Рисунок 4.2. Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя большой мощности (а), малой и средней мощности (б): 1- короткозамыкающие кольца; 2- стержни; 3- сердечник; 4- лопасти охлаждения.

подводимого к обмотке статора при пуске; подключение к обмотке ротора пускового реостата.

Прямой пуск применяют для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором малой и средней мощности.

Пуск с помощью реостата в цепи ротора применяют для пуска двигателя с фазным ротором. Если в цепь ротора включить пусковой реостат R, то активное сопротивление цепи ротора увеличится. При этом максимальный момент не изменяется, а пусковой момент возрастает.

Рисунок 4.4. Схемы включения трехфазного двигателя в однофазную сеть: а – при помощи конденсаторов при включении электродвигателя в звезду; б – при помощи конденсаторов при включении двигателя в треугольник

Для изменения направления вращения ротора электродвигателя надо изменить направление вращения магнитного поля. Для этого необходимо изменить порядок чередования тока в фазах обмотки статора.

При рассмотрении работы трехфазного двигателя от однофазной сети следует различать непредусмотренный (аварийный) режим работы двигателя и предусмотренный (рабочий).

108

Предусмотренный режим работы имеет место при преднамеренном включении асинхронного двигателя в однофазную сеть с целью использования в режиме однофазного.

Наиболее распространенные схемы включения с использованием конденсаторов показаны на рис. 4.4.

Напряжение сети подводят к началам двух фаз. К началу третьей фазы и одному из сетевых зажимов присоединяют рабочий конденсатор С1 и отключаемый (пусковой) С2, применяемый для увеличения пускового момента.

Если пуск двигателя происходит без нагрузки, то конденсатор С2 не используется. После пуска двигателя пусковой конденсатор отключают. Изменяют направление вращения (реверсирование) путем переключения сетевого провода с одного зажима конденсатора на другой.

При определении пусковой емкости исходят из пускового момента. Если пуск двигателя происходит без нагрузки, пусковой емкости не требуется. Чтобы получить пусковой момент, близкий к номинальному, достаточно иметь пусковую емкость, определяемую соотношением С2 = (2,5… 3) Ср.

При ремонте и после каждого отключения конденсаторы разряжают с помощью какого-либо сопротивления (несколько ламп накаливания, соединенных последовательно).

Существует также способ включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть с помощью активных сопротивлений. Перед пуском двигателя включают пусковое сопротивление. Затем двигатель подключают к однофазной сети. Когда он достигнет частоты вращения, близкой к номинальной, пусковое сопротивление отключают. Двигатель продолжает работать, развивая мощность, равную 0,5…0,6 номинальной (в трехфазном режиме).

Если снабдить статор двигателя только одной однофазной обмоткой, то переменный ток в ней будет возбуждать в машине, пока её ротор неподвижен, переменное магнитное поле, ось которого тоже неподвижна. Это поле будет индуктировать в обмотке ротора ЭДС, под действием которой в ней возникнут токи. Взаимодействие токов ротора с магнитным полем статора создаст электромагнитные силы, противоположно направленные в правой и левой половинах ротора. Вследствие этого результирующий момент, действующий на ротор, окажется равным нулю. Следовательно, при наличии одной обмотки начальный пусковой момент однофазного двигателя равен нулю, т.е. такой двигатель сам с места тронуться не может.

В асинхронном двигателе фазные обмотки статора подобно первичной обмотке трансформатора получают энергию из трехфазной сети. Токи обмоток статора возбуждают в машине вращающееся магнитное поле, а последнее индуктирует ЭДС в обмотке ротора. Взаимодействие токов ротора, возникающих под действием этой ЭДС, с вращающимся магнитным полем вынуждает ротор вращаться по направлению вращения поля. Но чем быстрее вращается ротор, там меньше индуктируемые в нем токи.

Характеристики вращающегося магнитного поля зависят от способа геометрического расположения фазных обмоток статора.

Режим работы трехфазной асинхронной машины определяется режимом электромагнитного взаимодействия токов в обмотках статора и ротора. Если

109

частота вращения магнитного поля статора n1, а частота вращения ротора n2, то режим работы асинхронного двигателя можно характеризовать скольжением.

Скольжением называют относительную разность частот вращения ротора и магнитного поля статора:

где f – частота напряжения питания, Гц;

p- число пар полюсов статора ( под полюсом понимается часть обмотки статора, в проводниках которого токи имеют одинаковое направление).

Таким образом, характерной особенностью асинхронной машины является наличие скольжения, т. е. неравенство частот вращения n1 и n2. Только при указанном условии в проводниках обмотки ротора индуцируется ЭДС и возникает электромагнитный момент.

В паспорте электродвигателя указывается частота вращения вала при номинальной (паспортной) мощности. При перегрузке двигателя частота вращения ротора уменьшается, а ток возрастает. Статоры асинхронных двигателей изготавливаются с 2, 4, 6, 8, 10 и 12 полюсами и при частоте напряжения питания 50 Гц частота вращения магнитного поля статора составляет соответственно 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 мин-1.

Электромагнитный момент М асинхронного двигателя пропорционален основному магнитному потоку Ф и активной составляющей тока ротора I 2 cos

где К – конструктивный коэффициент, определяется числом фаз, полюсов и витков в обмотках статора и ротора.

Основным рабочим режимом асинхронных машин является двигательный. В этом р ежиме асинхронная машина получает электрическую энергию из сети и преобразует ее в механическую, при этом частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля статора, т. е. 1>S>0.

