуют две основные формы организации ремонтов: централизованная и децентрализованная. Кроме того, встречается иногда смешанная форма организации ремонта электрических машин и трансформаторов. Наиболее прогрессивной является централизованная форма, обеспечивающая минимальную продолжительность и стоимость ремонта при высоком качестве. Централизованная форма капитального ремонта реализуется на электроремонтных предприятиях, децентрализованная – непосредственно на предприятии, где эксплуатируется электромашина. Следует знать, что для проведения капитального ремонта электромашин при децентрализованной форме ремонта или ремонте крупных машин при цен21

трализованной форме (но на месте установки машины) нужно подготовить ремонтную площадку со всем необходимым технологическим оборудованием и инструментом. Нужно знать причины появления и расширения сферы использования новой совмещенной формы ремонта, особенно крупных, высоковольтных электрических машин. Типовая структурно-технологическая схема ремонта электрических машин включает в себя следующие участки: разборочно-моечный, дефектовочный, обмоточно-пропиточный, слесарно-механический, комплектовочный, сборочный и испытательный. Участки территориально могут быть как разобщены, так и совмещены, например разборочно-моечно-дефектовочный или сборочнокомплектовочный и др. Типовая структурно-технологическая схема ремонта трансформаторов в общих чертах укладывается в схему ремонта электромашин. Некоторую особенность имеет ремонт масляных трансформаторов, так как перед началом разборки и дефектации необходимо выполнить большой объем обязательных работ, связанных с обработкой масла. Вопросы для самопроверки 1. Назовите существующие формы организации ремонта электромашин. 2. Сравните существующие формы организации ремонтов машин. 3. Расскажите о типовой технологической схеме ремонта электромашин. 4. Как производится ремонт крупных электромашин? 5. Расскажите о типовой схеме ремонта трансформаторов. 3.2.3. ПРОИЗВОДСТВО РЕМОНТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ [2], с. 124…130; [3], с. 109…118, 169…174; [5], с. 107…111, 198…202 Подготовка производственной деятельности электроремонтного предприятия для капитального ремонта электрических машин и трансформаторов 22

включает три вида работ: организационно-техническую, конструкторскотехнологическую и материальную. Организационно-техническая подготовка ремонта осуществляется руководством электроремонтного предприятия или цеха с привлечением соответствующих подразделений ОГЭ и включает разработку и передачу планов работ на текущий и перспективный периоды, разработку и согласование календарных планов работ и пр. Конструкторско-технологическая подготовка включает в себя проектноконструкторскую и технологическую проработку вопросов ремонта электрических машин и трансформаторов. Проектно-конструкторская подготовка предусматривает, прежде всего, обеспечение ремонтного персонала расчетной и ремонтной конструкторской документацией. Технологическая подготовка предусматривает разработку технологических процессов ремонта, подготовку рабочих мест, подбор необходимых технологических приспособлений и инструментов и пр. Номенклатура и количество необходимых материалов определяется из типового объема ремонта с учетом ведомости дефектов и записей в эксплуатационных журналах. Вопросы для самопроверки 1. Какие этапы выделяют в подготовке ремонтного производства? 2. Что положено в основу построения производственных процессов при ремонте электрических машин? 3. Перечислите основные этапы производственного процесса при ремонте электромашин. 4. Раскройте содержание организационно-технической подготовки ремонтного производства. 5. Раскройте содержание конструкторской и технологической подготовки ремонтного производства. 6. Какие организационно-технические мероприятия необходимо выполнить перед проведением капитального ремонта электрических машин? 7. Что необходимо для обеспечения высокой ритмичности ремонтного предприятия? 23

8. В чем различие между производственным процессом в электромашиностроении и в электроремонтном производстве? 9. В чем заключаются особенности ремонта трансформаторов? Как они сказываются на организации ремонта? 3.2.4. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ НА РЕМОНТ [3], с. 46…55; [25]; [26]; [27] Техническая документация на ремонт электрических машин и трансформаторов представляет собой комплект документов, устанавливаемый в России Единой системой технологической подготовки производства (ЕСТПП). Её содержание зависит от особенностей организации ремонтного производства и размеров его производственной программы. Ремонтная документация (ГОСТ 2.602-95) включает в себя рабочие конструкторские документы, предназначенные для подготовки ремонтного производства, ремонта и контроля электрических машин после их ремонта. Ремонтные документы составляют раздельно на текущий и капитальный ремонты электрических машин. Перечень конкретных документов, на основе которых должны разрабатываться ремонтные документы, указывают в техническом задании. В ремонтных документах должна быть предусмотрена (в пределах экономической целесообразности) максимально возможная номенклатура восстанавливаемых при ремонте составных частей изделия. Основным документом для технологических процессов ремонта электрических машин и трансформаторов и их составных частей служит типовая технология. Вопросы для самопроверки 1. Какие документы называют ремонтными? 2. Какие государственные стандарты определяют содержание ремонтных документов? 24

