Пуск асинхронных двигателей.

Прямое включениеасинхронного двигателя в сеть является наиболее простым способом пуска двигателя. В то же время в этом случае обмотки статора и ротора двигателя обтекаются большим пусковым током (током короткого замыкания), равным 4—7-кратному значению номинального. Поэтому очень важно, чтобы время пуска двигателя было при этом как можно меньшим. Из всех способов пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора при данном способе пуска создается наибольший вращающий момент.

Включение двигателя при пониженном напряжении питающей сети позволяет уменьшить пусковой ток, потребляемый двигателем. Однако в этом случае снижается и вращающий момент, развиваемый двигателем при пуске, причем это уменьшение происходит пропорционально квадрату подводимого к двигателю напряжения. Такой способ применяется для приводов с легкими условиями пуска.

Применение автотрансформатора позволяет ограничивать пусковой ток в питающей сети при меньшем снижении напряжения питающего двигатель, чем в случае включения индуктивного сопротивления. Следовательно, при этом в меньшей степени понижается пусковой момент двигателя.

К способам пуска с понижением напряжения можно отнести также пуск с переключением обмоток статора со звезды на треугольник . В режиме пуска переключатель Рнаходится в положении 1,причем обмотка статора включена по схеме звезды. После того как ротор достигает установившейся частоты вращения, переключатель необходимо перевести в положение 2и обмотки статора будут включены по схеме треугольника.

При данном способе пуска фактически понижается величина напряжения, подводимого к каждой фазе двигателя, поскольку при одинаковом напряжении в линии напряжение на фазу в схеме звезды в √ 3 раз меньше, чем в схеме треугольника. Пусковой ток в сети при соединении обмотки статора звездой понижается в 3 раза по сравнению с соединением статора треугольником. Однако в 3 раза понижается также пусковой момент.

Для приводов с наиболее тяжелыми условиями пуска следует использовать двигатели с фазной обмоткой ротора. Введение сопротивления в цепь ротора позволяет, с одной стороны. ограничить пусковой ток двигателя, а с другой стороны - повысить пусковой момент. Последовательно изменяя по мере увеличения частоты вращения двигателя сопротивление в цепи ротора, можно добиться того, чтобы весь процесс пуска проходил при вращающем моменте, близком к максимальному. . Это позволяет получить возможно меньшее время пуска двигателя.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. Регулирование частоты вращения двигателей определяется в соответствии с требованиями технологических процессов и тех производственных механизмов, в которых они используются. Оно характеризуется следующими основными показателями:

При воздействии со стороны статора существуют следующие основные способы регулирования частоты вращения:

-введением и регулировкой сопротивления (резисторов) в цепи статора (реостатное регулирование);

-изменением числа пар полюсов;

-изменением частоты питающего напряжения.

При воздействии со стороны ротора регулирование частоты вращения производится:
введением и регулировкой активного сопротивления (резисторов) в цепи ротора (реостатное регулирование);
введением в цепь ротора добавочной э. д. с. с частотой, равной основной э. д. с. ротора.

Из указанных практическое применение нашли способы регулировки: реостатный, изменением полюсности обмотки статора и изменением частоты в питающей сети.

Реостатное регулирование частотывращения асинхронных двигателей является одним из наиболее простых способов регулирования и может осуществляться введением добавочных активных сопротивлений (резисторов) в цепь статора R_д1 (рис.а) или ротора R_д2 (рис.б).

Однако первый способ не нашел широкого практического распространения из-за ряда существенных недостатков— снижения максимального (критического) момента и перегрузочной способности при увеличении сопротивления, малого диапазона регулирования частоты вращения и др.

Для регулирования в широких пределах частоты вращения асинхронных двигателей с контактными кольцами используется введение дополнительных активных сопротивлений (резисторов) в роторную цепь (Рис.б). Эти резисторы R_д2 подсоединяются к выводам щеток контактных колец. При этом ток в роторной цепи снижается по мере увеличения сопротивления, что вызывает уменьшение электромагнитного момента.

Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов в обмотке статораобеспечивается благодаря изменению частоты вращения магнитного поля статора.

Частота вращения магнитного поля и определяемая ею частота вращения ротора изменяются обратно пропорционально числу полюсов. Так как число полюсов, фиксированное ступенями, может быть равно 2, 4, 6, 8, 10 и т. д., что при частоте в питающей сети, равной 50 Гц, соответствует синхронной частоте вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т. д., то указанным способом может быть обеспечено только ступенчатоерегулирование.

Изменение числа пар полюсов обычно достигается следующими способами:

1.На статоре двигателя укладываются две не связанные между собой обмотки, имеющие разное число пар полюсов. Такие асинхронные двигатели получили название двухобмоточных.

2.На статоре укладывается одна обмотка, допускающая переключение на разное число полюсов. Наиболее широко распространены две схемы переключения статорной обмотки двухскоростных двигателей: с треугольника на двойную звезду Δ/YY и со звезды на двойную звезду Y/YY (звезду с двумя параллельными ветвями).

Кроме рассмотренных вариантов двухскоростных асинхронных двигателей нашли применение трехскоростные и четырехскоростные двигатели. В трехскоростных двигателях размещаются одна переключаемая и одна непереключаемая обмотки, а в четырехскоростных две переключаемые обмотки, позволяющие получить четыре синхронные частоты вращения, например 3000/1500/1000/500 об/мин.

К положительным показателям многоскоростных асинхронных двигателей следует отнести экономичность регулирования частоты вращения ротора. Недостатком данного способа регулирования является указанная выше невозможность плавного изменения частоты вращения.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей изменением частоты в питающей сети является наиболее экономичным способом регулирования и позволяет получить хорошие механические характеристики электропривода. При изменении частоты питающей сети обеспечивается изменение частоты вращения магнитного поля асинхронного двигателя.

В качестве источника питания могут применяться статические преобразователи, построенные с использованием полупроводниковых и магнитных приборов.

5.Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ со с снятием напряжения.

Технические мероприятия предназначены для создания технических условий, при которых при всех схемах питания электроустановки непреднамеренное прикосновение человека к токоведущим частям становится маловероятным.

6. Производство необходимых отключений и принятие мер против ошибочного и самопроизвольного включения.

7. Проверка отсутствия напряжения..

8. Наложение защитного заземления ( включение заземляющих ножей или переносного заземления). Вначале подсоединяется общий проводник к заземлению, а затем остальные пофазно.

9. Вывешивание предупреждающих плакатов.

10. Установка ограждений.

Билет № 12.

1.Коэффициент мощности.Мероприятия по повышению cosф

Коэффицие́нт мо́щности — безразмерная физическая величина, характеризующая потребителяпеременного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига cos φ (где φ — сдвиг фаз между током и напряжением. Равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности. Активнаямощность расходуется на совершение работы. Полная мощность — геометрическая сумма активной и реактивной мощностей (в случае синусоидальных тока и напряжения). В общем случае полную мощность можно определить как произведение действующих (среднеквадратических) значений тока и напряжения в цепи. Полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и неактивной мощностей. В качестве единицы измерения полной мощности принято использовать вольт-ампер (В∙А) вместо ватта (Вт). Коррекция реактивной составляющей полной мощности потребления устройства. Выполняется путём включения в цепь реактивного элемента, производящего обратное действие. Например, для компенсации реактивной составляющей мощности электродвигателей переменного тока, обладающих индуктивной реактивной составляющей полной мощности, параллельно цепи питания включается конденсаторная батарея. Для повышения коэффициента мощности путем улучшения работы электроустановок без применения компенсирующих устройств проводятся следующие мероприятия:

· упорядочение технологического процесса предприятия, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования;

· применение синхронных электродвигателей вместо асинхронных той же мощности, когда это возможно по условиям технологического процесса;

· замена малозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности;

· понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;

· ограничение холостого хода двигателей;

· замена малозагруженных трансформаторов; трансформаторами меньшей мощности.