Если ротор асинхронной машины разогнать с помощью внешнего момента (например, каким-либо двигателем) до частоты, большей частоты вращения магнитного поля n1, то изменится направление ЭДС в проводниках ротора, т.е. асинхронная машина перейдет в генераторный режим. При этом изменит свое направление электромагнитный момент, который станет тормозящим.

В генераторном режиме асинхронная машина получает механическую

110

энергию от первичного двигателя, превращает ее в электрическую и отдает в сеть, при этом S<0.

В режиме электромагнитного тормоза (S>1) ротор трехфазной асинхронной машины вращается в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поля, создаваемого токами в обмотках статора. В режиме электромагнитного тормоза в трехфазной асинхронной машине рассеивается значительная энергия в обмотках на гистерезис и вихревые токи.

Первые асинхронные электродвигатели были созданы в 1888 г., а в 1889 г. - трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым и фазном ротором. С тех пор происходило развитие и совершенствование данного типа электрических машин. С 1946 г. асинхронные двигатели в СССР выпускаются едиными сериями. Единая серия представляет собой ряд электродвигателей с определенными характеристиками (мощности, частоты вращения и др.), которые различаются только габаритами и мелкими конструктивными особенностями. При этом применяются одинаковые материалы и имеется ограниченный набор корпусов, которые используются для изготовления двигателей различных сочетаний мощности и частоты вращения. Соответствие между размерами и мощностью для каждой серии устанавливается стандартом. Использование единых серий значительно облегчает изготовление, выбор, обслуживание и ремонт электродвигателей. Разработка первой серии асинхронных двигателей А-АО было начато в 1946 г., а их внедрение – в 1950 г. В 1958 г. начата разработка и внедрение второй серии А2АО2, с 1972 г. по 1980 г. производилась серия 4А, далее – серия АИРАИС. С 1992 г. стали выпускать более совершенные двигатели серий 5А, 6А, РА (RА) и ряд других. В настоящее время в сельском хозяйстве наиболее распространенными являются электродвигатели серии АИР.

Электродвигатели серии АИР выпускаются мощностью от 0,025 кВт до 315 кВт с высотой оси вращения от 45 мм до 355 мм на напряжение 220/380 В и 380/660 В частотой тока 50 Гц.

Маркировка электродвигателей серии АИР:

АИР80АS4У3-220/380 В, IM1030

АИР – серия 80 – высота оси вращения вала

А – установочный размер по длине вала (А – длинный вал, В - короткий) S – установочный размер по длине станины (S – короткая, М – средняя, L - длинная)

4 – количество полюсов У – климатическое исполнение 3 – категория размещения

Электродвигатель характеризуется мощностью в киловаттах, напряжением в вольтах, номинальным током в амперах, коэффициентом мощности, коэффициентом полезного действия, частотой вращения. Эти данные, а также заводской номер, тип электродвигателя и наименование завода, изготовившего

111

электродвигатель, содержатся в табличке, прикрепляемой к корпусу электродвигателя.

В отличие от серии 4А в двигателях серии АИР более широко применены высокопрочные аллюминиевые сплавы и пластмассы и использована более современная система вентиляции, обеспечивающая снижение температуры нагрева двигателей при номинальной нагрузке на 10...20 С по сравнению с двигателями серий 4А. Это обеспечило двигателям серии АИР снижение уровня шума при их работе и повышение надежности.

Габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателя серии АИР исполнения 1М3641 представлены в таблице 4.2 и на схеме, рис 4.5.

Таблица 4.2 Габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателя серии АИР исполнения 1М3641

Рис 4.5 Схема габаритных, установочных и присоединительных размеров двигателя серии АИР исполнения 1М3641

Синхронная машина - электрическая машина переменного тока, (генератор, двигатель, компенсатор), у которой частота вращения ротора ровна частоте тока в электрической сети. Первый трехфазный синхронный генератор создан известным русским электротехником М.О. Доливо-Добровольским в 1891 г.

Статор синхронной машины выполняется так же, как и асинхронной: на нем расположена трехфазная обмотка. Обмотка ротора питается от источника постоянного тока и называют ее обмоткой возбуждения, так как она создает в машине магнитный поток возбуждения. Вращающуюся обмотку ротора соединяют с внешним источником постоянного тока посредством контактных колец и щеток. При вращении ротора с некоторой частотой n2 поток

112

возбуждения пересекает проводники обмотки статора и индуцирует в ее фазах переменную ЭДС, изменяющуюся с частотой

Если обмотку статора подключить к какой-либо нагрузке, то проходящий по этой обмотке трехфазный ток создает вращающееся магнитное поле с частотой (3.3). Из формул (3.3) и (3.5) следует, что n1 = n2, т.е. ротор вращается с той же частотой, что и магнитное поле статора. Поэтому рассматриваемую машину называют синхронной.

В синхронной машине обмотку, в которой индуцирует ЭДС и проходит ток нагрузки, называют обмоткой якоря, а часть машины, на которой расположена обмотка возбуждения – индуктором. Следовательно, в приведенной машине статор является якорем, а ротор – индуктором.

Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если его подключить к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а про обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то ротор не начнет вращаться. Для пуска синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной.

По конструкции крупные синхронные машины подразделяются на турбогенераторы, гидрогенераторы, дизель-генераторы, синхронные компенсаторы и синхронные двигатели.