3. Перечислите состав конструкторской ремонтной документации. 4. Отметьте особенность ремонтной технологической документации. 5. Когда при ремонте электромашин выполняется поверочный расчет? 6. Перечислите документы, входящие в состав документации на капитальный ремонт. 7. Какой документ является исходным для определения вида ремонта и потребности в материалах? 8. На какие конструктивные элементы электрических машин разрабатываются ремонтные чертежи? Какова их особенность? 9. Как кодируются ремонтные конструкторские чертежи? 3.2.5. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОСЛЕ РЕМОНТА [2], с. 118…122, 136…139, 148…152; [3], с. 175…190; [27] Оценка технического состояния и качества выполненного ремонта электрических машин и трансформаторов осуществляется по результатам послеремонтных приемосдаточных испытаний. Следует иметь ввиду, что для некоторого электрооборудования имеются четко установленные объемы и нормы испытаний, которые приурочиваются к тем или иным видам ремонта. Для оценки результатов ремонта электрических машин и трансформаторов принимаются во внимание нормы, отмеченные в ПТЭ и ПТБ и других действующих документах, ГОСТ 2.602-95, ГОСТ 20831-75* и др. Кроме общих положений, изложенных в указанных документах, имеются специфические показатели и методы оценки качества ремонта электрических машин и трансформаторов такие, например, как показатель испытаний и проверок, коэффициент технического состояния отремонтированного оборудования, коэффициент гарантийного ремонта и др. Вопросы для самопроверки 1. Как определить производственные причины отказов изделий? 25

2. Как добиться оптимальных показателей качества продукции? 3. Перечислите факторы, определяющие методы ремонта и технического обслуживания электромашин. 4. Каким испытаниям подвергают отремонтированные электродвигатели и трансформаторы? 5. Какими параметрами оценивают качество электрической изоляции? 6. Какие проверки входят в программу испытаний электродвигателей? 7. На основании каких сведений дается заключение о пригодности электромашины к эксплуатации?

4. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ Решение задач контрольных работ и изучение рекомендуемых справочных материалов является важным элементом в изучении теоретических материалов. Номер варианта контрольного задания определяется по двум последним цифрам учебного шифра студента. Нечетная предпоследняя цифра соответствует первым десяти вариантам, четная цифра и нуль – второй десятке. Например, учебному шифру …- 0230 соответствует вариант 10 (первая половина таблицы, нулевая строка), шифру …- 0505 – вариант 25 (вторая половина таблицы, пятая строка). Кроме предлагаемых задач, студенты могут выполнить в качестве контрольного задания работу по теме, связанной с потребностями предприятия, на котором они работают. В этом случае в работе должны: решаться актуальная производственно-техническая задача и предусматриваться внедрение результатов расчета в производство. Такое задание следует предварительно согласовать с преподавателем, ведущим занятия по данной дисциплине.

26

4.1. РАСЧЕТ ПУСКОВОГО РЕОСТАТА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором питается от сети с напряжением U1Н = 380 В. Двигатель рассчитан на напряжение 220/380 В и частоту 50 Гц. Данные двигателя приведены в табл.1 [11]. Необходимо обеспечить условия пуска двигателя в ход с пусковым моментом МП.макс.= 0,5 Ммакс., предусмотреть возможность реверса и выяснить допустимую продолжительность работы при перегрузке РПР. =1,5Р2Н, для чего следует определить: 1) пусковой ток и пусковой момент, соответствующий этому току, а также их кратности (при условии, что пуск двигателя осуществляется с замкнутыми накоротко контактными кольцами); 2) число ступеней пускового реостата, сопротивления отдельных ступеней реостата; сопротивления, выключаемые при переключении ступеней; а также построить пусковую диаграмму, из которой определить величину сопротивления противовключения; 3) сопротивления ступеней по данным табл.2 и 3 и составить схему соединений выбранных элементов, обеспечивающую требуемую величину полного сопротивления; 4) превышение температуры двигателя в номинальном режиме и допустимую продолжительность его работы при перегрузке (Рпр= 1,5 Р2Н). КПД двигателя при этом не должен снижаться более чем на 5%, допустимое превышение температуры θуст.доп.= 100°C (класс нагревостойкости изоляции F), постоянная времени нагрева T = 50 мин. По результатам расчета составить полную схему пуска в ход асинхронного двигателя с фазным ротором. Аналитическая основа для решения задачи приведена в [12,13].

