додати матеріал


Колекторний електродвигун

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Московський державний університет сервісу
Інститут гуманітарних технологій
Кафедра: "Сервіс побутової техніки"
Контрольна робота
З дисципліни: "Техніка і технологія в домоведення"
За фахом 2306 "Домашній менеджер"
На тему: "Колекторний електродвигун"
Виконала: студентка 2 курсу
групи ДВД-2-1
Варюшине Є.М.
Шифр за номером залікової книжки
106/01
Перевірив: Крилов В.І.
Москва 2003
Зміст
1. Історія виникнення колекторного електродвигуна 2
2. Тенденція розвитку колекторного електродвигуна 2
3. Відмови в роботі колекторного електродвигуна 10
4. Використана література 13
Історія виникнення колекторного електродвигуна
Найважливіші зрушення в розвитку енергетичної баз промислового виробництва були пов'язані з винаходом і застосуванням електричних двигунів. У 1831 році англійський фізик М. Фарадей відкрив явище електромагнітної індукції, а в 1834 російський учений Б.С. Якобі створив перший електродвигун постійного струму, придатний для практичних цілей. Однак тільки з 70х рр.. 19в двигуни постійного струму отримують широке застосування завдяки створенню джерел дешевої електроенергії (генераторів постійного струму) і удосконалення конструкції двигунів електротехніками А. Пачінотті в Італії та З. Грамом в Бельгії. У 1888-89 російський інженер (М. О. Доліво-Добровольський) створив трифазну короткозамкнутую асинхронну електричну машину. В останні роки конструкція електричних машин удосконалювалася, були створені електродвигуни в широкому діапазоні потужностей - від доль Вт до десятків МВт. Електродвигуни утворюють паралельну систему кінцевих приймачів струму, установлених на підприємствах різних галузей народного господарства. Електродвигуни отримують також широке застосування в побутовому обслуговуванні (швейні, холодильні, електробритви тощо).
Тенденції розвитку колекторного електродвигуна
Електродвигуни класифікують за родом живлячої напруги, конструктивного виконання, принципом дії, способу дії, способу збудження, числу фаз мережі живлення, наявності колекторно-щіткового вузла та іншими ознаками.
За конструктивним виконанням двигуни постійного струму поділяють на колекторні і безколлекторние. Також поділяють асинхронні електродвигуни змінного струму. Безколекторні двигуни постійного струму не мають колекторно-щіткового вузла і не є джерелом радіоперешкод. Однак вартість їх вище, тому в побутових приладах застосовують колекторні електродвигуни. Такі двигуни бувають з порушенням від постійних магнітів і з електромагнітним збудженням. Останні за способом включення обмотки збудження підрозділяють на двигуни з незалежним, паралельним (шунтовим), послідовним збудженням.
У тих випадках, коли необхідно регулювати частоту обертання, використовують електродвигуни постійного струму і значно рідше у цих випадках більш дорожчі і менш надійні колекторні електродвигуни змінного струму. В останніх частота обертання плавно регулюється в широких межах. Потужність електродвигуна від десятих часток Вт до десятків МВт. Розрізняють електродвигуни у відкритому виконанні, в яких обертаються і струмоведучі частини захищені від випадкового дотику і попадання сторонніх предметів; в захищеному виконанні (краплі і брискозахищеність), закриті (пило і вологозахищені) і герметичні; вибухобезпечні, в яких полум'я не виходить за межі двигуна при вибуху всередині нього.
Колекторні двигуни (одинфазовий і трифазні) на відміну від безколлекторних, мають гнучкі регулювальні характеристики. Однофазовая двигуни малої малої потужності широко використовуються в побутових електро приладах. Трифазні двигуни потужністю кілька квт застосовуються головним чином в електроприладах з широким діапазоном регулювання швидкості.
Колекторні електродвигуни можуть мати частоту обертання понад 3000 хв. Їх доцільно використовують у побутових приладах, для яких за умовами технологічного процесу необхідна висока частота обертання робочих органів при живленні від мережі змінного струму промислової частоти (пилососи, натирачі, міксери, змішувачі, кавомолки, щітки для чищення одягу і взуття).
Стандартні значення номінальних частот обертання електродвигунів постійного струму, одинфазовий колекторних змінного струму і універсальних колекторних - 1000, 1500, 2000, 3000, 5000, 8000, 10000, 12000, 15000, і 18000 хв. Для універсальних колекторних під номінальною розуміють частоту обертання при змінному струмі. Колекторні електродвигуни змінного струму відрізняються від колекторних постійного струму, тим що їх магнітну систему (індуктор і якір) виконують шіхтованной для зменшення втрат на гістерезис і вихрові струми. У колекторних електродвигунах змінного струму незалежного збудження обмотка збудження "ОВ" і обмотка якоря "Я" підключені паралельно джерела живлення. Якщо знехтувати втратами на гістерезис і вихрові струму, можна вважати, що магнітний потік збудження Iв (мал. а). Обмотка якоря "Я" має значно менший індуктивний опір, ніж обмотка збудження. Внаслідок цього ток Iа, що протікає у ній, випереджає по фазі струм порушення Iв, отже, і магнітний потік Ф. Обертаючий момент створюваний електродвигуном, залежить від твору магнітного потоку на струм обмотки якоря. Провівши графічне множення струму обмотки якоря і магнітного потоку Ф, отримаємо графік залежності електромагнітного моменту М, що розвивається електродвигуном від часу. У момент часу, коли магнітний потік збудження і струм якоря збігаються за фазою (мають однакове напрямок), електродвигун розвиває позитивний момент, що обертає. У момент