Синхронные двигатели имеют следующие достоинства:

-возможность работы при коэффициенте мощности , равном 1; это приводит к улучшению коэффициента мощности сети, а также к сокращению размеров двигателя, так как потребляемый ток меньше тока асинхронного двигателя той же мощности;

-меньшую чувствительность к колебаниям напряжения;

-строгое постоянство частоты вращения независимо от механической нагрузки на валу ( в определенных пределах).

Недостатками синхронных двигателей являются:

-сложность конструкции;

-сравнительная сложность пуска в ход;

-трудности с регулированием частоты вращения, которое возможно путем изменения частоты питающего напряжения.

Указанные недостатки синхронных двигателей делают их менее выгодными, чем асинхронные двигатели при мощностях до 100 кВт, однако, при больших мощностях, когда особенно важно иметь уменьшенные габариты машины, синхронные двигатели предпочтительнее асинхронных.

Выбор электродвигателей по конструктивному исполнению. Требования к монтажу электродвигателей.

Приводной электродвигатель должен соответствовать всем параметрам рабочей машины или механизма, электрической сети и условиям окружающей среды, в которой он будет работать. Наиболее применимы в сельском хозяйстве

113

электродвигатели с номинальной частотой вращения 960-1440 мин-1. Для них следует использовать коротко замкнутые асинхронные электродвигатели. Для рабочих машин с тяжелыми условиями пуска (более 10 с) целесообразно использовать двигатели с фазным ротором, который развивает повышенный пусковой момент при ограниченном пусковом токе. Для сельского хозяйства преимущественно требуются двигатели исполнения ИР 44. В сельских электрических сетях преимущественное распространение имеет система напряжений 380/220 В с нулевым проводом при частоте тока 50 Гц. Благодаря такой системе от одного трансформатора может быть запитана силовая и осветительная нагрузка.

Выбор электродвигателя по мощности: в общем случае, для всех режимов работы электродвигателя справедливо условия, при котором мощность электродвигателя должна быть равна или больше мощности рабочей машины.

Выбор электродвигателя по частоте вращения: при выборе частоты вращения вала электродвигателя руководствуются следующим:

•Электродвигатели на 3000 мин-1 применяют для привода центробежных насосов, вентиляторов большого напора, дробилок кормов;

•Электродвигатели на 1500 мин-1 применяют в большинстве случаев из-за экономичности и обеспечения лёгкости преобразования частоты вращения;

•Электродвигатели на 1000 мин-1 используют для привода машин с большим пусковым моментом – поршневых компрессоров, вентиляторов среднего напора большой подачи и в других случаях, когда возможно прямое соединение с валом рабочей машины.

Выбор электродвигателя по типу: При выборе электродвигателя по типу, руководствуются следующими данными:

•При длительной постоянной и переменной нагрузке мощностью до 100 кВт наиболее экономичны асинхронные двигатели с к. з. ротором;

•При длительной постоянной и переменной нагрузке мощностью более 100 кВт наиболее экономичны синхронные двигатели;

•При резкопеременной нагрузке до 100 кВт применяют асинхронные электродвигатели с повышенным скольжением;

•При резкопеременной нагрузке свыше 100 кВт применяют асинхронные электродвигатели с фазным ротором.

Электродвигатели постоянного тока применяют в тех случаях, когда применение электродвигателей переменного тока не обеспечивает требуемых характеристик рабочей машины либо их применение является неэкономичным.

Двигатели основного исполнения предназначены для применения в умеренном климате в зданиях промышленного типа. Для приводов предназначенных для работы в различных условиях окружающей среды, предусмотрен ряд специализированных исполнений: влагоморозостойкое, химостойкое, пылезащищённое, тропические, сельскохозяйственного исполнения и т. д.

114

Технология монтажа электродвигателей

Большинство стационарно установленных машин приводится в движение, в основном, с помощью трехфазных асинхронных электрических двигателей с короткозамкнутым ротором. Мощность этих электродвигателей обычно не превышает 30 – 40 кВт. Пуск двигателей этого типа заключается в прямом включении статора на полное напряжение сети без каких либо регулирующих устройств, но их пусковой ток превышает номинальный в 4-7 раз. Для двигателя это неопасно, но в сети возникают существенные колебания напряжения, и при недостаточной мощности питающего трансформатора двигатель может не заработать. Значительно редко используются двигатели с фазным ротором, которые обладают повышенным пусковым моментом при небольшом пусковом токе.

В сельском хозяйстве обычно используют брызгозащищенные и закрытые обдуваемые асинхронные двигатели, имеющие химовлагоморозостойкое исполнение, предназначенные для работы как на открытом воздухе, так и во всех сельскохозяйственных помещениях (кроме взрывоопасных) с температурой воздуха -40…+40 град.С и относительной влажностью до 95 %. Двигатели сельскохозяйственного назначения имеют повышенный пусковой момент и перегрузочную способность, могут длительно работать при снижении напряжения в сельских электроустановках на 20% со снижением мощности на

10-15%.

До начала монтажа необходимо изучить проект и получить от заказчика документацию на оборудование, затем подготовить электродвигатель и фундамент, установить электродвигатель и выполнить выверку его с рабочей машиной, провести испытания.

краткие сведения о ее назначении и основные технические данные; описание устройства; рекомендации по хранению; указания по консервации и расконсервации; требования к разборке и сборке; краткие указания по монтажу и подготовке к эксплуатации; чертежи и схемы.

Иногда разрабатывают проект производства работ (ППР) или

материалов; указания по технике безопасности.

