Эксплуатация электродвигателей

Крупные асинхронные  электродвигатели взрывозащищенного  исполнения.

Номенклатура крупных  асинхронных взрывозащищенных электродвигателей  постоянно обновляется и расширяется, новые серии двигателей отличают более высокие технические характеристики и целый ряд конструктивных решений, направленных на повышение надежности и удобства эксплуатации.

Взамен двигателей ВАО2-450, ВАО2-560 и ВАО2-630 в настоящее  время освоено промышленное производство новых серий –ВАО3-710,ВАО3-800, ВАО4-450, ВАО4-560 и ВАО4-630. Отрезки серии ВАО4-450 и ВАО4-560 дополнены исполнениями двигателей с частотой вращения 3000 об/мин.

Электродвигатели  серии ВАО4 полностью взаимозаменяемы по установочно-присоединительным размерам с двигателями серии ВАО2. В конструкции электродвигателей серии ВАО4 применены как зарекомендовавшие себя традиционные, так и новые конструктивные решения, дающие ряд преимуществ относительно других производителей аналогичной продукции:

* литая алюминиевая  короткозамкнутая обмотка ротора, позволяющая обеспечить оптимальные  форму и размеры паза и, как  следствие, увеличенный пусковой  момент электродвигателей при  относительно небольших величинах  кратности пусковых токов; 

* технология вакуум-нагнетательной пропитки (HPI) обмоток эпоксидным компаундом, являющимся основой изоляции "Монолит-2", высокая надежность которой признана во всем мире;

* изоляционные материалы  класса нагревостойкости F, включая изоленты новейших разработок типа "Элмикапор" производства АО ХК "ЭЛИНАР" (Россия), а также ведущих мировых производителей: Von Roll Isola (Швейцария) и Isovolta (Австрия);

* подшипники повышенной  надежности производства фирмы  SKF (Швеция) в стандартном варианте  для двигателей с частотой  вращения ротора 3000 об/мин и для любых других типоразмеров серии по заказу потребителя;

* динамическая балансировка  ротора и наружного вентилятора,  обеспечивающая пониженные значения  уровней вибрации, шума и увеличение  срока эксплуатации;

* оребренная конструкция корпуса статора повышенной механической жесткости, с обработкой мест посадки пакета статора и подшипниковых щитов с одной установки на специальных расточных станках;

* новая конструкция  системы вентиляции. Внутренний  вентилятор новой конструкции  установлен за зоной расположения  лобовых частей обмотки, что  значительно повышает надежность;

* конструкция коробки  выводов с использованием цельной  изоляционной панели;

* устройства контроля  температуры подшипников нового  типа с возможностью дистанционной  передачи сигналов аварийного  предупреждения и управления  отключением электродвигателя в  аварийных режимах; 

* пазовые клинья  из специального магнитного материала,  а также лакировка листов пакета  статора, обеспечивающие снижение  потерь и увеличение энергетических  параметров.

Режим работы двигателя  продолжительный S1 от сети переменного  частотой 50Гц.

Исполнение по взрывозащите:

1ExdIIBT4(ExdIIBT4).

Вид климатического исполнения:

У1; УХЛ1.

Конструктивное исполнение по способу монтажа:

IM 4011.

Степень защиты:

корпуса и коробки  выводов - IP 54; кожуха наружного вентилятора - IP 20.

Способ охлаждения: ICA 0151.

Структура условного  обозначения:

ВАОВ взрывозащищенный асинхронный обдуваемый вертикальный 3, 4 номер серии 450, 560, 630, 710, 800 условная высота оси вращения S, M, L, LA, LB условная длина станины 4, 6 число полюсов 

Типоразмер Напря-

жение,

В Мощ-

ность,

кВт Частота 

вращения (синхр.),

об/мин КПД,

% COSj Масса,

кг ВАОВ3-710 M4 6000 1250 1500 96,0 0,9 8 000 ВАОВ3-710 L4 10000 1250 95,9 9 100 ВАОВ3-800 M4 6000 2000 96,6 10 000 ВАОВ3-800 L4 10000 2000 96,2 11 300 ВАОВ3-710 LA6 6000 1250 1000 95,8 0,86 9500 ВАОВ3-710 LB6 10000 1250 95,7 10200 ВАОВ3-800 LA6 6000 2000 96,4 11200 ВАОВ3-800 LB6 10000 2000 96,0 12500