27

УКАЗАНИЯ При прямом включении в сеть с номинальным напряжением U1Н асинхронного двигателя с замкнутой накоротко обмоткой фазного ротора в нем возникают значительные динамические усилия. Пусковой ток и соответствующий ему пусковой момент в этом случае можно найти из выражений (1) IП = U1Н / zК, где zК – полное сопротивление короткого замыкания, Ом;

I 2П ⋅ r2′ 3I 2П ⋅ r2′ , = 28,65 M П = 9,55 nо nо

(2)

где r2' = k 2r2 - приведенное активное сопротивление фазы ротора, Ом;

k =U1 Н /UрН - коэффициент трансформации; r2 = (Uр Н ·s Н )( 3 ·Iр Н ) – активное сопротивление фазы ротора в номинальном режиме, Ом; Uр Н , Iр Н – соответственно, напряжение, В, и ток ротора, А; nо – синхронная частота вращения, об/мин. Номинальный фазный ток статора определяется по формуле I1фН = P2 Н

( 3U

1Н

)

сosϕ ⋅ η , А .

(3)

Номинальный момент

M Н = 9550

P2 Н , Н·м. n o (1 − s Н )

(4)

Базисное сопротивление обмотки статора (5) z1б = U1ф Н / I1ф Н, Ом. Полное сопротивление короткого замыкания, используя параметры схемы замещения:

ZК =

(R1′ + R′2′ )2 + (X1′ + X′2′ )2 , о.е.

или

z К = z1б ⋅ ZК , Ом.

(6)

Зная фазный ток I1фН и номинальный момент МН, находим, соответственно, значения кратностей пускового тока и пускового момента: mi = Iп/I1фН и mП = MП / MН . (7) Оценить и сравнить полученные значения mП и mi со справочными. 31

Пуск в ход асинхронного двигателя с фазным ротором при постоянстве пускового момента MП осуществляется посредством включения в цепь обмотки ротора активного добавочного сопротивления. Пусковой момент при этом изменяется в диапазоне от MПмакс до MПмин., как это видно из пусковой диаграммы двигателя на рис.1,а. Этим моментам соответствуют токи Iмакс. и Iмин. (рис 1, б), а также скольжения sмакс. и sмин., определяемые по естественной механической характеристике. Момент сопротивления нагрузки МС обычно определяется условиями эксплуатации технологической установки. Если он не известен, то принимают МС = Мн. При расчете пускового реостата наибольший пусковой момент может выбираться в пределах от MП.макс.= Мн до MП.макс.= Ммакс., где Ммакс.- максимальный, или критический, момент двигателя. Если технологический процесс требует более быстрого разгона двигателя, то выбирается MП.макс.= Ммакс. С учетом возможного снижения напряжения сети устанавливают величину наибольшего момента: MП. макс.= (1 – 0,01ΔU)2· Ммакс., Н·м, (8) где ΔU – возможное отклонение напряжения от номинального значения, %. Наименьший пусковой момент (момент переключения) MП. мин. предварительно выбирается несколько больше момента сопротивления: MП. мин.= 1,1 Мс = 1,1 МН , Н·м.

(9)

Его значение в процессе расчета сопротивлений уточняется, чтобы получить нужное число ступеней пускового реостата. Для обеспечения плавного пуска разница между моментами MП.макс. и MП.мин. должна быть возможно меньшей. Плавность пуска двигателя зависит, очевидно, от числа ступеней m пускового реостата. Чем их больше, тем более плавно происходит пуск и предотвращаются большие броски момента и тока. Реостат с большим числом ступеней рациональнее применять при пуске вручную. При автоматическом пуске желательно иметь малое число ступеней, так как при этом потребуется меньшее число контакторов и электроустановка будет экономичнее и надежнее. 32

Согласно условию задачи MП.макс.= 0,5Ммакс., а момент переключения принимается MП.мин. = 1,1 Мн. Соответствующие скольжения sмакс. и sмин. определяются из выражения, полученного на основании уравнения Клосса: 2

M ⎛M ⎞ s = sкр ( макс − ⎜ макс ⎟ − 1 ), M ⎝ M ⎠

(10)

где sкр – критическое скольжение, которое можно найти, зная mк и sН , sкр = sН (mк +

mк2 − 1 ).

