По уровню защиты от контакта с токопроводящими частями, попадание посторонних тел, пыли и влаги электрические машины бывают такой модификации:

1. открытые (IP00) - электродвигатель не защищен  от случайного прикосновенья  к вращающимся и токопроводящим  частям и от попадания вглубь  инородных тел (устанавливают в помещении);

2. закрытые (IP 44) - электродвигатель не имеет контакта  внутренней части и окружающей  среды (устанавливают в пыльных  помещениях и на открытом воздухе);

3. защищенные (IP 23) - электродвигатель имеет приспособление  для защиты от попадания внутрь инородных тел (устанавливают в закрытом помещении);

4. каплезащищенные  (IP 31) - электродвигатель имеет приспособление  для защиты от вертикально  падающих капель;

5. брызгозащищенные (IP 34) - электродвигатель имеет приспособление  для защиты от попадания внутрь его капель, которые падают под прямым углом к вертикали;

6. водозащищенные (IP 55) - электродвигатель исполнен  так, что при обливании водой  вода внутрь не попадает;

7. пылезащищенные (IP 55) - электродвигатель исполнен  так, что порох вглубь не попадается (устанавливают в запорошенных помещениях);

8. герметичные  (IP 68) - электродвигатель исполнен  так, что исключается возможность  сообщения между внутренним пространством  и внешней средой при определенной  разности давлений извне и  внутри двигателя;

9. взрывозащищенные -- электродвигатели специального  использования (предназначены для  работы во взрывоопасной среде).

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ  МОНТАЖЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  МАШИН

Помещение, в  котором происходит монтаж электрических  машин, освобождают от строительного мусора и обеспечивают достаточную освещенность. Все ниши в перекрытиях, каналы в подлогах на время монтажа забивают временными щитами.

При пользовании  электрифицированным инструментом, сварочными трансформаторами и машинами необходимо обеспечить надежное заземление их частей, которые могут оказаться под опасным напряжением. Места для сваривания нужно огораживать металлическими щитами.

При монтаже  необходимо выполнять такие основные требования правил техники безопасности:

· транспортировка  и разгрузка электрических машин и деталей к ним, монтаж и установка их и пускозащитной аппаратуры выполняются с помощью механизмов и приспособлений;

· сгружать оборудование при разгрузке независимо от способов, которые применены для предотвращения повреждения оборудования и безопасности людей, запрещается;

· строповку  оборудования нужно выполнять за рым-болты, которые для этого предназначены, а при их отсутствии - за раму или  несущие конструкции;

· запрещается  выполнять любые работы на деталях  машин в поднятом состоянии;

· перемещать электрические  машины и аппараты весом до 300 кг разрешается с помощью простейших устройств (катки, ломики, доски и  т.п.), весом свыше 300 кг - только с  помощью лебедок, талей, кранов, автопогрузчиков  и других механизмов.

Чистка и промывание частей машин и аппаратов спиртом, бензином и керосином, а также  покрытие обмоток машин лаком  необходимо выполнять при наличии  вентиляции или на открытом воздухе. Во время этих работ запрещается  вблизи рабочего места пользоваться огнем (разжигание паяльных ламп, паяние, резание, сваривание и т.п.).

Перед установкой электрических машин и аппаратов  необходимо проверить прочность  фундаментов и конструкций, на которые  они будут установлены. Работы по установке на низкие фундаменты небольших  машин или аппаратов весом до 50 кг могут выполняться вручную, но не меньше, чем двумя рабочими. После поднятия и установке машин и аппаратов их необходимо сразу же закрепить на фундаменте или конструкции. Оставлять машины и аппараты незакрепленными запрещается. При затягивании анкерных винтов разрешается пользоваться гаечным ключом с доточенной рукояткой, длина которой должна превышать нормальную длину не больше, чем в 3-4 разы. При соединении полумуфт или других деталей запрещается их совмещать пальцами рук. Для этого нужно применять ломики, бородки или отрезки круглой стали. Перед пробным пуском машин необходимо проверить крепление фундаментных винтов и других элементов оборудования, отсутствие инородных тел внутри оборудования, наличие заземления, наличие изгородей подвижных частей. К началу прокручивания электропривода необходимо вывести всех работающих и вывесить соответствующие предупредительные плакаты на включающих устройствах. Если во время испытания оказалось, что необходимо устранить какие-то дефекты и неполадки, электродвигатель должен быть отключен, а на включающих аппаратах надо вывесить плакат «Не включать - работают люди». Рабочее место должно быть ограждено и достаточно освещенное, а в местах, где есть опасность попадания под напряжение, должны висеть плакаты "Стой, опасно для жизни", "Под напряжением, не затрагивать", "Работать здесь" и т.д. На рабочее место категорически запрещается допускать посторонних лиц. При допуске к работе в действующих электротехнических устройствах до и выше 1000 В и работе на высоте каждый монтажник проходит медицинский осмотр и проверку знаний правил техники безопасности и технической эксплуатации электроустановок в соответствующей комиссии, о чем ему выдается удостоверение с определенной группой допуска. Он должен не только знать, но и практически усвоить методы предоставления первой помощи при несчастных случаях, связанных с поражением электрическим током.