часу, коли магнітний потік збудження і струм якоря не збігаються за фазою, двигун розвиває негативний момент, що обертає, який є гальмівним. Результуючий обертаючий момент буде дорівнює деякій середній величині Мт. У колекторних електродвигунах послідовного збудження обмотка збудження "ОВ" і обмотка якоря включені послідовно. Якщо знехтувати втратами на гістерезис і вихрові струми, то магнітний потік збудження збігається за фазою із струмом збудження Iв (рис). Внаслідок того, що обмотка якоря включена послідовно з обмоткою збудження, струм, що протікає у ній, збігається за фазою із струмом, що протікає в обмотці збудження, а отже, і з магнітним потоком Ф. Обертаючий момент, що розвивається електродвигуном в будь-який момент часу буде позитивним. Тому середній обертаючий момент Мср, створюваний електродвигуном при послідовному вожбужденіі, буде вище, ніж при незалежному збудженні. Тому електродвигуни змінного струму з послідовним збудженням найбільш поширені. Вони мають більш низькі енергетичні показники, ніж електродвигуни постійного струму внаслідок втрат на гістерезис і вихрові струми.
Універсальні електродвигуни застосовують, коли невідомо заздалегідь, від якої мережі буде здійснюватися живлення приладу або коли за умовами експлуатації необхідний перехід від живлення постійним струмом до харчування змінним струмом (електробритви). Магнітна система виконана аналогічно магнітній системі колекторних електродвигунів змінного струму.
В універсальних електродвигунах прагнуть отримати однакові характеристики при роботі від мережі змінного і постійного струму. Проте, в звичайному виконанні колекторних електродвигунів з послідовним порушення не вдається отримати такого збігу характеристик, тому що при живленні від мережі змінного струму виникає додатковий опір за рахунок індуктивності обмоток якоря і збудження. Внаслідок цього частота обертання універсального електродвигуна при живленні від джерела змінного струму при заданому моменті навантаження буде менше, ніж при живленні від джерела постійного струму.
Для зближення характеристик двигуна при постійному і змінному струмі передбачають секціонування обмотки збудження. При живленні від мережі постійного струму включена вся обмотка збудження, а при живленні від мережі змінного струму включена тільки її частину. Однак і в цьому випадку не вдається отримати повного збігу характеристик. Струм, споживаний універсальним двигуном, при роботі від мережі змінного струму більше, ніж при роботі від мережі постійного струму, тому що змінний струм, крім активної, має ще й реактивну складову, обумовлену струмом намагнічування. У універсального електродвигуна на змінному струмі ККД нижче внаслідок втрат в сталі якоря та індуктора, викликаних змінним магнітним потоком. Умови комутації на змінному струмі гірше, ніж на постійному, що скорочує термін служби електродвигуна. Регулювальні і гальмівні характеристики в електродвигунів колекторного типу аналогічні.
Електродвигун постійного струму складається з двох основних частин: нерухомою - статора і обертається - якоря, розділених повітряним зазором.
На внутрішній поверхні станини статора розташовані сердечники полюсів з котушками порушення (для двигунів з електромагнітним збудженням). З боку, зверненої до якоря, сердечники полюсів мають полюсні наконечники, які забезпечують необхідний розподіл магнітної індукції в повітряному зазорі. Якір представляє собою циліндричне тіло, що обертається в просторі між полюсами і складається з осердя, жорстко закріпленого на валу, обмотки, колектора і щіткового вузла. Сердечник якоря збирають з штампованих листів електротехнічної сталі товщиною 0,35 або 0,5 мм, покритих ізолюючим лаком, що зменшує втрати від вихрових струмів, які виникають при обертанні якоря в магнітному полі полюсів. На зовнішній поверхні осердя якоря є пази, в яких розташована обмотка якоря. Частина сердечника якоря, зайняту пазами (зубцями), називають зубцеву зоною і валом - ярмом. Колектор набирають із окремих ізольованих один від одного колекторних пластин клиновидного перерізу, виготовлених з міді, з якими з'єднана обмотка якоря. Колектор спільно з щітковим вузлом служить для підведення струму в обмотку якоря. Обмотка якоря представляє собою замкнуту систему провідників, покладених у пази і сполучених за певною схемою. Основним елементом обмотки є секція, що складається з одного або кількох витків. Початок і кінець секції приєднані до двох колекторним пластин. Кожна секція складається з активних сторін, які розташовані в пазах осердя якоря, і лобових частин, за допомогою яких активні частини секції з'єднуються між собою і з колекторними пластинами. Для кращого використання матеріалу обмотки якоря активні боку кожної секції розташовують під різнойменними полюсами, так що ширина секції дорівнює приблизно полюсному поділу
r = ПD / (2p), де
D - діаметр якоря,
2p - число полюсів.
При двошарових обмотках активні боку секцій розташовані в пазах у два шари. У кожному пазу знаходяться активні боку двох різних секцій. Активна сторона однієї секції розташована у верхньому шарі, активна сторона іншій секції розташована в нижньому шарі, при цьому, якщо одна активна сторона секції в будь-якому пазу знаходиться у верхньому шарі, то інша активна сторона цієї ж секції буде знаходитися в іншому пазу в нижньому шарі. Активні боку секцій, розташовані у верхньому шарі-штриховими.
Дві активні боку різних секцій, розташовані одна над іншою, утворюють елементарний паз. В одному реальному пазу сердечника якоря може бути один або кілька елементарних пазів.