(11)

Подставив в уравнение (10) значение отношения Ммакс / MП.макс.= 2, получим значение скольжения для момента MП.макс.: sмакс = 0,268 sкр.

(12)

С учетом Ммакс /MП.мин.= (mк·МН)/(1,1·МН) = 0,9·mк из (10) найдем наименьшее скольжение: sмин. = sкр (0,9·mк -

0,81·m к2 −1 ).

(13)

Зная sмакс. и sмин., находим коэффициент прогрессии, которую образуют фазные сопротивления: q = sмин./sмакс. (14) Число ступеней реостата m связано с коэффициентом прогрессии уравнением (15) qm = sмакс.. При дробном значении m выбирают ближайшее целое число. Если рассчитанное число ступеней реостата будет мало (меньше 3) или велико (больше 15), тогда задаются количеством ступеней пускового реостата в диапазоне от 5 до 11 ( такое число ступеней имеют пусковые реостаты серий ПР и РМ для асинхронных электродвигателей, причем с ростом мощности двигателей число ступеней реостатов увеличивается) 34

После выбора m уточняют значение q по (15) и (14). Полное сопротивление фазы ротора при пуске (см. рис. 1,а, в; первая ступень реостата m = 1) определяется выражением (16) Rф1 = r2/sмакс., Сопротивления, скольжения и частоты вращения по ступеням в момент переключения рассчитываются соответственно R ф(m – 1) = qm · Rф1, RПm = Rфm – r2, Ом;

(17)

sm = qm ;

(18)

nm = n0 (1 - sm), об/мин, где m = 1, 2, 3, …- номер ступени. Сопротивления, выключаемые при переключении ступеней, Rm = Rфm – Rф(m + 1), Ом.

(19)

(20)

На ступени (mмакс + 1) внешнее сопротивление отключается, т.е. Rф(m макс

+ 1)

= r2, Ом.

(20а)

Правильность расчета величин сопротивлений проверяется совпадением с суммой сопротивлений: RП1 = Rф1 – r2, Ом; (21) RП1 = ∑Rm,

Ом.

(22)

По расчетным данным строится пусковая диаграмма. Последовательность построения диаграммы проследим по рис. 1, а. Вначале по исходным данным строится естественная механическая характеристика двигателя, затем по рассчитанным значениям частоты вращения nm – реостатные характеристики. Пусковая диаграмма используется для определения сопротивления противовключения, применяемого для реверса двигателя. Для этого на диаграмме 35

строится тормозная характеристика, проходящая через точки а) (М = 0, n = n0) и d) (М = МП. макс., n = - nН). На линии наибольшего пускового момента МП.макс. находим сопротивление противовключения (точка d) и добавочной секции реостата: Rт ПВ = (ad/ab)·r2, Ом;

(23)

(24) RПВ = (cd/ab)· r2, Ом. Для определения сопротивления ступени противовключения вместо отношения отрезков можно использовать отношение скольжений: RТ ПВ = (s Т ПВ /sмакс.- 1)· r2, Ом,

(25)

где sТ ПВ и sмакс. – скольжения на характеристиках противовключения и естественной при моменте М П. макс.. Следует отметить, что пусковая диаграмма позволяет определить графическим путем число ступеней и сопротивления ступеней пускового реостата. Для выбора величин сопротивлений ступеней реостат необходимо знать режим его работы и величину тока, проходящего через сопротивления. Режим работы каждой ступени определяется относительной продолжительностью включения: ПВ% = (tраб / tЦ)·100%, (26) где tраб - время работы отдельной ступени RП пускового реостата, с; tЦ – длительность цикла (время между пусками), с. Время цикла tЦ определяется по известному числу пусков в час h, устанавливаемому технологическим процессом, по формуле (27) tЦ = 3600 / h, с. Время разгона двигателя tраб.m на каждой ступени может быть определено по формуле ([3]; см. рис. 1, б)

⎛ 1 − s 2m s кр 1 ⎞ t раб. m = ⎜ + ln ⎟ ⋅ TП , ⎜ 4s кр 2 s m ⎟⎠ ⎝

(28)

где ТП = (J·π·n0)/(30·МП)–электромеханическая постоянная времени двигателя, с; 36

J- момент инерции ротора, кгм2; МП – пусковой момент, Нм; например, МП = МП. макс., sm – скольжение на m-й ступени при МП. макс. В процессе пуска ток ступени меняется от I1 до I2 (см. рис. 1, б). Наибольший ток, соответствующий моменту МП. макс., определяется из формулы [2]

I1 =

М Пмакс. ⋅ n 0 , А, 28,65R П1

(29)

Наименьший ток, соответствующий моменту МП мин.,

I2 =

М Пмин ⋅ (n 0 − n1 ) , 28,65R П1

А.