Двигатели постоянного тока

Электрические машины постоянного тока широко применяются  в различных отраслях промышленности.

Значительное  распространение электродвигателей  постоянного тока объясняется их ценными качествами: высокими пусковым, тормозным и перегрузочным моментами, сравнительно высоким быстродействием, что важно при реверсировании и торможении, возможностью широкого и плавного регулирования частоты вращения.

Электродвигатели  постоянного тока используют для  регулируемых приводов, например, для  приводов различных станков и  механизмов. Мощности этих электродвигателей  достигают сотен киловатт. В связи  с автоматизацией управления производственными процессами и механизмами расширяется область применения маломощных двигателей постоянного тока общего применения мощностью от единиц до сотен ватт.

В зависимости  от схемы питания, обмотки возбуждения  машины постоянного тока разделяются на несколько типов (с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением).

Ежегодный выпуск машин постоянного тока в РФ значительно  меньше выпуска машин переменного  тока, что обусловлено дороговизной двигателей постоянного тока.

Вначале создавались  машины постоянного тока. В дальнейшем они в значительной степени были вытеснены машинами переменного  тока. Благодаря возможности плавного и экономичного регулирования скорости вращения двигатели постоянного  тока сохраняют свое доминирующее значение на транспорте, для привода металлургических станков, в крановых и подъемно-транспортных механизмах. В системах автоматики машины постоянного тока широко используются в качестве исполнительных двигателей, двигателей для привода лентопротяжных самозаписывающих механизмов, в качестве тахогенераторов и электромашинных усилителей.

2. Устройство и принцип действия двигателей постоянного тока 

Устройство машин постоянного  тока (генераторов и двигателей) в упрощенном виде показано на рис.1. К стальному корпусу 1 статора машины прикреплены главные 2 и дополнительные 4 полюса. На главных полюсах расположена обмотка возбуждения 3, на дополнительных - обмотка дополнительных полюсов 5. Обмотка возбуждения создает магнитный поток Ф машины.

 

На валу 10 двигателя закреплен цилиндрический магнитопровод 6, в пазах которого расположена обмотка якоря 7. Секции обмотки якоря присоединены к коллектору 9. К нему же прижимаются пружинами неподвижные щетки 8. Закрепленный на валу двигателя коллектор состоит из ряда изолированных от него и друг от друга медных пластин. С помощью коллектора, и щеток осуществляется соединение обмотки якоря с внешней электрической цепью. У двигателей они, кроме того, служат для преобразования постоянного по направлению тока внешней цепи в изменяющийся по направлению ток в проводниках обмотки якоря.

Дополнительные  полюса с расположенной на них  обмоткой уменьшают искрение между  щетками и коллектором машины. Обмотку дополнительных полюсов  соединяют последовательно с  обмоткой якоря и на электрических схемах часто не изображают.

Для уменьшения потерь мощности магнитопровод якоря  выполнен из отдельных стальных листов. Все обмотки изготовлены из изолированного провода. Кроме двигателей, имеющих два главных полюса, существуют машины постоянного тока с четырьмя и бόльшим количеством главных полюсов. При этом соответственно увеличивается количество дополнительных полюсов и комплектов щеток.