Одинарний Подвійний Потрійний

Спосіб з'єднання секцій між собою і з колекторними пластинами визначається типом якірної обмотки. У електродвигунах малої потужності найбільш поширені прості петльова і хвильова обмотки.
На просте петлевий обмотці початок і кінець крайньої секції сполучено з сусідніми колекторними пластинами. Кожна наступна секція розташована поряд з попередньою, а початок її приєднується до колекторної пластині, яка з'єднана з кінцем попередньої секції. Після одного повного обходу окружності якоря кінець останньої секції з'єднують з колекторної пластиною, з якою пов'язане початок першої секції.
У простій хвильової обмотці (схема е) послідовно з'єднуються секції, розташовані під різними полюсами. Початок кожної наступної секції з'єднуються з колекторної пластиною, з якою з'єднаний кінець попередньої секції. При цьому після одного обходу окружності якоря послідовним з'єднанням р секції приходять до колекторної пластині, розташованої поруч з вихідною. Однак на відміну від простої петлевий обмотки, початок і кінець кожної секції з'єднуються з колекторними пластинами, розташованими один до одного на відстані, рівному приблизно подвійному полюсному поділу.
Незалежно від типу обмотки до кожної пластині приєднується кінець однієї секції і початок наступної за нею, тому кожній секції обмотки якоря відповідає один поділ колектора. Якщо число S секцій, а число ділень колектора k, то S = k.
Будь-яка якірна обмотка характеризується чотирма параметрами, необхідними для побудови її схеми:
1. Перший частковий крок обмотки по якоря У1;
2. Другий частковий крок обмотки по якоря У2;
3. Результуючий крок обмотки якоря У;
4. Крок обмотки по колектору Ук.
Перший, другий і результуючий кроки обмотки вимірюються
кількістю елементарних пазів і пов'язані між собою співвідношенням:

У2 = У - У1

Крок обмотки по колектору вимірюється числом колекторних поділів (пластин).
Для простої петлевий обмотки колекторний крок Ук = + / - 1, де знак "+" означає, що кожна наступна за схемою секція лежить праворуч від попередньої (мал. д) (права обмотка), знак "-" - ліворуч (ліва обмотка) .
Для простої хвильової обмотки колекторний крок Ук = (k + / - 1) / p, де знак "+" означає що кінець останньої секції обмотки з'єднується з колекторної пластиною, розташованою праворуч від вихідної (права обмотка), "-" - зліва.
У обмотці будь-якого типу крок обмотки по колектору повинен бути рівний результуючою кроку обмотки по якоря, тобто має задовольнятися рівність У = Ук.
Прості петльові обмотки застосовуються в основному в електродвигунах, розрахованих на роботу при порівняно невеликих напругах, прості хвильові - у електродвигунах з підвищеним напругою живлення. Двигуни побутових приладів мають, як правило, петльові обмотки, тому що напруга джерела живлення їх не перевищує 220В.
Відповідно до ГОСТ 14254-69 для характеристики захисту персоналу від зіткнення з струмоведучими або рухомими частинами, які знаходяться всередині електродвигуна і від попадання всередину електродвигуна твердих сторонніх тіл встановлено сім ступенів, а для характеристики захисту від попадання всередину його вожи - дев'ять ступенів захисту.
Умовне позначення ступеня захисту електродвигуна складається з умовних букв IP, цифрового позначення ступеня захисту персоналу від зіткнення з струмоведучими і рухомими частинами і від попадання всередину електродвигуна твердих сторонніх тіл і води. Ступінь захисту електродвигуна, конструкція якого виключає можливість дотику пальцями з струмоведучими і рухомими частинами всередині електродвигуна, а так само оберігає внутрішні частини від попадання твердих сторонніх тіл діаметром більше 12,5 мм і дощу, що падає під кутом не більше 60 градусів до вертикалі, позначають IP23. Ступінь захисту електродвигунів зазначають в технічних умовах або приватних стандартах на конкретні типи електродвигунів.
Шуми і вібрації, що виникають при роботі двигунів, мають однакову природу і відрізняються лише способом їх передачі. Вібрація передається конструкцією двигуна до навколишніх деталей або частин, а шум - оточуючим двигун повітрям. Причини шуму і вібрації:
· Тертя в підшипниках.
· Тертя щіток про колектор.
· Коливання частин двигуна під дією змінних електромагнітних сил, викликаних зубчастої структурою повітряного зазору.
· Надмірне насичення магнітної системи та ін
Як нормованої величини для оцінки шуму прийнято середній рівень звуку А на відстані 1м від контуру електродвигуна. За рівнем шуму двигуни малої потужності до 550Вт розділені на 4 класи: I, II, III, IV. Колекторні двигуни відносяться до класу I.
Частота обертання хв.
Класи за рівнем шуму
I
II
III
IV
До 1000 включить.
64
59
54
49
1000 - 1500
68
63
58
53
1500 - 2200
70
65
60
55
2200 - 3000
71
66
61
56
3000 - 4000
75
70
65
60
Універсальні колекторні
2000
70
65
60
55
3000
71
66
61
56
5000, 8000
75
70
65
60
12000, 15000
80
75
70
65
18000
83
78
73
68
Для оцінки вібрації встановлено вісім класів за величиною допустимої ефективної вібраційної швидкості Vеф.доп
Клас
1
2
3
4
5
6
7
8
Vеф.доп
0,28
2,45
0,7
1,1
1,8
2,8
4,5
7
Кратності пускових моментів колекторних електродвигунів малої потужності з послідовним збудженням.
Номінальна потужність P ном Вт
4 - 90
120 - 550
4 - 550
Частота обертання, хв.
2000 - 5000
8000 -12000
> 12000
Кратність пускового моменту, Мпуск / мкОм
За техн. умовам
3
4
5
Допуски на параметри електродвигунів.
Параметри: частота обертання універсальних і однофазних колекторних ел.двигуном.
Допустимі відхилення,%
Потужністю до 40Вт
За тех.условіям
Потужністю від 40 до 100 Вт з відгалуженням в обмотці збудження
+ / - 20
Те ж, без відгалуження в обмотці збудження
+50 ... -20
Потужністю понад 100 Вт з відгалуженням в обмотці збудження
+ / - 17
Те ж, без відгалуження в обмотці збудження
+45 ... -17.5
Основні параметри пускачів ПНВ, ПНВС.
Тип пускача
Номінальний струм, А.
Найбільша потужність, кВт, при напрузі, В.
Виконання
Маса, кг.
127
220
380
500
ПНВ-30
12,5
1,7
2,8
4,5
4,5
Захищений
0,280
ПНВ-30т
12,5
1,7
2,8
4,5
4,5
У пластмасовому корпусі
0,345
ПНВ-35
12,5
1,7
2,8
4,5
4,5
Відкритий
0,175
ПНВС-10
5,0
0,6
0,6
0,6
-
Захищений
0,280
ПНВС-10Т
5,0
0,6
0,6
0,6
-
У пластмасовому корпусі
0,345
ПНВС-12
5,0
0,6
0,6
0,6
-
Відкритий
0,175
До порохотягів застосовуються колекторні електродвигуни типу Д 2-03, М-1ДА, ДКП-1, УД, ЕП-220 потужністю 280-600 Вт і частотою обертання 200-300 с.
У натирача застосовуються колекторні електродвигуни типу ЕПТ-2 потужністю 270-350Вт і з частотою обертання 60-150 с.