(30)

В расчетах изменяющийся по величине ток заменяют неизменным среднеквадратичным током Iср, который за то же время вызывает такой же перегрев:

Iср =

I12 + I 22 + I1 ⋅ I 2 , А. 3

(31)

По кривой (рис. 2) при известной относительной продолжительности включения ПВ% для каждой ступени определяется отношение Iр / Iср и значение расчетного тока Iр. Расчетный ток Iр длительно протекает через сопротивление и является эквивалентом кратковременно проходящему току Iср.. Сопротивление выбирается по условию Iр ≤ I доп., (32) где Iдоп. – допустимый ток, значение которого определяется схемой и величиной длительного тока, указанной в табл. 2 и 3.

37

Рис. 2 Примечание. На практике для удобства замены вышедших из строя сопротивлений (резисторов) стараются использовать ящики сопротивлений одного номера, выполняя последовательное, параллельное или смешанное соединение сопротивлений в фазах пускового реостата. При этом нужно стремиться к тому, чтобы выполнять схему с меньшим числом перемычек, так как они усложняют монтаж и затрудняют замену элементов во время эксплуатации.

По результатам расчета строится схема пуска в ход фазного асинхронного электродвигателя с пусковым реостатом в роторной цепи. Если двигатель эксплуатируется с переменной нагрузкой, то продолжительность режима нагрузки необходимо определять с учетом процессов нагрева, так как типовая тепловая нагрузка, выше допустимой, приводит к быстрому выходу из строя изоляции и, как следствие, непригодности двигателя для дальнейшей эксплуатации. Расчет продолжительности времени при перегрузке ведется на основе номинального режима. Температура обмотки двигателя θ2 Н =

r2 t − r2( 20) α ⋅ r2( 20)

+ 200, град.,

(33)

где α = 0,004 ºC-1 – температурный коэффициент сопротивления; r2(20) – активное сопротивление обмотки ротора при 20ºC, Ом; r2t – активное сопротивление нагретого ротора из уравнения (2), Ом. Установившееся превышение температуры двигателя υмакс. = θ2 Н – θокр. – θ00 = θ2 Н - 500,

(34)

где θокр. = 40ºC – температура окружающей среды; θ00 = 10ºC – допустимое превышение температуры над максимальной. Коэффициент теплоотдачи в номинальном режиме А = ΔΡН / θуст.доп., где ΔΡН – мощность потерь в номинальном режиме, кВт. Установившаяся температура двигателя при перегрузке

(35)

θуст.доп. = ΔΡПР../ А, где ΔΡПР.= РПР.(1/ηПР.- 1) – мощность потерь при перегрузке двигателя, Вт;

(36)

38

ηПР..- КПД электродвигателя при перегрузке. Допустимое время t работы двигателя с мощностью, превышающей номинальную, определяется из уравнения θуст.доп. = θуст.ПР. (1 – е- t/T).

(37)

4.2. ПЕРЕСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Пересчитать обмотку статора трехфазного асинхронного двигателя на: a) новое напряжение U2 при сохранении прежней частоты вращения n; b) новую частоту вращения n2 при сохранении прежней величины питающего напряжения. При пересчете следует определить: 1) новое число проводников в пазу; 2) число витков в фазе; 3) сечение и диаметр обмоточного провода. Выбрать марку провода, стандартное сечение и диаметр провода в изоляции, проверить возможность размещения витков катушки в пазу. Кроме того, при решении п. b) проверить: - соответствие чисел пазов на статоре и роторе при новом числе полюсов; - допустимость величины индукции в воздушном зазоре и спинке статора; - определить шаг новой обмотки. Примечание. При решении данной задачи новые параметры имеют добавление в нижний индекс "нов.", старые – указаний дополнительных не имеют. Например, старое значение напряжения U1, новое - U1нов.

Исходные данные для пересчета параметров трехфазного асинхронного двигателя приведены в табл.4. В табл. 4 обозначено: *) О – однослойная, Д – двухслойная обмотки; **) 1 – ПЭТВ; 2 – ПЭТМ; 3 – ПЭТВМ; ***) d/dиз. – провод голый/с изоляцией.