2.Устройство теплпвых реле, область их применения.

Тепловое реле в магнитных пускателях устанавливают для защиты, электродвигателя от перегрузок.
Тепловое реле состоит из четырех основных элементов: нагревателя 1, включаемого последовательно в защищаемую от перегрузки цепь; биметаллической пластинки 2 из двух спрессованных металлических пластинок с различными коэффициентами линейного расширения; системы 3—7 рычагов и пружин; контактов 8 и 9.

Схема теплового реле. 1 — нагреватель; 2 — биметаллическая пластинка; 3 — регулировочный винт; 4 — защелка; 5 — рычаг; 6 — пружина; 7 — кнопка возврата; 8 — подвижный контакт; 9 — неподвижный контакт; 10 — вывод нагревателя

Когда через нагревательный элемент 1 проходит ток, превышающий номинальный ток электродвигателя, выделяется такое количество тепла, что незакрепленный (на рисунке левый) конец биметаллической пластинки 2 изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения (то есть опускается), нажимает на регулировочный винт 3 и выводит защелку 4 из зацепления. В этот момент под действием пружины 6 верхний конец рычага 5 поднимется, разомкнет контакты 8 и 9 и разорвет цепь управления магнитного пускателя. Кнопка 7 служит для ручного возврата рычага 5 в исходное положение после срабатывания реле.
Из вышесказанного следует, что работа теплового реле основана на изгибании биметаллической пластинки под действием тепла выделяемого в нагревательном элементе. Но эта же пластинка будет изгибаться и под действием тепла окружающего воздуха. Таким образом, в жаркие дни реле будет срабатывать быстрее, чем в холодные. Для устранения этого явления в реле применена температурная компенсация, сущность которой заключается в том, что изгибанию биметаллической пластинки от изменения температуры окружающего воздуха соответствует противоположное по направлению изгибание пластинки компенсатора. Пластинка компенсатора тоже представляет собой биметаллическую пластинку, но с обратным по отношению к основной биметаллической пластинке прогибом.
В магнитные пускатели типа ПМЕ-100, ПМЕ-200 и в магнитные пускатели ПАЕ-300 встраивают тепловые реле ТРН. Эти реле двухфазные, с температурной компенсацией, с ручным возвратом. Нагрев биметалла косвенный, нагреватели сменные с номинальным током до 40 А.
Температурный компенсатор выполнен из биметалла с обратным прогибом по отношению к основному термоэлементу. При установившейся температуре между компенсатором и защелкой устанавливается определенный зазор. Изменение величины этого зазора путем поворота эксцентрика (регулятора уставки), т.е. удаление или приближение защелки, изменяет уставку реле. Каждое деление регулятора уставки соответствует 5% величины номинального тока нагревателя. При уставке регулятора в положение «О» ток уставки реле равен номинальному току нагревателя. При уставке регулятора в положение «-5» ток уставки уменьшается на 25%, в положение «+5» — увеличивается на 25% по отношению к величине номинального тока нагревателя.
Время срабатывания реле при температуре окружающего воздуха 20±5°С и нагреве реле из холодного состояния шестикратным номинальным током уставки при любом положении регулятора уставки должно быть в следующих пределах:

Конструкция теплового реле ТРН-10: 1, 2, 3, 4, 6 — винты; 5 — крышка; 7 — нагревательный элемент; 8 — пластмассовая крышка; 9 — шток; 10 — контактный мостик

1. 3—15 с — для реле ТРН-10 A;
2. 6—25 с — для реле типов ТРН-10; ТРН-25 и ТРН-40.