115

Электродвигатели, полученные из ремонта или склада подвергают ревизии, куда входят следующие процедуры 1.Осматривают, очищают от пыли и грязи чистой тканью или продувают

сжатым воздухом. При внешнем осмотре требуется установить целостность всех наружных частей (корпуса, подшипниковых щитов, клеммной колодки и т.д.), наличие всех крепёжных болтов и их затяжку, состояние контактных колец, щёткодержателей, щёток и пускового реостата для электродвигателей с

зазоров между ними и, в первую очередь, между ротором и статором. Величины зазоров (воздушного промежутка) между ротором и статором

измеряют при помощи щупов в четырех точках через 90градусов. Они должны быть одинаковыми и могут отличаться не более, чем на 10%.

Износ подшипников определяют по осевому и радиальному зазорам, которые у подшипников качения не должны наблюдаться визуально, табл.4.3.

Таблица 4.3. Допустимые зазоры в подшипниках скольжения со смазочными кольцами.

В неразборных подшипниках скольжения, зазоры нужно определять с торцевых сторон втулок или измерением диаметра втулок и шеек валов с разборкой подшипниковых узлов машин. Зазоры в подшипниках с крышкамироликами следует измерять щупом, в шарикоподшипниках – на специальной оправке.

Применяемые смазочные масла для подшипников электрических машин приведены в табл 4.4.

Таблица 4.4 Рекомендуемые марки масел для электрических машин

116

3. Измерение сопротивления изоляции электрических машин.Электродвигатель разрешается включать в сеть, если на напряжение 380 В наименьшее допускаемое сопротивление изоляции его обмоток будет не ниже 0,5 мОм. Величина сопротивления изоляции обмоток ротора синхронных электродвигателей и асинхронных электродвигателей с фазным ротором должна быть не менее 0,2 мОм при температуре +10 … +30°С. При меньших значениях сопротивления изоляции обмоток производят их тщательную продувку (удаление токопроводящей пыли) и сушку изоляции (удаление влаги). Выбор способа сушки зависит от мощности и конструкции электродвигателя. Так, при мощности электродвигателя до 15 кВт применяют обогрев лампами инфракрасного излучения или обычными лампами накаливания мощностью до 500 Вт; при мощности от 15 до 40 кВт обогрев горячим воздухом от тепловоздуходувки или теплом, выделяемым при прохождении тока по обмотке; при мощности от 40 до 100 кВт-нагрев токами индукционных потерь (вихревыми токами) в активной стали статора. Режим сушки контролируют мегаомметром, измеряя сопротивление изоляции через каждый час. В начале сушки сопротивление увлажненной изоляции обмотки понижается, а затем (по мере испарения влаги из обмотки) начинает повышаться и в конце сушки становится постоянным. Сушку считают законченной, если в течение 2-4 ч сопротивление обмотки статора электродвигателя остается неизменным и составляет не менее 1 мОм. 4.Определение выводов обмоток асинхронного короткозамкнутого электродвигателя. Иногда после ремонта электродвигатель может поступить без маркировки выводных концов обмоток, тогда их маркировку можно определить либо последовательным выполнением пробных пусков, либо методом Петрова, табл.4.5.

117

Таблица 4.5. Маркировка выводных концов обмоток асинхронного короткозамкнутого электродвигателя.

Маркировка выводных концов обмоток электродвигателя методом Петрова заключается в том, что один из выводов обмотки принимается за начало одной их фаз, а конец её соединяют с выводом другой фазы. Эти две последовательно соединённые фазы включаются на пониженное напряжение (15 – 20% от номинального) во избежание перегрева обмоток; в случае фазного ротора его обмотка должна быть разомкнута. Третья фаза присоединяется к вольтметру.

Если ЭДС этой фазы равно нулю, то первые две обмотки соединены одноимёнными выводами. Далее опыт повторяется таким образом, что его фаза, ранее подключаемая к вольтметру, меняется с одной из двух фаз подключенных к сети. Найденные начала фаз обозначаются С1, С2, С3, а концы С4, С5, С6. Дальнейшее соединение обмоток производится в зависимости от напряжения сети в треугольник либо в звезду.

Рисунок 4.6 Определение начал и концов обмоток методом Петрова.

5.Установка электродвигателей. Часто завод-изготовитель монтирует электрический привод, арматуру защиты и управления на рабочей машине. Если электрический двигатель не входит в конструкцию машины, то его устанавливают отдельно на литые чугунные рамы, на сварные кронштейны, фундаменты и т.д. К опорному основанию они крепятся с помощью лап станины или фланцев. Если электродвигатель устанавливается рядом с рабочей машиной, то для их установки устраивают общий фундамент. При

118

этом расстояние между корпусами электродвигателей или от них до стен здания должно быть не менее 0,3 м при условии, что с другой их стороны имеется проход шириной не менее 1 м. Допускаются местные сужения проходов между выступающими частями электродвигателей и строительными конструкциями до 0,6 м.

Фундамент под электродвигатели выполняют из бетона, камня или пережженного кирпича на цементном растворе. Их размеры зависят от массы двигателя, состояния грунта, степени его промерзания (для наружных установок). Для сельскохозяйственных электрических двигателей массу фундамента принимают ориентировочно в 10 раз превышающей массу двигателя. Если привод работает с частыми пусками, то массу фундамента увеличивают до 15-кратного размера. Бетонные фундаменты под электродвигатели устанавливают в земле. Для этого вырывают котлован прямоугольной формы глубиной 0,5-1,5 м. Размеры котлована больше размеров фундаментной плиты на 50-250 мм. По периферии котлована делают опалобку из досок с тем, чтобы после заливки фундамент возвышался не менее чем на 150 мм.