39

УКАЗАНИЯ А. Перемотка обмотки статора асинхронного двигателя на другое напряжение при сохранении частоты вращения выполняется при соблюдении условия U1· w1 = U2· wнов.. (38)

Следовательно, новое число витков обмотки статора wнов.= w1·U1/U2. Сечение провода и диаметр провода соответственно qнов.=q1·U1/U2 , d нов. = q нов. .

(39)

(40)

После этого выбирается марка провода, его ближайшее стандартное сечение и диаметр провода в изоляции. Обычно стараются сохранить марку провода, примененного до перемотки, если разница в величинах напряжений не более 3 . Затем следует проверить возможность размещения обмотки в пазу. Обмотка разместиться в пазу, если отношение nэл.1нов.·d2нов./ nэл.1·d12 ≤ 1.

(41)

Если условие (41) не выполняется, то следует изменить число параллельных ветвей, либо толщину пазовой изоляции, либо, наконец (что не желательно), сечение проводника. После чего вновь убедиться в возможности укладки обмотки по (41). Б. При изменении частоты вращения должно быть изменено число полюсов в соответствии с равенством pнов. = 60 f / n, (42) и рассчитана новая обмотка статора. Следует проверить соответствие чисел пазов статора и ротора при pнов, так как при их несоответствии затрудняется пуск двигателя. 41

Число проводников в пазу и их сечение после перемотки Nнов. = N1 n1/nнов.,

qнов. = q1 N1/Nнов..

(43)

Затем подбирается марка провода, стандартное ближайшее сечение и определяется диаметр провода в изоляции. Марка провода может быть сохранена такой же, что была до перемотки. Проверка возможности размещения обмотки в пазу производится тем же методом, что и в предыдущей задаче. Шаг обмотки при однослойной укладке обмотки y = τ = z1/2pнов., для двухслойной обмотки y = (0,8…0,83) = z1/2pнов.. Мощность двигателя после перемотки P2нов. = P2· nнов./n1, кВт.

(44)

Магнитная индукция в воздушном зазоре

Bδ =

2,5U1P2 нв. 10−2 D1z1n эл1. нов.

, Тл.

(45)

При мощности P2 ≤ 1кВт индукция должны быть 0,35 5 кВт - 0,5
B

BСТ = 0,6

Bδ ⋅ D1 , Тл, P2нов. ⋅ h с

(46)

где hс – высота спинки; D1 – диаметр расточки статора. Рекомендуется при 2p = 2 выбирать индукцию BСТ в пределах от 1,2 до 1,7 Тл; при 2p > 2 – 1,0 ≤ BСТ ≤ 1,5 Тл.

42

№ вариан-та 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Таблица 1. Данные электродвигателей для контрольной работы Сколь m = mП= mi= НапряжеК МощТок Типоразмер КПД жеМ Ι max М max ние рото- ротора ность П двигателя η, % ние Mн Ιн Mн Р2н, кВт ра Uрн, В Iрн, А s н, % Синхронная частота вращения n0 = 1500 об/мин 4АК200L4У3 30 90,5 2,5 4,0 1,4 7,0 350 55 4АК250SА4У3 45 91,0 3,0 3,0 1,2 7,0 230 170 4АК250SВ4У3 55 90,5 3,0 3,0 1,2 7,0 200 170 4АНК280М4У3 160 92,5 2,6 2,0 1,2 6,0 300 330 4АНК315М4У3 250 93,0 2,5 2,0 1,2 6,5 360 425 Синхронная частота вращения n0 = 1000 об/мин 4АК160М6У3 10 84,5 4,5 3,8 1,2 6,0 310 20 4АК200L6У3 22 88,0 3,5 3,5 1,2 6,5 330 45 4АНК250SА6У3 45 89,5 4,0 2,3 1,2 6,5 155 200 4АНК250М6У3 75 91,5 3,0 2,5 1,2 7,0 250 200 4АНК315S6У3 132 92,0 3,0 1,9 1,2 6,0 257 320 Синхронная частота вращения n0 = 1500 об/мин 4АК160S4У3 11 86,5 5,0 3,0 1,4 7,0 305 22 4АК200М4У3 22 90,0 2,5 4,0 1,4 7,0 340 45 4АНК250L4У3 45 90,0 3,5 3,0 1,4 7,0 375 75 4АНК250SА4У3 75 90,0 4,5 2,3 1,2 6,5 150 250 4АНК250М4У3 110 92,0 3,5 2,5 1,2 6,5 250 260 Синхронная частота вращения n0 = 1000 об/мин 4АК225М6У3 30 89,0 3,5 2,5 1,2 6,5 140 150 4АК250S6У3 37 89,0 3,5 2,5 1,2 7,0 150 165 4АК250М6У3 45 90,5 3,0 2,5 1,2 7,0 180 160 4АНК280М6У3 110 91,5 3,6 1,9 1,2 6,0 230 297 4АНК315М6У3 160 92,5 3,0 1,9 1,2 6,0 291 352 28