Время ручного возврата реле в пределах температуры окружающего воздуха от -40 до +60°С должно быть не более 2 мин.
При установке реле в рабочее положение при температуре окружающего воздуха 20 ±5°С и обтекании обоих полюсов номинальным током реле не должно срабатывать в установившемся тепловом состоянии и должно срабатывать в течение не более 20 мин при токе, равном 1,2 номинального тока уставки. Защитные характеристики реле приведены на рис. 2.16 и 2.17.
Однофазные тепловые реле ТРП-60 и ТРП-150 (рис. 2.18), встраиваемые в пускатели ПАЕ четвертой, пятой и шестой величин, имеют комбинированный нагрев биметаллической пластинки (одна часть тока проходит через нагревательный элемент, другая — через биметаллическую пластинку). При одном нагревателе, рассчитанном на ток нулевой уставки, имеется возможность регулировать ток уставки в пределах ±25%. Реле имеет шкалу, на которой нанесены по пять делений по обе стороны от нуля. Цена деления 5% для открытого исполнения и 5,5% для защищенного.
В тепловом реле ТРП предусмотрены два исполнения по возврату: ручной возврат с гарантированным отсутствием самовозврата контактной группы и самовозврат с ускорением возврата вручную. Реле не срабатывает при длительном обтекании током, равном току уставки; срабатывает в течение 20 мин после увеличения тока по сравнению с током уставки на 20%. Реле нормально работает при токах, не превышающих 15-кратного значения. Реле допускает нагрузку 18-кратным номинальным током теплового элемента в течение 1 с, или до срабатывания реле, если оно произойдет за время меньше 1 с.

3. От чего зависит электрическое сопротивление проводников?

Электрическое сопротивление проводника зависит от материала из которого он изготовлен.

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, то есть чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.

Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, те есть чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.

Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь его поперечного сечения.

,

где R – сопротивление проводника (Ом)

ρ – удельное сопротивление материала (Ом*мм²/м)

l – длина проводника (м)

S – площадь поперечного сечения проводника (мм²).

4.Осноные неисправности электрических машин и возможные причины их возникновения.

Номер n/n	Неисправность	Возможные причины
Неисправности двигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором
	Двигатель не развивает номинальную скорость вращения и гудит	Одностороннее притяжение ротора вследствие: а) износа подшипников; б) перекоса подшипниковых щитов; в) изгиба вала
	Двигатель плохо развивает скорость у гудит, ток во всех трех фазах различен и даже на холостом ходу превышает номинальный	Неправильно соединены обмотки и одна из фаз оказалась «перевернутой»
Оборван стержень обмотки ротора
	Ротор не вращается или вращается медленно, двигатель гудит	Оборвана фаза обмотки статора
	Двигатель перегревается при номинальных нагрузках	Витковое замыкание в обмотке статора
Загрязнение обмотки вентиляционных каналов
	У двигателя низкое сопротивление изоляции обмоток статора	Увлажнение или загрязнение обмоток
Старение изоляции
	Двигатель вибрирует	Нарушена центровка соединительных полумуфт или соосность валов.
Неуравновешенны ротор, шкив или полумуфты
	Двигатель вибрирует, но вибрация исчезает после отключения от сети, двигатель сильно гудит, ток в фазах статора неодинаков, один из участков обмотки статора быстро нагревается	Короткое замыкание в обмотке статора
Неисправности двигателя переменного тока с фазным ротором
	Двигатель не развивает скорости	Неисправности, приведенные в п. 1. Кроме того:
Нарушен контакт в двух или трех фазах пускового реостата
Нарушена электрическая цепь (оборваны соединительные провода) между пусковым реостатом и двигателем
	Двигатель медленно развивает скорость (даже при небольшой нагрузке ротор сильно нагревается)	Часть обмотки ротора замкнута на заземленный корпус двигателя
Контактные кольца замкнуты на корпус двигателя
	Двигатель не развивает скорости под нагрузкой, гудит, ток статора «пульсирует»	Нарушен контакт в местах пайки обмотки ротора, соединениях ее с контактными кольцами или в соединительных проводах
	Повышенное искрение между щетками и контактными кольцами	Плохо притерты или загрязнены щетки
Щетки заедает в обоймах щеткодержателей
Недостаточное нажатие щеток на контактные кольца
Биение контактных колец
Нарушен контакт в цепи щеток
	Образование пятен на поверхности контактных колец резервных двигателей	Электрохимическое взаимодействие между щеткой и кольцом, обусловленное влажностью воздуха, а также материалами щетки и контактного кольца, образующих гальванический элемент
Неисправности машины постоянного тока
	Искрообразование под щетками	Перекос щеткодержателей
Неполное прилегание поверхностей щеток к коллектору
Велико давление пружины на щетку
	Недопустимое искрение, сопровождающееся треском с проскакиванием искр из — под щеток, образование на коллекторе подгара (почернения)	Неправильное положение щеток относительно нейтрали, выступают отдельные пластины коллектора
Биение коллектора в результате эксцентричности
Миканитовая изоляция выступает из коллектора
	Пробой на корпус изоляции электромагнитной системы машины	Механическое повреждение или старение изоляции катушек
	Замыкание пластин коллектора	Образование электрического соединения пластин коллектора вследствие замыканий медной пылью или заусенцами медных пластин
	Уменьшение зазоров между якорем и наконечниками полюсов катушек	Проседание вала якоря в результате износа подшипников скольжения или прогиба вала