Электродвигатель устанавливается на фундамент с помощью крана, талей, лебедок и других механизмов. Легкие электродвигатели (массой до 80 кг) могут устанавливаться двумя рабочими с помощью лома, вставленного в подъемное кольцо на корпусе электродвигателя.

К частям зданий двигатели прикрепляются с помощью стальных конструкций в виде кронштейнов, сваренных из стального уголка. Эти металлические конструкции крепятся к строительным деталям с помощью болтов, под которые в стене просверлены сквозные отверстия. Электрические двигатели массой до 60 кг могут крепиться с помощью анкерных болтов, вмазанных в кирпичные или бетонные стены цементным раствором.

6. Выверка ( центровка) электродвигателя и рабочей машины. Для нормальной работы электропривода необходимо добиться такого расположения валов электродвигателя и рабочей машины, чтобы они лежали на одной прямой. Точность выверки определяет надежность работы электродвигателя и в первую очередь его подшипников. Способы центровки различны и зависят от типа передачи. Передача движения от двигателя к машине может осуществляться или непосредственным соединением вала электродвигателя и машины с помощью муфты или соединением их с помощью гибкой связи (ременной или цепной передачи).

Муфты могут использоваться для управления исполнительным механизмом – с включением или выключением (управляемые муфты), предохранения от перегрузок (предохранительные муфты), устранения вредного влияния несоосности валов (компенсирующие муфты), уменьшения динамических нагрузок (упругие муфты) и др.

Соединение муфтами возможно, если выполняются условия:

•Валы электродвигателя и рабочей машины расположены на одной прямой;

119

•Концы валов электродвигателя и рабочей машины подходят вплотную или близко один к другому;

•Частота и направление вращения валов электродвигателя и рабочей

машины совпадают.

При невыполнении хотя бы одного из этих условий, соединение валов осуществляется с помощью ременных, цепных или других передач.

Ременные передачи обладают рядом достоинств: бесшумностью в работе, плавностью хода, простотой. Поэтому они получили широкое применение. Однако, малая компактность, большое давление на вал, непостоянство частоты вращения за счёт проскальзывания ремня характеризуют их недостатки.

При ременной и клиноременной передачах необходимым условием правильной работы электродвигателя с приводимой им во вращение машиной является соблюдение параллельности валов электродвигателя и вращаемой им машины, а так же совпадение средних линий по ширине шкивов.

При различной ширине шкивов выверку положения электродвигателя производят по условию одинакового расстояния от средних линий шкивов до выверочной линейки (или струны).

При непосредственном соединении электродвигателя с машиной с помощью муфты выверка соосности валов электродвигателя и приводимой им во вращение машины выполняется посредством двух центровочных скоб, рис 4.7, закрепляемых на валах электродвигателя и машины.

Рисунок 4.7. Выверка установка электродвигателя и рабочей машины,

соединенных муфтой: а – с помощью скоб; б – с помощью изогнутых проволочек.

Центровку выполняют в два приема, сначала предварительную при помощи линейки или стального угольника, а затем окончательную – по центробежным скобам.

7. Заземление. Корпус электродвигателя обязательно должен зануляться (соединяться с нулевым проводом сети) или заземляться. В качестве защитного проводника используют четвертый провод в трубе или стальную трубу электропроводки, или отдельно проложенный стальной проводник.

Защитный проводник присоединяют болтом к корпусу. Оборудование, подверженное вибрации, зануляют гибкой перемычкой. Каждый

120

электродвигатель зануляют или заземляют отдельным ответвлением от магистрали. Последовательное включение в защитный проводник нескольких электроустановок запрещается.

8. Проверка качества монтажа. Качество монтажа электродвигателей проверяют включением в сеть в холостую и под нагрузкой. При опробовании в холостую двигатель отсоединяют от технологической машины и включают толчком в сеть. Не допуская полного разворота (25...30% от номинальной частоты вращения), отключают и прослушивают шумы в двигателе (не должно быть посторонних звуков). После пробного пуска двигатель включают на час и проверяют:

отсутствие стуков и задеваний вращающихся частей, прочность крепления к основанию, степень нагрева подшипников (не более 95 С ), направление вращения ротора (при необходимости изменения направления вращения меняют местами два любых подводящих провода в коробке).

При нормальной работе в холостом режиме двигатель соединяют с механизмом и испытывают под нагрузкой в течение трех часов. При этом виброметром измеряют вибрацию двигателя. В течение испытаний через каждые 30 минут измеряют температуру нагрева обмоток ( не более 105 С для двигателей с изоляцией класса А) и подшипников.

Двигатель, прошедший испытания под нагрузкой, передают рабочей комиссии для приемо-сдаточных испытаний.

Меры безопасности труда при монтаже электродвигателей

К выполнению работ по подъему и перемещению электродвигателей и их частей допускаются лица, прошедшие специальное обучение и медицинское освидетельствование и имеющие удостоверение на право производства этих работ. Особо ответственные работы выполняют в присутствии лица, ответственного за безопасное перемещение грузов.

В соответствии с требованиями техники безопасности запрещается перемещать машину или ее часть над людьми или проходить над поднятым грузом; оставлять машину или ее часть в подвешенном состоянии по окончании работ; поднимать машину или ее часть неизвестной массы, либо грузы, масса которых превышает грузоподъемность крана; одновременно поднимать или опускать две части машины, находящиеся вблизи; перемещать машину или ее часть волоком по земле либо полу. Нельзя применять канаты или стропы, не имеющие свидетельства об испытании.