Сопротивление ротора r2(20), Ом 0,0634 0,0111 0,012 0,0096 0,00798 0,259 0,101 0,0109 0,0133 0,00866 0,232 0,0734 0,0666 0,0111 0,0128 0,012 0,0109 0,0124 0,0115 0,00935

№ варианта

Окончание табл. 1 Параметры Г-образной схемы замещения Момент инерции в номинальном режиме, о.е. 2 ротора J кг·м д р, ′ ′′ ′′ ′ R1

X1

10 11 12 13 14

0,026 0,020 0,017 0,024 0,022

0,057 0,067 0,061 0,120 0,150

15 16 17 18 19

0,043 0,032 0,028 0,022 0,026

0,071 0,066 0,069 0,059 0,120

20 21 22 23 24

0,038 0,024 0.029 0.028 0,022

0,068 0,050 0,067 0,091 0,078

25 26 27 28 29

0,029 0,026 0,029 0,034 0.024

0,073 0,063 0,062 0,130 0,110

R2

Число пусков в час, h

cos φ

X2

Синхронная частота вращения 0,030 0,087 0,45 0,030 0,080 1,0 0,025 0,073 1,0 0,028 0,140 2,5 0,025 0,140 3,6 Синхронная частота вращения 0,058 0,130 0,18 0,041 0,089 0,45 0,032 0,090 1,20 0,025 0,087 1,30 0,029 0,140 4,00 Синхронная частота вращения 0,051 0,086 0,10 0,026 0,075 0,37 0.036 0,100 0,45 0,039 0,110 1,00 0,031 0,100 1,20 Синхронная частота вращения 0,030 0,091 0,74 0,024 0,078 1,20 0,024 0,092 1,30 0,038 0,140 3,40 0,024 0,130 4,50 29

n0 = 1500 об/мин 180 120 120 100 80 n0 = 1000 об/мин 240 180 90 90 60 n0 = 1500 об/мин 360 240 180 120 80 n0 = 1000 об/мин 120 90 90 75 60

0,87 0,88 0,89 0,88 0,90 0,76 0,80 0,86 0,85 0,88 0,86 0,87 0,88 0,88 0,90 0,85 0,84 0,87 0,87 0,88

Таблица 2. Ящики сопротивлений с чугунными элементами

типа ЭС-1 и ЭС-2 ДлиТип ящика

ЯС1 (ЭС1)

ЯС2 (ЭС-2)

№

тель-

Сопротив-ление

Сопротивление

ящика ный ток, ящика, элемента, Ом (20ºC) А Ом (20ºC)

Кол-во элементов

Масса ящика, кг

38

55

1,52

0,038

40

32,1

54 75 105 140 200 280 5 7 10 14 20 28 40 55 80 110

46 39 33 29 24 20 216

2,16 3,00 4,20 5,60 8,00 11,2 0,10

0,054 0,075 0,105 0,140 0,200 0,280 0,005

40 40 40 40 40 40 20

25,7 27,9 23,5 27,3 23,1 24,7 38,5

181 152 128 107 91 76 64 54 46

0,14 0,20 0,28 0,40 0,56 0,80 1,10 1,60 2,20

0,007 0,010 0,014 0,020 0,028 0,040 0,055 0,080 0,110

20 20 20 20 20 20 20 20 20

31,6 35,2 28,6 29,5 24.2 28,5 23,5 28,6 24,0

41

Примечание. Размеры ящика 645х340х240 мм. Таблица 3. Ящики сопротивлений типа НФ-1 с фехралевыми элементами

№ ящика 5 7 10 14 20 28 40 55 80 110 75 105

Длительный ток, А 215 181 152 128 107 91 76 64 54 46 39 33

Сопротивление, Ом

Количество и сопротивление ступени, Ом

(20ºC) 0,100 0,130 0,200 0,290 0,385 0,510 0,800 1,150 1,600 2,100 3,000 4,200

5х0,0192 5х0,0255 5х0,0400 5х0,0575 5х0,077 5х0,102 5х0,160 5х0,230 5х0,320 5х0,420 6х0,45 + 1х0,3 6х0,63 + 1х0,42

Примечание. Размеры ящика 635х340х200 мм. Масса ящика 25 кг.