5. Основные средства защиты в электрических установках U выше 1000В и U до 1000В.

К основным изолирующим электрозащитным средствам для электроустановок напряжением выше 1000 В относятся: - изолирующие штанги всех видов; - изолирующие клещи; - указатели напряжения; - устройства и приспособления для обеспечения безопасности работ при измерениях и испытаниях в электроустановках (указатели напряжения для проверки совпадения фаз, клещи электроизмерительные, устройства для прокола кабеля и т.п.); - специальные средства защиты, устройства и приспособления изолирующие для работ под напряжением в электроустановках напряжением 110 кВ и выше (кроме штанг для переноса и выравнивания потенциала).

К основным изолирующим электрозащитным средствам для электроустановок напряжением до 1000 В относятся:- изолирующие штанги всех видов; - изолирующие клещи; - указатели напряжения; - электроизмерительные клещи; - диэлектрические перчатки; - ручной изолирующий инструмент.

Билет № 13.

1. Первый закон Кирхгофа.

Является следствием принципа непрерывности тока. Применяется к узлам электрической цепи.

Алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю.

∑I = 0

В ветвях электрической цепи соединенных в одном узле сумма токов направленных к узлу (I_n) равна сумме токов, направленных от узла (I_K).

∑ I_n = ∑ I_K.

2. Понятие о диэлектриках. Классификация диэлектриков.

Диэлектрик (изолятор) — вещество, практически не проводящее электрический ток. Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 10⁸ см⁻³. Основное свойство диэлектрика состоит в способности поляризоваться во внешнем электрическом поле. С точки зрения зонной теориитвёрдого тела диэлектрик — вещество с шириной запрещённой зоны больше 3 эВ. Условно к диэлектрикам относятся материалы, у которых ρ > 10⁸Ом·м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10⁻⁸ Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 10¹⁶ Ом·м Физическим параметром, который характеризует диэлектрик, являетсядиэлектрическая проницаемость В диэлектриках практически нет свободных электронов поэтому ток по ним не проходит.

Под влиянием внешнего электрического поля происходит поляризация диэлектрика.