При расконсервации электродвигателя растворителем предусматривают вентиляцию помещения и снабжают работающих респираторами. В это время вблизи электродвигателя не разрешается производить работы с огнем. Работы по разборке, сборке и установке на фундаменты и конструкции машин выполняют в рукавицах. Установочные приспособления для бесподкладочного монтажа монтируют так, чтобы обеспечивать устойчивое положение машины или агрегата при опоре на три точки. Установленная и выверенная машина должна опираться на все установочные приспособления.

121

При сушке или контрольном прогреве электрических машин для утепления применяют негорючие теплоизоляционные материалы. Электровоздуходувки должны иметь приспособление, не пропускающее искр. Помещение для сушки периодически вентилируют или проветривают. До начала сушки машин электрическим током заземляют их корпуса, а также электровоздуходувки.

Перед пробным пуском машин проверяют: крепление фундаментных болтов; отсутствие посторонних предметов внутри оборудования; наличие защитного заземления. Руководитель должен принять меры, обеспечивающие безопасность персонала, выделить наблюдающих при испытании электродвигателей напряжением до 1000 В, прекратить работы в местах возможного появления напряжения, установить ограждения и вывесить предупреждающие плакаты.

Перед подсоединением проводов от зажимов мегаомметра к объекту

подключением машины ) в случае ее двустороннего питания принимают меры, исключающие возможность подачи напряжения с противоположной стороны.

При сборке испытательной схемы корпус машины надежно заземляют. По окончании испытания изоляции повышением напряжением руководитель испытаний разряжает токоведущие части на землю, убеждаясь в полном отсутствии на них заряда.

Перед началом работ на электродвигателях, соединенных с механизмами, принимают меры, препятствующие ошибочному включению выключателей и разъединителей, которыми произведено отключение. К таким мерам относят снятие рукояток с приводов, запирание их на замок, выкатка выключателя из ячейки комплектного устройства и т.п.

Перед подачей рабочего напряжения на электродвигатель ответственный руководитель испытаний обязан предупредить работников своего звена. Все участвующие в проверке и испытании машин и пусковой аппаратуры должны быть обучены правилам и приемам оказания первой помощи пострадавшим от несчастного случая, включая освобождение его от соприкосновения с токоведущими частями, методы проведения искусственного дыхания и непрямого массажа сердца.

Общие сведения и классификация электротермического оборудования.

Электротермическое оборудование – это комплекс технологического оборудования и устройств, предназначенных для преобразования электрической энергии в тепловую и её использование в технологических процессах производства и переработки сельскохозяйственной продукции, отопления производственных и жилых помещений, в процессах ремонта и восстановления техники и т.д.

122

В зависимости от класса нагреваемых материалов (проводники, полупроводники, диэлектрики) и способов возбуждения в них электрического тока или поля различают электрический нагрев сопротивлением, электродуговой, индукционный, диэлектрический, электронный, лазерный. В нагреваемом теле движению (свободных) или смещению (связанных) зарядов препятствует электрически нейтральные частицы вещества. Энергия внешнего электромагнитного поля, расходуемая на преодоление этого сопротивления, выделяется в виде теплоты. Основной способ нагрева, используемый в животноводстве, коммунальном секторе и быту – электронагрев сопротивлением. Он основан на выделении теплоты в твердых или жидких электропроводящих материалах при прохождении по ним электрического тока. Основным классификационным признаком преобразования электрической энергии в тепловую – способ электрического нагрева.

Различают следующие способы нагрева:

•Нагрев сопротивлением – электронагрев за счёт электрического сопротивления электронагревателя или загрузки.

•Дуговой нагрев – электронагрев загрузки электрической дугой.

•Индукционный нагрев – электронагрев электропроводящей (с высокой электронной проводимостью) загрузки электромагнитной индукцией.

•Диэлектрический нагрев – электронагрев неэлектропроводящей загрузки токами смещения при поляризации.

•Электронно-лучевой нагрев – электронагрев загрузки сфокусированным электронным лучом в вакууме.

•Лазерный нагрев – электронагрев за счёт последовательного преобразования электрической энергии в энергию лазерного излучения и затем в тепловую в облучаемой нагрузке.

•Ионный нагрев – электронагрев потоком ионов, образованным электрическим разрядом в вакууме.

•Плазменный нагрев – электронагрев стабилизированным высокотемпературным ионизированным газом, образующим плазму.

•Инфракрасный нагрев – электронагрев инфракрасным излучением.

•Термоэлектрический нагрев – нагрев сред теплотой Пельтье, переносимой электрическим током термоэлектрической батареи от источника, имеющего температуру более низкую, чем температура

потребителя.

Способы нагрева подразделяют на прямые и косвенные. При прямом электронагреве теплота выделяется в загрузке, включённой в электрическую цепь, при косвенном – в специальном преобразователе – электрическом нагревателе и передаётся загрузке теплообменом.

По технологическому назначению: электрические печи, электрические водонагреватели, котлы, электрокалориферные установки и т.д.

По принципу нагрева: Прямого, косвенного, смешанного.

По принципу работы: установки периодического действия, установки непрерывного действия.

По роду тока: постоянного тока, переменного тока или НЧ, СР, ВЧ.