2.1.2 Синхронные электродвигатели 

Схема синхронной машины показана на рисунке. Синхронная машина отличается от асинхронной тем, что ток в обмотке ротора появляется не при вращении ее в магнитном поле статора, а подводится к ней от постороннего источника постоянного тока. Статор синхронной машины выполнен так же, как и асинхронной, и на нем обычно расположена трехфазная обмотка. Обмотка ротора образует магнитную систему с тем же числом полюсов 2р, что и у статора. Она создает магнитный поток возбуждения и называется обмоткой возбуждения. Вращающаяся обмотка ротора соединяется с внешней

цепью источника постоянного  тока с помощью контактных колец  и щеток. При вращении ротора с  частотой n2 его магнитное поле возбуждения  наводит в статоре ЭДС Е1( частота которой

При подсоединении  обмотки статора к нагрузке протекающий  по ней ток будет создавать  магнитный поток, частота вращения которого

Из сравнения этих выражений видно, что n, = пг, т. е. магнитные поля статора и ротора вращаются с одинаковой частотой, поэтому такие машины называются синхронными.

Результирующий магнитный  поток создается совместным действием  обмоток возбуждения и статора  и вращается с той же частотой, что и ротор.

Обмотка якоря в  синхронной машине — обмотка, в которой  индуцируется ЭДС и к которой  присоединяется нагрузка.

Индуктор в синхронной машине — часть машины, на которой  расположена обмотка возбуждения.

В схеме на рисунке  статор является якорем, а ротор  -индуктором, но может быть и обращенная схема, в которой статор — индуктор и ротор — якорь.

Синхронная машина может работать генератором или  двигателем.

В машине с неподвижным  якорем применяются две разновидности  ротора: явнополюсный ротор имеет явно выраженные полюсы, неявнополюсный ротор не имеет явно выраженных полюсов.

Постоянный ток  в обмотку возбуждения синхронной машины может подаваться от специального генератора постоянного тока, установленного на валу машины и называемого возбудителем, или от сети через полупроводниковый  выпрямитель.

Наибольшее распространение  получил генераторный режим работы синхронных машин, и почти вся  электроэнергия вырабатывается синхронными  генераторами.

Синхронные двигатели  применяются при мощности более 600 кВт и до 1 кВт как микродвигатели.

Синхронные генераторы на напряжение до 1000 В применяются в агрегатах для автономных систем электроснабжения. Данные некоторых таких генераторов приведены в табл. 2.42. Агрегаты с этими генераторами могут быть стационарными и передвижными. Большинство агрегатов применяются с дизель-ными двигателями, но приводом их могут быть газовые турбины, электродвигатели и бензиновые двигатели

Машины постоянного  тока

Схема машины постоянного  тока показана на рисунке Обмотка  якоря 2 расположена на роторе и представляет собой замкнутую многофазную  обмотку, подключенную к коллектору, состоящему из коллекторных пластин 3, изолированных друг от друга, и щеток А и В. Коллектор связывает обмотку якоря с внешней цепью нагрузки при работе машины генератором или с сетью питания при работе двигателем. Обмотка возбуждения располагается на полюсах статора и присоединяется к независимому источнику постоянного тока или к якорю. Магнитный поток возбуждения Фй этой обмотки неподвижен в пространстве.

Схема машины постоянного  тока:

/ — обмотка возбуждения, 2 — обмотка якоря, 3 — пластины  коллектора, А, В — щетки, Фв — магнитный поток возбуждения.

При вращении обмотки  якоря в неподвижном магнитном  поле в ней индуцируется ЭДС с  частотой

Коллектор осуществляет согласование частоты /2 с частотой сети постоянного тока /, = 0, т. е. преобразует  переменную ЭДС, индуцированную в обмотке  якоря, в постоянную ЭДС между  щетками А и В коллектора, и во внешней цепи протекает постоянный ток.

При холостом ходе машины магнитный поток создается только обмоткой возбуждения. При работе машины под нагрузкой обмотка якоря  создает свой магнитный поток.

Реакция якоря машины постоянного тока — воздействие  магнитного поля якоря на магнитное  поле машины. В результате реакции  якоря магнитное поле машины искажается, что ведет к искрению под щетками. Кроме того, под действием реакции  якоря магнитный поток машины при насыщенной магнитной цепи уменьшается, что приводит к уменьшению ЭДС  по сравнению с ее значением при  холостом ходе.

