Разработка технологического процесса ремонта коллекторных электродвигателей с анализом операции балансировки якорей

Содержание:

 

 

Введение………………………………………………………………………...…3

1. Теоретическая часть……………………………………………………..…5
1. Виды электродвигателей………………………………………........5
2. Устройство и принцип действия коллекторного электродвигателя………………………………………………..…..8
3. Балансировка якоря……………………………………………..…13
2. Практическая часть…………………………………………………….....16
1. Тех процесс ремонта коллекторного электродвигателя…………16
2. Основные неисправности коллекторных

электродвигателей…………………………………………………22

3. Испытания электродвигателя после ремонта………………….…27
4. Расчёт коллекторного электродвигателя…………………………30

Вывод…………………………………………………………………………..…32

Список литературы………………………………………………………………34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Электродвигатель  – это электрический механизм, чьё действие направлено на преобразование электрической энергии в кинетическую, причём в процессе выделяется определённое количество тепла. Типичные составляющие электродвигателя это статор (так называется неподвижная его часть) и ротор – часть подвижная.

   Как и  любая другая подобная машина, электродвигатели работают по  принципу электромагнитной индукции. То есть в статоре уложена своеобразная электрическая цепь, по которой прогоняется при создании напряжения электрический ток, или «ток возбуждения», так как он возбуждает магнитное поле механизма, что буквально моментально приводит в движение ротор. То есть, происходит индукция тока в обмотке ротора магнитным полем статора, в результате проходящая через механизм электроэнергия плавно превращается в кинетическую энергию вращения, которую можно использовать для приведения в движение механизмов самого разного плана.

Электродвигатели применяются очень широко, в частности, очень популярно их использования для электропривода разнообразных машин промышленного назначения, к примеру, при строительстве.

Коллекторный электродвигатель – это синхронная электрическая  машина. Датчиком положительного ротора и переключателем тока служит щеточноколлекторный  двигатель. Такие двигатели бывают разных размеров. Они просты в изготовлении, просто эксплуатируются и ремонтируются. У них достаточно большой ресурс работы. Самые маленькие коллекторные электродвигатели применяются в  игрушечных машинках.

Недостатками этих двигателей является низкомоментность и быстроходность. Поэтому большинство  двигателей нуждаются в наличие  редуктора. Исключение составляют электродвигатели вентиляторов и насосов.

Существует такая  разновидность коллекторного электродвигателя, как универсальный коллекторный двигатель. Его особенность заключается  в том, что он может работать как  на постоянном, так и на переменном токе. УКД применяется в ручных электроинструментах и некоторой  бытовой технике, поскольку имеет  малые размеры, легко регулируется и цена его относительно низкая. Такой двигатель – оптимальное  решение при работе с бытовой  сетью.

Целью данной работы является ознакомление с коллекторными  электродвигателями, для чего в ней  решается ряд задач:

• Анализ устройства и принципа действия коллекторного электродвигателя;
• Проведение операции балансировки якоря различными способами;
• Осуществление технологического процесса ремонта коллекторного электродвигателя;
• Выявление основных неисправностей электродвигателей данного типа;
• Испытание электродвигателя после ремонта.

Актуальность темы обусловлена тем, что электродвигатели, а том числе и коллекторные, широко применяются по всех областях промышленности и в быту. Они используются в фенах, вентиляторах, насосах, некоторых видах транспорта. Одним из видов транспорта, где используются электродвигатели, является метро. Правда, такая возможность появилась относительно недавно, благодаря улучшению материала и увеличению плотности тока, который способен нести ротор без разрушения сверхпроводимости, в сотню раз.

Со временем мощность электродвигателей выросла от пятидесяти ватт до двухсот киловатт. Притом новые  модели электродвигателей имеют  сравнительно небольшие габариты: они  выглядят примерно как швейная машинка. Более того, новые электродвигатели могут разгоняться до десятков тысяч  оборотов в минуту за считанные секунды. Время не стоит на месте, техника совершенствуется и имеет уже более широкие возможности.

 

 

1. Теоретическая часть
1. Виды электродвигателей

 

Основными компонентами электродвигателя являются ротор и  статор. Ротор — это вращающаяся  часть механизма, а статор - неподвижная. Принцип работы двигателя основан  на взаимодействии вращающегося магнитного поля, которое создается обмоткой статора, и тока, находящегося в замкнутой обмотке ротора. Этот процесс заставляет ротор вращаться в направлении поля.

Современные электродвигатели делятся на следующие виды:

• Двигатель постоянного тока;
• Двигатель переменного тока;
• Однофазный двигатель;
• Многофазный двигатель;
• Шаговый двигатель;
• Вентильный двигатель;
• Универсальный коллекторный двигатель.

По степени защиты от окружающей среды электродвигатели делятся на:

• Защищенные;
• Закрытые:
• Взрывозащищенные.

Защищенные закрываются  специальными сетками и заслонками, которые предохраняют механизм от попадания  посторонних предметов. Применяются  в среде, для которой не характерна повышенная влажность и особый состав воздуха (без примесей газов, пыли, дыма и химических веществ).

Закрытые помещены в специальную оболочку, которая  препятствует проникновению пыли, газов, влаги и других веществ и элементов, способных нанести вред механизму  двигателя. Они бывают герметичными и негерметичными.

Взрывозащищенные  помещены в корпус, который в случае взрыва двигателя сможет предотвратить  повреждение остальных частей механизма  и возникновение пожара. Применяются  во взрывоопасных средах.

При выборе электродвигателя стоит обратить внимание на среду, в  которой будет работать механизм. Закрытый двигатель тяжелее и  дороже защищенного и, если воздух не содержит примесей, способных повредить  устройство, лучше предпочесть защищенный.

Отдельно стоит  отметить встроенный электродвигатель, он не имеет своей оболочки и встраивается непосредственно в конструкцию  рабочего механизма.

Работа электродвигателя сопровождается выделением тепла: чем  больше нагрузка на двигатель, тем больше тепла выделяется. Мощность устройства должна соответствовать заданной нагрузке и возможностям вентиляции. Для снижения выделения тепла в атмосферу  используются изоляционные материалы, а для охлаждения – вентиляция, по типу подходящая выбранному двигателю. Вентиляция бывает естественной и принудительной. При естественной вентиляции не используются какие-либо дополнительные устройства для охлаждения механизма. Принудительная вентиляция нужна для дополнительного охлаждения. Вентиляторы могут находиться на самом валу двигателя или обдувать его со стороны.

Двигатель постоянного тока - это машина для преобразования энергии постоянного тока в механическую энергию.

Основными плюсами  данного типа электродвигателей  является простота устройства и управления, линейность механической и регулировочной характеристики, небольшие габариты и вес вкупе с высоким КПД [10].

Этот вид двигателей широко используются в механизмах, требующих широкого и плавного регулирования  скорости вращения. Их можно увидеть, например, в металлорежущих или прокатных  станках. Они же приводят в движение электротранспорт, экскаваторы, подъемно-транспортные машины и самолеты.

Двигатели постоянного  тока обратимы и могут выступать  в роли как двигателей, так и  генераторов.

Двигатель переменного тока преобразует электрическую энергию в механическую. Во время его работы выделяется тепло.

Электродвигатели  переменного тока бывают синхронными  и асинхронными. Это зависит от соотношения скорости вращения и  частоты.

В асинхронных двигателях частота вращения ротора не совпадает с частотой переменного тока в обмотках. Процесс работы асинхронного электродвигателя характеризуется различием во времени генерации магнитных полей ротора и статора. Вращение ротора из-за этого происходит с задержкой относительно поля статора.

Асинхронные двигатели  используются преимущественно в  качестве движущих агрегатов для  машин, которые не требуют особых условий работы пусковых механизмов или нестандартных энергетических показателей.

В синхронных электродвигателях изменения магнитных полей ротора и статора совпадают. Частота вращения этих двигателей соответствует частоте питающего напряжения.

Синхронные двигатели  часто применяются в работе с  электроприводами, для которых характерна постоянная скорость. Механическая нагрузка этих двигателей постоянна: частота  их вращения не зависит от нагрузки на валу. Они могут работать и  в качестве генератора, и как двигатель.

Таким образом, существует достаточное количество электродвигателей, применяемых в быту и промышленности, различающихся потребляемой мощностью, производительностью, размерами, массой, и, конечно же, устройством.

 

 

 

 

2. Устройство и принцип действия коллекторного электродвигателя

 

Рис. 1. Конструкция коллекторного двигателя стиральной машины

Коллекторные машины — это в  основном машины постоянного тока. Они выпускаются мощностью от долей ватта до десятков тысяч  киловатт. Коллекторные машины переменного тока находят применение в качестве приводных двигателей лишь для узкого круга специальных механизмов небольшой мощности, например как приводы некоторых бытовых приборов, электрифицированного ручного инструмента, медицинского оборудования, т. е. в тех случаях, когда для питания двигателей используется однофазный и реже трехфазный переменный ток, а характеристики асинхронных машин не удовлетворяют требованиям приводного механизма [11].

Коллекторные машины постоянного тока используются как двигатели и как генераторы. В промышленности более распространены двигатели, что объясняется все возрастающим применением различных статических выпрямителей, обеспечивающих промышленные установки энергией постоянного тока. Широкое распространение электродвигателей постоянного тока, несмотря на их более высокую стоимость и сложность эксплуатации по сравнению с асинхронными двигателями, объясняется в первую очередь простыми и надежными способами регулирования частоты вращения, большими пусковыми моментами и перегрузочной способностью, чем у двигателей переменного тока. Наибольшее распространение двигатели постоянного тока получили в приводах, требующих глубокого регулирования частоты вращения (металлургическая промышленность, транспорт и т. п.). Рассмотрим устройство коллекторного электродвигателя на примере двигателя стиральной машины (рис. 1).                                                                

             Данный двигатель имеет ряд  таких основных частей, как статор (с обмоткой возбуждения), ротор, щётка (скользящий контакт, всегда крепится две щётки), тахогенератор (магнитный ротор, который крепится к торцевой части вала, а катушка тахогенератора фиксируется стопорной крышкой или кольцом) [11]. Все составные части скрепляются в единую конструкцию двумя алюминиевыми крышками, которые образуют корпус двигателя. На клеммную колодку выводятся контакты обмоток статора, щёток, тахогенератора, необходимые для подключения к электрической схеме. На вал ротора запрессован шкив, через который посредством ременной передачи приводится в движение барабан стиральной машины.

Рассмотрим устройство каждого составного узла двигателя.

Ротор (якорь) –  вращающаяся (подвижная) часть двигателя (рис. 2).

Рис. 2. Ротор (якорь) коллекторного двигателя

На стальной вал устанавливается  сердечник, который для уменьшения вихревых токов изготавливают из наборных пластин электротехнической стали. В пазы сердечника укладываются одинаковые ветви обмотки, выводы которых  прикреплены к контактным медным пластинам (ламелям), образующим коллектор ротора. На коллекторе ротора в среднем может быть 36 ламелей, располагающихся на изоляторе и разделённых между собой зазором [11].

Для обеспечения  скольжения ротора на его вал запрессовываются подшипники, опорами которых служат крышки корпуса двигателя. Также  на вал ротора запрессован шкив с  проточенными канавками для ремня, а на противоположной торцевой части  вала есть отверстие с резьбой, в  которое прикручивается магнитный  ротор тахогенератора.