123

По способу теплопередачи: Установки кондуктивного, конвективного, лучистого, смешанного нагрева.

По рабочей температуре: низко-, средне-, высокотемпературные установки.

По способности аккумулирования теплоты: аккумуляционные,

проточные.

Первоочередными областями применения электротермического оборудования в сельском хозяйстве являются:

1.процессы, осуществление которых невозможно без электронагрева (инкубация яиц и выведение цыплят, электросварка, поверхностная закалка деталей и т.д.);

2.процессы, в которых требуется особо высокое качество нагрева и точность поддержания температурного режима (селекционное дело, ветеринария и т.п.);

3.местный электрообогрев молодняка животных и птицы;

4.электронагрев воды в технологических линиях получения и обработки молока;

5.поддержание микроклимата в хранилищах и животноводческих помещениях;

6.активное вентилирование семян и зерна с электроподогревом воздуха;

7.электробытовая техника.

Электрические нагреватели сопротивления классифицируются по:

материалу нагревательных элементов (металлические, полупроводниковые, неметаллические), исполнению (открытые, закрытые, герметические), рабочей

температуре (низкотемпературные – до 350 °С, среднетемпературные – от 350 до 2000 °С, высокотемпературные - свыше 2000 °С), виду нагревательного элемента (проволочные, ленточные, стержневые, пленочные и др.), способу теплопередачи (теплопроводностью, конвекцией, излучением и смешанные).

Основную массу сельскохозяйственного электрического оборудования составляют установки сопротивления, предназначенные для нагрева воды, воздуха, твердых материалов, а также установки инфракрасного нагрева.

К монтажу и эксплуатации допускаются электронагревательные установки заводского изготовления, соответствующие ГОСТу или техническим условиям, утвержденным соответствующим Министерством и согласованным с ЦК профсоюза. Применение установок кустарного производства запрещается.

Трубчатые электронагреватели (рис.4.8). Трубчатые электронагреватели (ТЭН) по исполнению являются герметическими, по рабочей температуре - низко- и среднетемпературными. ТЭН состоит из тонкостенной (0,8…1,2 мм) металлической трубки, в которой размещена спираль. Концы спирали соединяют с контактным стержнем, наружные концы которого служат для подключения нагревателя к питающей сети. Материалом трубки может быть нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, медь, латунь или углеродистая сталь марок Ст20 и Ст10. Спираль изолируется от трубки наполнителем, в качестве которого применяется периклаз (кристаллическая окись магния), кварцевый песок или электрокорунд. Контактные стержни изолируют от трубки

124

изолятором, торцы герметизируют влагозащищающим кремнийорганическим лаком (герметиком).

Достоинством ТЭНов является их универсальность, надежность и безопасность обслуживания. К недостаткам ТЭНов следует отнести высокую стоимость и металлоемкость, невысокий срок службы, неремонтопригодность (при перегорании спирали невозможен ремонт).

Рисунок 4.8 Типовая конструкция трубчатого электронагревателя: 1 – вывод; 2

– изолятор; 3 – герметик; 4 – наполнитель; 5 – контактный стержень; 6 – нагревательная спираль; 7 – трубка.

ТЭНы изготавливают в соответствии с ГОСТ 13268 - 88 единичной мощностью в пределах от 100 до 25000 Вт, развернутой длиной от 250 до 6300 мм, наружным диаметром трубки 6,5; 8; 8,5; 9,5; 10; 13; 16 мм, номинальным напряжением 12; 24; 36; 42; 48; 60; 127; 220 и 380 В, климатического исполнения УХЛ4 или УХЛ3 по ГОСТ 15150-69. Структура условного обозначения ТЭНа следующая:

ТЭН – 1 2 3/ 4 5 6 7,

где 1 – развернутая длина ТЭНа по оболочке, см; 2 – обозначение длины контактного стержня в заделке (А=40, В=65,

С=100, D=125, Е=160, F=250, G=400, H=630 мм);

3– номинальный диаметр трубки, мм;

4– номинальная мощность, кВт;

5–обозначение нагреваемой среды и материала трубки дополнить (Р – вода, S, T, O, R, N, K, - воздух, газы и смеси газов);

6– номинальное напряжение, В;

7– вид климатического исполнения по ГОСТ 15150 – 69.

ТЭНы выпускают разнообразной конструкции: двухконцевые круглого сечения с контактными стержнями, расположенными с двух сторон нагревателя; патронного типа; оребренные; плоские; в виде блоков.

Патронные ТЭНы состоят из металлической трубки, внутри которой расположен нагревательный элемент из проволоки с высоким удельным сопротивлением, намотанной в виде спирали на керамический сердечник, изолированный от трубки периклазом. Оба контактных вывода расположены с одной стороны патронного нагревателя. Другой конец трубки ТЭНа герметически заварен.

125

Плоский ТЭН состоит из металлической оболочки овального сечения, получаемый частичным плющением трубы. Внутри расположен плоский керамический сердечник с отверстиями, в которых находятся две или три спирали из проволоки с высоким удельным сопротивлением. Зазоры между проволокой, сердечником и оболочкой заполнены периклазом. Спирали соединены с гибкими металлическими выводами, которые могут быть с одной или с обеих сторон нагревателя. Торцевые изоляторы выполнены из тонкостенных слюдяных трубок.

