Курсовая работа: Монтаж электрической схемы управления электродвигателем
Рис.7. Устройство статора асинхронного двигателя.
(1-сердечник, 2- обмотки , 3-станина, 4-щиток)
Сердечник статора 1 собирается из стальных пластин толщиной 0,35- 0,5 мм. Пластины штампуют с пазами, покрывают лаком, собирают в пакеты и крепят в станине двигателя 3. Станину устанавливают на фундаменте. К станине крепят боковые щиты с подшипниками, на которые опирается вал ротора. В продольные пазы статора укладывают его обмотку 2. Начала и концы обмоток каждой фазы подводят к щитку 4, на котором 6 зажимов.
Рис.8 Соединение зажимов на щитке двигателя при включении обмотки статора треугольником
Совокупность трёх фаз, размещённых в пазах магнитопровода статора, образует его трёхфазную обмотку с шестью выводами наружу, из которых три, отвечающие началам фаз, присоединены к зажимам с обозначениями С1,С2,С3, а остальные, соответствующие концам фаз, соединены с зажимами, обозначенными С4,С5,С6.
Эти зажимы расположены в коробке выводов, укреплённой на корпусе машины. Наличие шести доступных зажимов позволяет соединять отдельные обмотки между собой металлическими пластинами треугольником или звездой, что даёт возможность использовать одну и ту же машину при двух различных линейных напряжениях, отношение которых равно 
. На рисунке 8 изображено применённое в схеме положение пластины при соединении обмоток треугольником. В маркировке двигателя 220/380В напряжение, указанное перед косой чертой, соответствует соединению фаз обмотки статора треугольником, а за ней звездой.
Внешний вид ротора короткозамкнутого асинхронного двигателя представлен на рисунке 9.
Рис.9. Ротор короткозамкнутого асинхронного двигателя.
а- устройство, б- обмотка
Сердечник ротора состоит из стальных пластин толщиной 0,5 мм. Пластины штампуют с пазами, покрывают лаком, собирают в пакеты, которые крепят на валу. Из пакетов образуется цилиндр с продольными пазами, в которые укладывают обмотку ротора.
2.3 Принцип работы электрической схемы вентилятора
Управление двигателями должно удовлетворять все требования производственных процессов и обеспечивать пуск, реверсирование, торможение, регулирование частоты вращения и непрерывно поддерживать заданный режим в соответствии с технологическими условиями. Для управления двигателями применяют различные электрические устройства. Эти устройства по назначению разделяют на коммутационные, регулирующие, контролирующие и защитные.[4]
Обычно вентиляторы не регулируются и не реверсируются, поэтому их привод имеет простейшую схему управления, которая сводится к пуску, остановке и защите.[2]
Пуск асинхронного двигателя сопровождается переходным процессом, связанным с переходом ротора из состояния покоя в состояние равномерного вращения, при котором момент двигателя уравновешивает момент сил сопротивления на валу машины. При пуске имеет место повышенное потребление электроэнергии из питающей сети, затрачиваемое не только на преодоление приложенного к валу тормозного момента и покрытие потерь в самой асинхронной машине, но и на сообщение движущимся звеньям определённой кинетической энергии. [4]
При использовании трёхфазных асинхронных двигателей малой и средней мощности, когда мощность двигателя меньше мощности источника питающего сеть, обычно применяют прямой пуск. Такой пуск прост и быстр.
Для подачи питания на электрическую схему нажимаем кнопку автоматического выключателя. Он имеет подвижные замыкающие и размыкающие контакты. Далее с помощью кнопки Пуск замыкаем цепь магнитного пускателя. Трёхполюсный электромагнитный контактор переменного тока, являющийся основной частью магнитного пускателя, представляет собой электромагнит с магнитопроводом, выполненным из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга и стянутых шпильками. Принцип действия контактора основан на способности электромагнита притягивать к сердечнику подвижный якорь, выполненный из ферромагнитного материала. С якорем соединены подвижные контакты, которые меняют своё положение при перемещении якоря. При нажатии на кнопку Пуск на катушку контактора поступает питание, сердечник электромагнита притягивает якорь, соединённый с подвижным контактом, который при движении якоря соприкасается с неподвижным контактом. Таким образом, силовые контакты контактора замыкаются и двигатель подключается к сети. Одновременно с этим замыкается блокировочный контакт контактора и шунтирует кнопку Пуск, что позволяет отпустить её. В составе пускателя имеется тепловое реле. Оно срабатывает в случае перегрузки двигателя и своими контактами размыкает цепь катушки контактора, что приводит к отключению двигателя. При отключении питания якорь контактора возвращается в исходное положение под действием пружины. Для останова двигателя нужно нажать кнопку Стоп. При этом цепь катушки контактора размыкается, его силовые контакты размыкаются и отключают двигатель от сети. При автоматическом выключении воздушного выключателя срабатывает специальное устройство, называемое расцепителем. Расцепитель представляет собой электромагнитное или тепловое реле, срабатывающее при увеличении тока сверх допустимого. При срабатывании расцепителя приводится в действие механический выключатель и происходит разрыв силовых контактов. Время срабатывания (отключение выключателя) составляет 0,025- 0,05с. Автомат более удобен, чем рубильник или плавкий предохранитель. Они обеспечивают лучшую защиту при малых перегрузках, являются аппаратом многократного действия.