Это значит, что электроны в атомах начинают вращаться по вытянутым орбитам. В результате, на нашем рисунке левая поверхность имеет отрицательный заряд, а правая поверхность имеет положительный заряд. Между этими зарядами внутри диэлектрика возникает своё электрическое поле, которое назовём внутренним. Таким образом, внутри пластинки диэлектрика будут одновременно два поля- внешнее и внутреннее, противоположные по направлению.Напряжённость результирующего электрического поля равна напряжённости большего поля минус напряженность меньшего поля..Число, показывающее во сколько раз напряжённость электрического поля в диэлектрике меньше чем в вакууме, называется диэлектрической проницаемостью ε (эпсилон).

Диэлектрическими ма териалами (согласно ГОСТ 21515-76) считают класс электротехнических материалов, предназначенных для использования их диэлектрических свойств, а именно большого сопротивления прохождению электрического тока и способности поляризоваться. Электроизоляционными называют диэлектрические материалы, предназначенные для электрической изоляции токоведущих частей электроустановок. Под действием высокого электрического напряжения, приложенного к электроизоляционному материалу определенной толщины, по нему может пойти большой ток. Это явление называется электрическим пробоем. Электрическая прочность характеризуется напряженностью однородного электростатического поля, при которой наступает пробой. Эта величина численно равна напряжению, при котором наступает пробой электроизоляционного материала толщиной в единицу длины. Электрическая прочность определяется по формуле:

Eпр = U / h ,

где U - напряжение, В; h - толщина образца электроизоляционного материала, мм.

3. Устройство и принцип действия магнитного пускателя.

Магнитный пускатель состоит из общей основы, которая может быть металлическая или пластмассовая. На нее закрепляется неподвижный сердечник, на котором находится катушка. Также имеется подвижный сердечник. На корпусе крепятся неподвижные контакты. С сердечником связана система основных и вспомогательных контактов. Количество и тех и других определяется схемой включения. Магнитный пускатель также снабжается тепловым реле с регулируемым током уставки, предназначенным для защиты потребителя от тока перегрузки. Величина (габариты) основных контактов определяет допустимый ток потребителя. Система контактов подпружинена.

Рис. Принципиальная схема магнитного пускателя (а) и мягнитопровода (б):

1 — основание; 2 — неподвижные контакты; 3 — пружина сердечника; 4 — сердечник; 5 —катушка; 6 — якорь; 7 — изоляционная стенка дугогасительной камеры; 8 — отклчающаяпружина; 9 — подвижный контакт; 10— пружина; 11 — траверса; 12 — тепловое реле;13 — средний керн магнитопровода; 14 — короткозамкнутый виток

Рис. Магнитный пускатель ПМЕ-2111- плоская пружина, 2- подвижные контакты, 3- неподвижные контакты, 4-траверса, 5- ось, 6- ярмо, 7- сердечник, 8 - катушка электромагнита, 9- основание, 10- вспомогательные контакты, 11, 15 - винты крепления крышки, 12- основание, 13 – винт, 14- дугогасительная камера, 16- толкатель, 17- контактный мостик, 18- пружина.

При выборе магнитного пускателя должно быть соответствие: напряжение магнитного пускателя и напряжение сети; номинального тока магнитного пускателя и потребителя; количество контактов должно соответствовать требованиям схемы включения.

Напряжение цепи управления магнитного пускателя, т.е. напряжение катушки, может быть либо 380. В, либо 220 В. Это следует учитывать при подключении.

Надежнее работа с катушкой на 380 В, т.к. обеспечивается нулевая защита двух фаз из трех.

Принцип действия. (Рис) При подаче напяжения на катушку 5, притягивается якорь 6 к сердечнику 4 преодолевая сопротивление пружины 8.Траверса 11 надавливает на подвижные контакты 9 и они замыкаются с неподвижными контактами 2. При отключении катушки 5 траверса 11 за счет пружины 8 отходит и контакты 2 и 9 размыкаются. Возникающая между контактами дуга гасится в дугогасительной камере 7.

4.Схема включения однофазного счетчика.

Схема включения однофазного электросчетчика: а) прямое включение; б) через трансформатор тока

5.Искусственное дыхание изо рта в рот. Наружный массаж сердца.