Нагревательные провода, кабели и ленты. Специальные нагревательные провода и кабели применяют для электрообогрева полов в животноводческих помещениях, почвы и воздуха в сооружениях защитного грунта. Промышленность выпускает одножильные нагревательные провода марок ПОСХВ, ПОСХП и ПОСХВТ, ПНВСВ и др. Токопроводящие жилы проводов изготавливают из стальной оцинкованной проволки диаметром 1,1…1,4 мм. В качестве изоляции провода ПОСХП используют полиэтилен, а в остальных проводах – поливинилхлоридный пластикат.

Провод типа ПНВСВ (рис. 4.9) имеет лучшие технико – эксплуатационные характеристики и теплотехнические параметры. Применение его в качестве нагревательного элемента позволяет изменить конструктивную схему устройства бетонных электрообогреваемых полов, в которой не требуется использование защитной металлической сетки, располагаемой между нагревательными проводами и поверхностью пола. Наличие двойной электроизоляции и металлического экрана между слоями изоляции повышает электробезопасность.

Рисунок 4.9 Конструкция нагревательного провода ПНВСВ: 1 – наружная оболочка из ПВХ пластиката толщиной 1 мм; 2 – экран из стальных оцинкованных проволок диаметром 0,3 мм; 3 – оболочка из фторопластовой плёнки; 4 – оболочка из ПВХ пластиката; 5 – токоведущая жила.

Монтаж водонагревательных установок.

Электронагрев воды применяют для приготовления кормов, подмывания вымени коров, поения животных, мойки технологического оборудования, пастеризации молока, полива растений и др. технологических операций, отопления помещений, санитарно-гигиенических нужд, получения пара.

Для электронагрева воды применяются проточные, аккумуляционные, электродные водонагреватели и электрические парогенераторы.

Элементные непроточные и проточные водонагреватели, оснащённые трубчатыми электронагревателями (ТЭНами), применяют при невысоких расходах горячей воды. Они имеют небольшую мощность, просты по

126

устройству, достаточно электробезопасны, поэтому могут обслуживаться неквалифицированным персоналом. Аккумуляционные водонагреватели используют в открытых системах водоразбора при неравномерном графике потребления горячей воды. Проточные элементные водонагреватели применяют в системах поения животных, приготовления кормов, для обогрева небольших помещений и др. Электронагрев воды 0осуществляется элементными и электродными водонагревателями. Элементные непроточные и проточные электронагреватели оснащают трубчатыми электронагревателями (ТЭНами) и применяют при невысоких расходах горячей воды. Они имеют небольшую мощность, просты по устройству, достаточно электробезопасны.

Непроточные водонагреватели используют в открытых системах водозабора при неравномерном графике потребления горячей воды. Проточные (быстродействующие) элементные водонагреватели применяют в системах

приоткрытом водозаборе электроды быстро покрываются отложениями накипи и быстро выходят из строя.

Электродные паровые котлы используют для получения пара. Электродные водонагреватели и котлы представляют более высокую по сравнению с элементными степень электробезопасности.

Аккумуляционные водонагреватели САОС, САЗС, ЭВ-150. Условное обозначение: С – нагрев сопротивлением; А – аккумуляционный; ОС – открытая система; ЗС – закрытая система; Э – электрический; В – водонагреватель; 150 – вместимость резервуара, л. Предназначены для нагрева

ихранения горячей воды. Представляют собой металлический теплоизолированный резервуар, внутри которого установлены один или два (объем резервуара 800 л и более) нагревательных блока. В водонагревателях САОС и ЭВ-150 горячую воду вытесняют через верхний патрубок подачей холодной воды из водопровода. В САЗС (рис. 4.10) горячую воду перекачивают насосом по замкнутой системе поения или отопления. Потери воды восполняют

из водопровода за счет естественного притока через обратный клапан. Максимальная температура воды 90оС. Температуру воды в резервуарах САОС

иСАЗС поддерживают с помощью терморегулятора.

127

элементы и температурное реле были легко доступны для обслуживания и ремонта, чтобы была исключена возможность попадания на их токосъемные устройства воды.

Электроводонагревательные установки, как правило поставляются заводом–изготовителем в полуразобранном виде. С них могут быть сняты термометры, датчики, трубопроводы, ТЭНы. При этом все отверстия штуцерон и патрубков обычно заглушены пробками, а снятые детали и узлы упакованы. Поэтому, получая установку для монтажа, внимательно проверяют наличие и исправность всех ее элементов.

Электроводонагревательные установки типов УАП, ВЭТ, ВЭП монтируют в соответствии с технической документацией заводов– изготовителей и другими нормативными документами. В качестве примеров приведем сборку и монтаж электроводонагревательных установок типов УАП и ВЭП, широко применяемых в животноводческих комплексах.

Электроводонагревательная установка типа ВЭП, например ВЭП–600 (вместимостью 600 л воды), состоит из электроводонагревателя (в дальнейшем бак); центробежного насоса, обеспечивающего циркуляцию теплой воды по системе трубопроводов и др.

Основные положения по сборке, монтажу и пуску ВЭП следующие: ВЭП–600 устанавливают в производственном помещении (коровнике, у входа в молочный блок вблизи от водопроводной сети). Бак укрепляют на стене с помощью шпилек, пропущенных через стену и отверстия для крепления самого бака. При этом нижняя точка бака (колпака) должна находиться на высоте 0,8 м от пола. Центробежный насос с асинхронным электродвигателем (4АА63L2 мощностью 0,37 кВт и исполнения М2) располагают рядом с баком и закрепляют болтами к кронштейну из швеллеров, встроенных концами в ту же стену, на которую установлен бак. Высота оси насоса от пола 1,5 м.

131