Принцип действия двигателя основан на явлении электромагнитной индукции - возникновение тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур , меняется; а также на основании закона Ленса - направление всякого индуцированного тока таково, что оно противодействует причине, его вызвавшей [5].
Вращающееся магнитное поле статора создаётся трёхфазной системой, при включении её в сеть переменного тока. Оно пересекает обмотки ротора, в них индуцируется электродвижущая сила (ЭДС). Так как обмотка ротора замкнута накоротко, то под действием ЭДС в ней протекает ток. Этот ток взаимодействует с вращающимся полем статора и создаётся вращающий момент. Под его действием ротор начинает вращаться по направлению вращения магнитного поля. Этот момент является движущим, преодолевающим сопротивление приводимого во вращение ротором механизма.[6]
В асинхронных двигателях рабочий процесс может протекать только при асинхронной (от греческого - несовпадающий во времени) частоте, так как только при несинхронности возможно пересечение магнитными линиями роторной обмотки и индуцирования в ней ЭДС. Частота вращения поля статора (n1) выражается обычно в оборотах в минуту- не равна частоте вращения ротора(n2) т.е. n 1≠ n 2 . Частота вращения ротора всегда меньше. Отставание ротора от поля характеризуется скольжением (S). S =( n 1- n 2)/ n 1 .
При увеличении нагрузки на валу машины возрастает тормозной момент, что приводит к уменьшению n2 и, следовательно, к увеличению скольжения. Магнитное поле статора будет чаще пересекать проводники ротора, ЭДС и ток в роторе возрастёт, что увеличит вращающий момент. При уменьшении нагрузки на валу процесс аналогичен.
2.4 Технология монтажа электрической схемы
В схеме использованы автоматические аппараты для коммутации, защиты и управления: автоматический воздушный выключатель или автомат, реле различного назначения, магнитный пускатель, а также различные коммутационные устройства.
Первым этапам разработки схемы является работа со справочниками, в которых пускорегулирующая аппаратура и сечение проводов подбирается в зависимости от типа и мощности двигателя, его назначения и условий его работы.
После подготовки рабочего места, основных инструментов и материалов приступаем к разметке. В качестве фундамента использована винилпластовая доска толщиной 15мм. Определяем места установки электрооборудования и вводов, размечаем места отверстий для закрепления электрооборудования. Намечаем места прокладки электропроводок. Разметку проводим мягким карандашом. Сквозные отверстия размечаем, указывая их наружные очертания.
Для сверления гнёзд и отверстий используем электродрель. Удерживаем её в руках с усилием при сверлении. Особое внимание уделяем вопросам электробезопасности. При работе необходимо использовать диэлектрические перчатки, коврики.
Закрепляемые детали устанавливаем точно по разметке. В отверстия вставить винты. Наживить гайки. Ввернуть усилием руки и далее с помощью гаечного ключа. Закрепляемая деталь должна быть плотно прижата к основанию. Для крепления и фиксации электропроводов используем специальные крепёжные скобы.
Места соединения жил и проводов должны быть доступны для осмотра и ремонта. Пайку алюминиевых жил проводим с помощью сильно разогретого мощного паяльника с соблюдением мер электробезопасности.
Для питания трёхфазных электродвигателей совсем не обязательно наличие трёхфазной сети. Существуют различные варианты запуска электродвигателей.[9] В сёлах, где электролинии обычно перегружены, часто используют чисто механический способ запуска. Ротор раскручивают с помощью шнура, длиной около метра, предварительно намотанного на вал. Такой способ очень неудобен и применяется там, где двигатель запускается без нагрузки. Наиболее эффективный способ пуска электродвигателя- подключение третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор (конденсаторный пуск).