42

0,065 0,074 0,125 0,110 0,180 0,075 0,078 0,100 0,200 0,175 0,065 0,098 0,125 0,185 0,220 0,074 0,120 0,160 0,185

8,98 9,3 15,1 24,7 29,2 10,9 13,0 15,6 18,8 27,6 10,4 11,7 14,3 25,0 34,0 12,2 15,4 17,6 25,7

24 24 24 36 36 36 36 36 54 72 24 36 36 48 60 36 36 48 72

18 20 22 28 28 28 28 28 50 56 18 28 34 38 50 28 28 44 58

101 126 27 28 90 131 82 18 34 20 137 49 25 68 72 148 56 42 38

404 504 104 84 45 786 492 252 102 80 548 294 150 68 40 888 336 168 114

41

О О О Д Д О О О О Д О О О Д Д О О О Д

1 1 1 2 2 3 3 1 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 2

Диаметр провода d/dиз, мм/мм ***)

0,054 0,065 0,110 0,171 0,208 0,065 0,088 0,132 0,197 0,284 0,061 0,0840 0,126 0,211 0,290 0,076 0,113 0,158 0,250

ВИД ОБМОТКИ *) Марка провода **)

Число витков в фазе обмотки w1

0,100 0,116 0,191 0,313 0,392 0,100 0,131 0,191 0,272 0,392 0,100 0,131 0,191 0,313 0,437 0,116 0,168 0,225 0,349

Число проводников в пазу n1эл..

1500 1500 1500 1500 1500 3000 3000 1500 500 750 3000 3000 3000 3000 3000 1500 3000 3000 1000

Число пазов ротора z2

3000 3000 3000 3000 3000 1000 1000 1000 1000 1000 1500 1500 1500 1500 1500 750 750 750 750

Число пазов статора z1

127 220 380 220 380 127 127 380 380 380 127 127 380 380 380 220 127 380 380

Глубина паза полная h1 , x10-3 м

220 380 220 380 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 127 220 220 220

Полная длина сердечника l1, м

0.55 1,1 7,5 22 55 0,25 0,75 3,0 15 37 0,37 1,5 5,5 30 90 0,25 1,5 5,5 22

Диаметр расточки статора D1, м

Мощность Р2н, кВт Стар. НапряU1ф же-ние фазное, О В В. Стар. Частота n1 вращения

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

синхрон., О об/мин В. Наружн. диаметр сердечника ста-тора Dа, м,

№ варианта

Таблица 4. Данные асинхронных электродвигателей

0,44/0,48 0,44/0,48 1,25/1,33 1,25/1,33 1,45/1,53 0,41/0,45 0,59/0,645 1,12/1,20 1,18/1,26 1,30/1,38 0,41/0,45 0,72/0,78 1,40/1,48 1,25/1,33 1,50/1,58 0,41/0,45 0,93/0,995 1,08/1,16 1,50/1,58

30

45

220

380

750

1000

0,437

0,317

0,180

42

28,6

72

56

60

90

Д

4

1,40/1,48

СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. Содержание дисциплины по ГОС 1.2. Рабочая программа 1.2.1. Эксплуатация электрических машин 1.2.2. Ремонт электрических машин 1.3. Тематический план лекций и практических занятий для студентов очно-заочной формы обучения 1.4. Темы лабораторных работ 2. Библиографический список 3. Методические указания к изучению дисциплины 3.1. Эксплуатация электрических машин 3.2. Ремонт электрических машин

3 4 4 4 4 6 8 8 9 11 11 20

4. Задания на контрольные работы и методические указания к их выполнению

26

4.1. Расчет пускового реостата асинхронного двигателя с фазным ротором 4.2. Пересчет параметров асинхронного электродвигателя

41

27 38

Редактор И.Н. Садчикова Сводный темплан 2005 Лицензия ЛР № 020308 от 14. 02. 97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78 01.07.953. П.005641.11.03 от 21.11.03 г.

Подписано к печати Формат 60х84 1/16 Б. кн.- журн. П.Л. Б.Л. РТП РИО СЗТУ. Тираж Заказ Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России 191186 Санкт-Петербурга, ул. Миллионная, д.5