Для исключения этого  явления делают некоторые изменения  в конструкции машины, но действенной  мерой является применение компенсационной  обмотки, которая располагается  в пазах главных полюсов и  включается последовательно в цепь якоря таким образом, чтобы ее намагничивающая сила была направлена встречно с намагничивающей силой  якоря и компенсировала ее действие. Компенсационная обмотка применяется  в машинах средней и большой  мощности

Генераторы постоянного  тока

Свойства генераторов  зависят от способа питания их обмоток возбуждения, и в зависимости  от этого они подразделяются на группы:

1 — генераторы  с независимым возбуждением, обмотка  возбуждения которых получает  питание от независимого источника  — рисунок 

Рисунок.

Схема генератора независимого возбуждения:

Е — ЭДС генератора, U — напряжение на зажимах генератора, Iа, Iв, Ic — токи в цепях якоря, возбуждения и нагрузки, Rнагр— сопротивление нагрузки,

rрв — сопротивление регулирующего реостата в цепи возбуждения.

2 — генераторы  с параллельным возбуждением, обмотка  возбуждения которых присоединяется  параллельно обмотке якоря —  рис. 2.27;

3 — генераторы  с последовательным возбуждением, обмотка возбуждения которых  включается последовательно с  обмоткой якоря — рис. 2.28;

4 — генераторы  со смешанным возбуждением, у  которых применяются обмотки  параллельная и последовательная  — рис. 2.29.

1 Схема генератора  с 2 Схема генератора 3 Схема генератора  cо

параллельным c последовательным со смешанным

возбуждением возбуждением. возбуждением.

Двигатели постоянного  тока

Свойства двигателей, как и генераторов, различаются  в зависимости от способа включения  обмотки возбуждения. Применяются  двигатели с последовательным возбуждением —, с параллельным возбуждением, со смешанным возбуждением.

Новым поколением двигателей постоянного тока являются двигатели  серии 4П. Они различаются:

1 — по регулировочным  свойствам — с нормальным регулированием  частоты вращения — до 1 : 5, и с широким регулированием — до 1: 1000;

Схема двигателя с  последовательным возбуждением:

rв — сопротивление регулирующего реостата в цепи последовательного возбуждения.

Схема двигателя с  парал- Схема двигателя

лельным возбуждением со смешанным возбуждением

rв — сопротивление регулирующего реостата в цепи возбуждения Ib1,Ib2 — токи в параллельной и последовательной цепях возбуждения.

2 — по типу конструкции:  закрытые со степенью защиты 1Р44; защищенные со степенью защиты 1Р23;

3 — по условиям  эксплуатации:

нормальным, соответствующим  значениям климатических факторов внешней среды УХЛ4 и в части воздействия механических факторов внешней среды — группе М1;

тяжелым условиям эксплуатации (УХЛЗ и М8), соответствующим работе во вспомогательных механизмах металлургического  производства и др.

Для большинства двигателей номинальное напряжение — 110 и 220 В, диапазон частот вращения — 750...4000 об/мин.

Разновидности двигателей серии 4П показаны в таблице 

Исполнение Тип  Высота оси вращения, мм Номинальный  вращающий момент, Н • м Диапазон Рн,кВт Способ охлаждения Степень защиты Закрытые обдуваемые с нормальным регулированием 4ПО 80 2,3 3,5 4,7 0,18...1,1 1С0141 1Р44 100 5,6 7,1 9,5 0,37. ..3 112 14 19 1,5.. .5,5 132 25 35   160 47   Закрытые с естественным охлаждением 4ПБ 80 1,2 1,6 2,4 0,14.. .0,75 1С0041 100 3,5 4,7 5,6 0,25.. .1,8 112 7,1 9,5 0,5...2,2 132 14 19   160 25 35   Широкорегулируемые с принудительной вентиляцией 4ПФ 112 53 71 2.. .4 1С05 1С06 1Р23 132 95 118 140 4.25...15 160 190 236 280 11,15 180 355 475 17, 20, 45 200 560 710 55...110 225 850 1000 50... 160 250 1250 1500 90. ..250 1С06 280 1700 2120