МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (КНИТУ-КАИ) Альметьевский филиал Кафедра Естественнонаучных дисциплин и информационных технологий Направление 09.03.03 «Прикладная информатика» Пояснительная записка к курсовому проекту (работе) по дисциплине: Устройству средств ИКТ на тему: Электродвигатель АИС Обучающийся Устюжанин К.А. (подпись, дата) Студент Руководитель 4 курса (Ф.И.О.) группы 24400 старший преподаватель Мисбахов Р.Ш. (должность) (Ф.И.О.) Альметьевск 2022 1 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (КНИТУ-КАИ) Альметьевский филиал Кафедра Естественнонаучных дисциплин и информационных технологий «Утверждаю» Зав. Кафедрой_______________ Подпись «____» ________________20__г. Задание по курсовому проектированию Студенту Устюжанин К.А 1. Тема проекта Электродвигатель аис 2. Сроки сдачи студентом законченного проекта: ________ 3. Исходные данные к проекту: Электродвигатель аис 4. Содержание расчетно-пояснительной подлежащих проработке вопросов) записки (перечень точным указанием Понятие электродвигатель аис; Принцип работы электродвигателя аис; Структура электродвигателя аис; Применение электродвигателей аис. 5. Перечень графического материала (с обязательных чертежей и графиков) Электродвигатель аис; Внутренняя схема электродвигателя аис; Схема электродвигателя аис; Инициализация и подключение; 2 Механические чертежи; 6. Дата выдачи задания ___________________________________________ Руководитель____________________________________________________ Задание принял к исполнению______________________________________ (дата и подпись студента) 3 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (КНИТУ-КАИ) Альметьевский филиал Кафедра Естественнонаучных дисциплин и информационных технологий гр.24400 Электродвигатель АИС Техническое задание Курсовой проект Разработал студент гр. 24400: Проверил доцент кафедры ЕНДиИТ: Устюжанин К. А. Мисбахов Р. Ш. . Альметьевск 2022 4 1. Наименование, область применения и назначение изделия Обозначение разработки – Электродвигатель аис. Область применения – Приводы в различных механизмах. Назначение изделия – Использование их в качестве привода для различных механизмов и оборудования. 2. Основание для разработки Основанием для разработки является задание проектирование, утвержденное кафедрой ЕНДиИТ. 3. на курсовое Исполнители Исполнитель: студент Устюжанин К. А., гр. 24400. 4. Источники разработки Источниками разработки являются: техническое задание; материалы информационных исследований по данному вопросу; научно-технические разработки в области создания автоматизированных средств измерений геометрических параметров деталей; материалы курсовой работы по дисциплине. 5. Сроки выполнения Начало работы над проектом 13.10.2023, окончание 22.12.2023. 6. Цель разработки Провести анализ электродвигателя аис 7. Основные требования к изделию Состав изделия и требования к конструктивному устройству. Технические характеристики. Показатели надежности. 5 Требования по технологичности. Требования по безопасности. Эстетические и эргономические требования. Требования к патентной чистоте. Требования к метрологическому обеспечению. Требования к исходным материалам. Требования эксплуатации. Требования к маркировке и упаковке. Требования к транспортабельности и хранению. 8. Этапы выполнения работы Работа должна быть выполнена в 4 этапа: Этап 1. Принципы работы электродвигатель аис Этап 2. Разработать схему электродвигатель аис Этап 3. Изучить структуру электродвигатель аис Этап 4. Область применения электродвигатель аис 9. Срок – 13.10.2023 Срок – 17.10.2023 Срок – 10.11.2023 Срок – 20.12.2023 Порядок приемки работы Материалы, по мере выполнения этапов, должны быть представлены руководителю курсового проекта. По результатам рассмотрения материалов руководителем принимается решение о дальнейшей работе над проектом. Для приемки работы в целом исполнитель представляет: техническое задание; материалы технического проекта; рабочую конструкторскую документацию. 6 Содержание Введение ....................................................................................................................................................................... 8 Глава 1. Описание и анализ устройства .................................................................................................................... 9 Глава 2. Техническая часть ....................................................................................................................................... 12 2.1. Конфигурация ......................................................................................... 12 2.2. Технические параметры........................................................................ 13 2.3. Принцип действия .................................................................................. 15 Глава 3. Устройство аис электродвигателя ............................................................................................................. 17 3.1. Схемы устройства................................................................................... 17 3.2. Подключение ........................................................................................... 18 Заключение ................................................................................................................................................................ 20 Список литературы ................................................................................................................................................... 21 7 Введение Электродвигатели серии АИС представляют собой асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, которые широко используются в различных отраслях промышленности. Они применяются для привода насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров, строительных машин и другого оборудования. Благодаря своей надежности, простоте конструкции и экономичности, эти двигатели стали одним из самых распространенных типов электроприводов в мире. В рамках этой темы вы можете рассмотреть следующие вопросы: Описание электродвигателей серии АИС, их основные характеристики и преимущества использования. Применение электродвигателей АИС в различных отраслях промышленности, таких как производство, строительство, сельское хозяйство и т.д. Расчет и выбор электродвигателя для конкретного механизма или оборудования, учитывая его мощность, напряжение, частоту вращения и другие параметры. Обеспечение надежной работы электродвигателей АИС, включая техническое обслуживание, диагностику и ремонт. Экологические аспекты использования электродвигателей, такие как снижение энергопотребления и выбросов вредных веществ. 8 Глава 1. Описание и анализ устройства Асинхронные электрические двигатели — наиболее распространенные электрические машины. Они являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. В настоящее время асинхронные электродвигатели потребляют около половины всей вырабатываемой в мире электроэнергии и находят широкое применение в качестве электропривода подавляющего большинства механизмов. Это объясняется простотой конструкции, надежностью и высоким значением КПД этих электрических машин. В зависимости от рода тока электроустановки, в которой должна работать электрическая машина, они делятся на машины постоянного и переменного тока. Машины переменного тока могут быть как однофазными, так и много фазными. Наиболее широкое применение нашли трехфазные асинхронные электрические двигатели. В настоящее время асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электрическими машинами. Они потребляют около 50% электроэнергии, вырабатываемой электростанциями страны. Такое широкое распространение асинхронные электродвигатели получили из-за своей конструктивной простоты, низкой стоимости, высокой эксплуатационной надежности. Они имеют относительно высокий КПД: при мощностях более 1кВт КПД=0,7:0,95 и только в микродвигателях он снижается до 0,2-0,65. Наряду с большими достоинствами потребление асинхронные двигатели имеют и некоторые недостатки: из сети реактивного тока, необходимого для создания магнитного потока, в результате чего асинхронные двигатели работают с соs =1. Кроме того, по возможностям регулировать частоту вращения они уступают двигателям постоянного тока. 9 Появление трехфазных асинхронных двигателей связано с именем М.О.Доливо-Добровольского. Эти двигатели были изобретены им в 1889г. В зависимости от типа обмотки ротора различают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым или с фазным ротором. В данном курсовом проекте мы будем рассматривать асинхронных электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Так как они являются наиболее подходящим электроприводом для небольших насосов Они значительно дешевле электродвигателей всех других типов и, что очень существенно, обслуживание их гораздо проще. Пуск этих электродвигателей — прямой асинхронный, при этом не требуется каких-либо дополнительных устройств, что дает возможность значительно упростить схему автоматического управления агрегатами. Рисунок 1 – Электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Асинхронный электродвигатель состоит из статора, ротора и корпуса. Статор - это неподвижная часть двигателя, на которой располагаются обмотки. Ротор - это вращающаяся часть двигателя, которая приводится во вращение магнитным полем, создаваемым обмотками статора. Корпус электродвигателя 10 служит для защиты его внутренних частей от внешних воздействий и для крепления двигателя к рабочей машине. Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, создаваемого обмотками статора, с токами, индуцированными этим полем в проводниках ротора. В результате этого взаимодействия возникает вращающий момент, который приводит ротор во вращение. Асинхронные электродвигатели имеют ряд преимуществ перед другими типами электродвигателей, таких как простота конструкции, надежность, низкая стоимость и высокая эффективность. Однако они также имеют и недостатки, такие как низкий коэффициент мощности и большие пусковые токи. 11 Глава 2. Техническая часть 2.1. Конфигурация Асинхронный электродвигатель может быть сконфигурирован различными способами, чтобы удовлетворить различные требования к мощности, скорости, моменту и другим параметрам. Некоторые из наиболее распространенных конфигураций включают: Однофазные электродвигатели: Эти двигатели имеют одну обмотку статора и обычно используются в бытовых приборах и небольших инструментах. Двухфазные электродвигатели: Они имеют две обмотки статора, сдвинутые на 90 градусов друг относительно друга, что позволяет управлять скоростью вращения ротора. Трехфазные электродвигатели: Это электродвигателей, используемых распространенный тип промышленности, поскольку они обеспечивают наиболее в высокую эффективность и мощность. Многофазные электродвигатели: Они имеют более трех обмоток статора и используются для специальных применений, таких как высокоскоростные приводы. Электродвигатели с переменным числом полюсов: Эти двигатели могут изменять число полюсов в зависимости от требуемой скорости вращения, что позволяет оптимизировать использование энергии. Каждая конфигурация имеет свои преимущества и недостатки, и выбор зависит от конкретного применения и требований к двигателю. 12 2.2. Технические параметры Асинхронные электродвигатели АИР 56 А2 (ранее выпускались двигатели 4А, 4АМ) с короткозамкнутым ротором, благодаря простоте конструкции, ремонтопригодности, отсутствию невысокой подвижных цене по контактов, сравнению с высокой другими электрическими двигателями применяются практически во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства. Они используются для привода вентиляционного оборудования, насосов, компрессорных установок, станков, эскалаторов и многих других машин. Рисунок 2 – Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР 56 А2. 13 Таблица № 1 – Технические параметры асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором АИР 56 А2 Электродвигатель АИР 56 А2 Мощность, кВт Оборот/минуту 0,18 2700 Ток при 380 В, А КПД,% 0,55 65 Коэф. мощности Iп/Iн 0,77 5 Мп/Мн 2.2 Мmax/Мн 2.2 Момент инерции,кгм2 Масса,кг 0,00042 3,5 Расшифровка условного обозначения - электродвигатель АИР 56 А2: - "А" - асинхронный двигатель; - "И" – Интерэлектро; - "Р" - привязка мощностей к установочным размерам; - 56 - высота оси вращения (габарит); - А - установочный размер по длине станины; - 2 - число полюсов. 14 2.3. Принцип действия Принцип действия асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии индуктированного тока ротора с магнитным потоком статора. При включении обмотки трехфазного двигателя под напряжение источника трехфазного переменного тока внутри расточки статора образуется вращающееся магнитное поле, частота вращения которого равна Силовые линии вращающегося магнитного поля пересекают стержни короткозамкнутой обмотки ротора, и в них индуктируется ЭДС, которая вызывает появление тока и магнитного потока в роторе двигателя. Взаимодействие магнитного поля статора с магнитным потоком ротора создает механический вращающий момент, под действием которого ротор начинает вращаться. Частота вращения ротора несколько меньше частоты вращения магнитного поля. Поэтому двигатель называется асинхронным. Для включения двигателя в сеть его статорные обмотки должны быть соединены в "звезду" или "треугольник". Для включения двигателя по схеме «треугольник» нужно начало первой обмотки соединить с концом второй, начало второй обмотки - с концом третьей и начало третьей - с концом первой. Места соединения обмоток подключают к трем фазам сети. 15 а) б) Рисунок 3 – Варианты подключения электродвигателя в сеть. а) треугольник б) звезда Чтобы двигатель включить в сеть по схеме «звезда», нужно все концы обмоток соединить электрически в одну точку, а все начала обмоток присоединить к фазам сети. Схемы включения всегда приводятся на обратной стороне крышки, закрывающей коробку выводов электродвигателя. Для изменения направления электродвигателя независимо от достаточно вращения поменять трехфазного асинхронного местами две любых фазы схемы включения электродвигателя. изменения направления вращения двигателя сети Для быстрого применяют реверсивные рубильники, пакетные выключатели или реверсивные магнитные пускатели. На каждом электрическом двигателе должен быть технический паспорт в виде металлической пластинки, укрепленной на его корпусе. В паспорте трехфазного асинхронного электродвигателя приводятся его основные технические данные, тип электродвигателя, заводской номер, соответствие стандартам, номинальные: напряжение, ток, мощность, частота вращения, коэффициент мощности, коэффициент полезного действия, масса. 16 Глава 3. Устройство аис электродвигателя 3.1. Схемы устройства Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором состоит из корпуса , неподвижного статора , вращающего ротора и двух подшипниковых щитов с подшипниками качения или скольжения, расположенными в центре щитов. Статор двигателя состоит из сердечника и трехфазной обмотки . Корпус изготовляется из чугуна или из алюминиевых сплавов. Сердечник статора набирается из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,3 или 0,5 мм, изолированных друг от друга покраской лаком для уменьшения потерь на вихревые токи. На внутренней поверхности сердечника имеются открытые пазы для укладки в них трехфазной обмотки, выполненной из изолированного провода. Оси обмоток расположены симметрично под углом 120° друг к другу. Рисунок 4 Схема аис электродвигателя 17 Ротор асинхронного электродвигателя состоит из вала, опирающегося на подшипники, сердечника и обмотки. Сердечник ротора набирается из штампованных листов электротехнической стали. На внешней поверхности сердечника имеются пазы, в которых размещаются медные или алюминиевые стержни обмотки ротора без изоляции. Концы стержней путем сварки или литья под давлением соединяются с кольцами. В результате получается короткозамкнутая обмотка ротора, напоминающая беличье колесо. Для подключения обмоток статора к трехфазной сети они могут быть соединены звездой или треугольником, что дает возможность включать двигатель в сеть с двумя разными линейными напряжениями. Например, двигатель может работать от сети с напряжением 220 и 127в. На щитах машины указаны оба напряжения сети, на которые рассчитан двигатель, то есть 220/127 В или 380/220 В. Для более низких напряжений, указанных на щитке, обмотка статора соединяется треугольником, для более высоких – звездой. При соединении обмотки статора треугольником на щитке машины верхние зажимы объединяют перемычками с нижними, а каждую пару соединенную вместе зажимов подключают к линейным проводам трехфазной сети. Для включения звездой три нижних зажима на щитке соединяют перемычками в общую точку, а верхние подключают к линейным проводам трехфазной сети. 3.2. Подключение Подключите двигатель по одной из возможных схем. Обязательно определите правильную схему подключения двигателя, которую вы используете. Если у вас возникли проблемы с определением правильной схемы подключения вашего двигателя, обратитесь за помощью в службу технической поддержки ООО «НТЦ Приводная Техника». При использовании 18 двигателей переменного тока с преобразователями частоты убедитесь, что максимальная скорость вращения двигателей не превышена. Рисунок 5 Схема подключения двигателя АИС 19 Заключение В данной курсовой работе был спроектирован электродвигатель. Были выработаны навыки проектирования без заранее заданной схемы, поиска оптимальных решений на основе анализа существующих аналогов, обучение навыкам проработки различных вариантов построения проектируемого устройства, расчёта и экспериментального исследования его основных параметров. В результате выполнения данной курсовой работы были получены следующие результаты: 1. Были произведен анализ существующих решений и выявлен наиболее подходящий вариант электродвигателя с учетом требований технического задания. 2. Был выполнен анализ протоков работы устройства. 3. Была выполнена практическая работы с целью анализа и изучения устройства при помощи специальной утилиты управления устройством электродвигателя серии АИС. 4. Были разобраны варианты подключения устройства. 20 Список литературы 1. М.М. Кацман – « Справочник по электрическим машинам». 2. Б.Ф. Токарев – « Электрические машины». 3. Н.Н. Гусев, Б.Н. Мельцер – «Устройство и монтаж электрооборудования» 4. В.И. Дьяков – «Типовые расчеты по электрооборудованию». 5. Е.В. Китаев – «Электротехника с основами промышленной электронники». 6. https://privod.ru/upload/files/Инструкция%20на%20АИС.pdf? ysclid=lty81855hx203677340 21