Если двигатель  включен в сеть постоянного напряжения, то при взаимодействии магнитного поля, созданного обмоткой возбуждения, и тока в проводниках якоря возникает вращающий момент, действующий на якорь

По мере разгона  двигателя в обмотке якоря  возрастает ЭДС, а как следует  из формулы (3), это приводит к уменьшению тока якоря IЯ. Поэтому по мере увеличения частоты вращения двигателя сопротивление в цепи якоря уменьшают. Чтобы при сравнительно небольшом пусковом токе получить большой пусковой момент, пуск двигателя осуществляют с наибольшим магнитным потоком. Следовательно, ток возбуждения при пуске должен быть максимально допустимым, т.е. номинальным.

4.Технические  данные двигателей 

В паспорте двигателя  и справочной литературе на двигатели  постоянного тока указаны следующие  технические данные: номинальные  напряжение Uи, мощность Pн, частота  вращения nн, ток Iн, КПД.

Под номинальным Uн понимают напряжение, на которое  рассчитаны обмотка якоря и коллектор, а также в большинстве случаев  и параллельная обмотка возбуждения. С учетом номинального напряжения выбирают электроизоляционные материалы  двигателя.

Номинальный ток Iн – максимально допустимый ток (потребляемый из сети), при котором двигатель нагревается до наибольшей допустимой температуры, работая в том режиме (длительном, повторно-кратковременном, кратковременном), на который рассчитан

Следует отметить, что ток возбуждения Iвн двигателя параллельного возбуждения сравнительно мал, поэтому при номинальной нагрузке обычно принимают

Номинальная мощность Рн - это мощность, развиваемая двигателем на валу при работе с номинальной  нагрузкой (моментом) и при номинальной  частоте вращения nн.

Частота вращения nн, и КПД соответствуют работе двигателя с током Iн, напряжением Uн без дополнительных резисторов в цепях двигателя 

5. КПД двигателей  постоянного тока 

Коэффициент полезного  действия является важнейшим показателем  двигателей постоянного тока. Чем он больше, тем меньше мощность Р и ток I, потребляемые двигателем из сети при одной и той же механической мощности. В общем виде зависимостьть  такова

Потери мощности  не зависят,  и  мало зависят от нагрузки двигателя.

Двигатели рассчитываются таким образом, чтобы максимальное значение КПД было в области, близкой к номинальной мощности. Эксплуатация двигателей при малых нагрузках нежелательна вследствие малых значений rя. Значения КПД двигателей с различными способами возбуждения и мощностью от 1 до 100 кВт при номинальной нагрузке разные и составляют в среднем 0,8.

6.Характеристики  двигателей постоянного  тока 

6.1. Рабочие характеристики 

Рабочими называются регулировочная, скоростная, моментная  и к.п.д. характеристики.

Регулировочная характеристика

Регулировочная  характеристика представляет зависимость  скорости вращения П от тока Iв возбуждения  в случае, если ток Iа якоря и  напряжение U сети остаются неизменными, т. е. n=f(Iв) при Ia=const и U=const.

До тех пор, пока сталь магнитопривода машины не насыщена, поток Ф изменяется пропорционально току возбуждения Iв. В этом случае регулировочная характеристика является гиперболической. По мере насыщения при больших токах Iв характеристика приближается к линейной (рис. 2). При малых значениях тока Iв скорость вращения резко возрастает. Поэтому при обрыве цепи возбуждения двигателя (Iв = 0) с параллельным возбуждением скорость его вращения достигает недопустимых пределов, как говорят: «Двигатель идет вразнос». Исключение могут составлять микродвигатели, которые имеют относительно большой момент М0 холостого хода.

 
Рис. 2. Регулировочная характеристика двигателя

В двигателях последовательного  возбуждения Iв = Iа. При малых нагрузках  ток якоря Iа мал и скорость вращения может быть слишком большой, поэтому пуск и работа при малых нагрузках недопустимы. Микродвигатели так же, как и. в предыдущем случае, могут составлять исключение.

Скоростные  характеристики.

Скоростные характеристики дают зависимость  скорости вращения п от полезной мощности Р2 на валу двигателя в случае, если напряжение U сети и сопротивление rв регулировочного реостата цепи возбуждения остаются неизменными, т. е. n=f(P2), при U=const и rв = const.