Відмови в роботі колекторного електродвигуна
Умови експлуатації і терміни служби двигунів у побутових машинах різні. Різні і причини виходу їх з ладу. Встановлено, що 85-95% відмовляють у роботі через пошкоджень ізоляції обмоток розподіляються наступним чином: 90% міжвиткових замикань і 10% ушкоджень і пробоїв ізоляції на корпус. Потім йде знос підшипників, деформація стали ротора чи статора і вигин вала.
Технологічний процес ремонту електродвигунів Б.М. включає наступні основні операції:
· Передремонтні випробування
· Зовнішню очищення від бруду та пилу
· Розбирання на вузли і деталі
· Видалення обмоток
· Мийку вузлів і деталей
· Дефектовки вузлів і деталей
· Ремонт та виготовлення вузлів і деталей
· Складання ротора
· Виготовлення і укладання обмоток
· Сушильно-просочувальні роботи
· Механічну обробку ротора в зібраному вигляді і його балансування
· Комплектування вузлів і деталей
· Складання електродвигунів
· Випробування після ремонту
· Зовнішню обробку

Обмотувальні дані електродвигунів
Обмотувальні дані
Дніпро-3, Ракета, Супутник, Ракета-7
Чайка, Чайка-3
Неріс, Вега
ПЕМ3-1, ПЕМ3-2, Буран
Вихор, ЕП-2, ЕП-3
127в
220В
127в
220В
127в
220В
127в
220В
127в
220В
Тип електродвигуна якір
Д2-03
Д2-03
М-1ДА
М1-ДА
ДКП-1
ДКП-1
УД
УД
ЕП-127
ЕП-220
ЯКІР
Число пазів
12
12
12
12
18
18
14
14
18
18
Число витків секції
21
36
21
34
10x2
20
17
30
11
19
Число колекторних пластин
24
24
24
24
36
36
28
28
36
36
Марка дроти
ПЕЛШО
ПЕЛШКО
Діаметр дроту
Голого
0,44
0,31
0,38
0,31
0,44
0,31
0,47
0,33
0,47
0,38
З ізоляцією
0,55
0,41
0,49
0,41
0,55
0,41
0,58
0,43
0,58
0,44
Крок обмотки
По пазах
1-6
1-6
1-6
1-6
1-9
1-9
1-7
1-7
1-8
1-8
За колектору
1-2
1-2
1-2
1-2
1-2
1-2
1-2
1-2
1-2
1-2
Маса дроту
120
120
120
120
120
120
136
118
116
103
СТАТОРА
Марка дроти
ПЕЛШКО
ПЕЛШО
ПЕВ-2
ПЕЛР-2 або ПЗВ-2
ПЕВ-2
Діаметр дроту
Голого
0,53
0,38
0,53
0,38
0,69
0,51
0,51 +0,38
0,51
0,77
0,59
З ізоляцією
0,64
0,49
0,64
0,49
0,77
0,58
0,56 +0,42
0,56
0,84
0,65
Число витків на полюс
175
315
130
260
110
185
115
200
92
162
Маса дроту
130
200
140
200
220
200
55 або 100
171
90
90

Використана література
· Болгов І.В. , Набережних А.І. , Фішман Б.Є. , Барінов В.В "Обладнання та технологія ремонту побутової техніки 1" вид - "Легка індустрія", 1978р.
· Болгов І.В. , Остроумов В.П. "Технологія ремонту обладнання підприємств побутового обслуговування" вид. - "Легка індустрія", 1972р.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Контрольна робота
144кб. | скачати

© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru