Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий - Классификация электродвигателей

Глава II
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ГОРНЫХ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Электродвигатели можно классифицировать по следующим основным признакам: роду тока, напряжению, мощности, частоте вращения, режиму работы, способу охлаждения, степени защиты, форме исполнения.

1. По роду тока выпускают электродвигатели постоянного тока с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением и переменного тока — асинхронные и синхронные. Асинхронные делятся на электродвигатели с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором.
2. Для работы на постоянном токе выпускают электродвигатели, работающие при напряжении 40, 50, 80, 110, 220, 250, 440, 550, 1500 и 3000 В; для переменного тока стандартные напряжения — 127, 220, 380, 660, 1140, 6000 и 10 000 В.
3. По мощности электродвигатели делят на микродвигатели (до 1-10 кВт), мелкие (до 1 кВт), малой мощности (1—10 кВт), средние (10—100 кВт), крупные (100—1000 кВт), мощные (свыше 1000 кВт).
4. По частоте вращения электродвигатели могут быть тихоходными (до 250 об/мин), средней частоты вращения (250— 1000 об/мин) и быстроходные (1000—6000 об/мин),

5. Под режимом работы подразумевается график нагрузки электродвигателя с учетом продолжительности и порядка чередования периодов работы и пауз. Номинальным режимом работы называется такой режим, для которого электродвигатель предназначен заводом-изготовителем и который указан на его щитке. В соответствии с ГОСТ 183—74 для электродвигателей установлены следующие номинальные режимы работы: 1) продолжительный (S1); 2) кратковременный (S2); 3) повторно-кратковременный (S3); 4) повторно-кратковременный с частыми пусками (S4); 5) повторнократковременный с частыми пусками и электрическим торможением (S5); 6) перемежающийся (S6); 7) перемежающийся с частыми реверсами при электрическом торможении (S7); 8) перемежающийся с двумя или более скоростями вращения (S8).
Представленные на рис. 1 номинальные режимы работы электродвигателей и соответствующие им графики потерь и кривые нагрева показывают, что: 1) продолжительным называется режим при постоянной нагрузке в течение длительного времени. За это время превышение температуры всех частей электродвигателя при постоянной температуре охлаждающей среды достигает установившегося значения; 2) кратковременным называется режим, при котором периоды нагрузки в течение 10, 30, 60 или 9.0 мин чередуются с гораздо большими по времени периодами отключения, что позволяет температуре нагретых частей электродвигателя вновь понизиться до исходного значения; 3) повторно-кратковременным называется режим, при котором периоды работы чередуются с периодами отключения при общей продолжительности цикла, равной 10 мин. Такой режим характеризуется относительной (в %), продолжительностью включения (ПВ), определяемой по формуле
(1)
где — время работы; t0 — время остановки; гц — продолжительность цикла;
4) повторно-кратковременным с частыми пусками называется режим, при котором периоды пуска и незначительной по времени постоянной нагрузки чередуются с периодами отключения. В данном случае пусковые токи оказывают влияние на превышение температуры, но за период остановки температура понижается до исходного значения; 5) при режиме S5 периоды пуска, кратковременной постоянной нагрузки и электрического торможения чередуются с периодами отключения электродвигателя. В этом режиме как рабочие периоды, так и время остановки не настолько длительны, чтобы превышение температуры отдельных частей электродвигателя при неизменной температуре охлаждающей среды могло достигнуть установившихся значений, хотя пусковые потери и потери электрического торможения оказывают свое влияние на превышение температуры отдельных частей электродвигателя;

Рис. I. Стандартные номинальные режимы работы электродвигателей и соответствующие им графики потерь и кривые нагрева
6) перемежающимся называется режим, при котором периоды постоянной нагрузки чередуются с периодами холостого хода, причем время данных периодов незначительно.
Режимы S7 и S8 широкого распространения не получили и здесь не рассматриваются.

1. По способу охлаждения различают двигатели с естественной вентиляцией, с самовентиляцией и независимой вентиляцией. Первые не имеют каких-либо устройств для вентиляции и охлаждение происходит за счет естественной конвекции, лучеиспускания и теплопроводности. Самовентиляция может быть внутренней и наружной. При внутренней прохождение хладоагеита производится специальными приливами, отлитыми заодно с ротором, или вентилятором, установленным на валу ротора в корпусе двигателя. При наружной — вентилятор укрепляют на валу двигателя за подшипниковым щитом. У двигателей с независимой вентиляцией охладитель (газ или жидкость) подается специальным устройством — вентилятором или насосом, которые работают независимо от двигателя. Способы охлаждения электродвигателей регламентированы ГОСТ 20459—75.
2. По степени защиты от воздействия окружающей среды, согласно ГОСТ 14254—69, двигатели делят на взрывозащищенные, влагостойкие, нагревостойкие и химически стойкие, а также различают по степени защиты персонала от соприкосновения с токоведущими и движущимися частями и степени защиты от попадания твердых посторонних тел, пыли и влаги. Степень защиты обозначается буквами IP по международной системе обозначений и двумя цифрами, характеризующими степень защиты от попадания твердых тел (первая цифра) и воды (вторая цифра). Например, при полной защите персонала от соприкосновения с токоведущими или движущимися частями, находящимися внутри корпуса, защите от вредных отложений пыли и защите от брызг воды ставится обозначение IP54. Эти обозначения заменяют существовавшие ранее термины: открытый, закрытый, пылевлагонепроницаемый и т. п.

Электродвигатели, имеющие в обозначении типажа предпоследние буквы У, ХЛ или Т, предназначены для работы соответственно в умеренном, холодном или тропическом климате. Сточки зрения пригодности для работы в определенных климатических условиях установлены пять категорий исполнения электрических машин, в частности к первой категории относятся электродвигатели, предназначенные для работы на открытом воздухе. Электродвигатели, предназначенные для работы в подземных выработках шахт, относят к пятой категории и в обозначении типажа после букв У, ХЛ или Т ставят цифру 5.

1. По форме исполнения в соответствии с ГОСТ 2479- 65 машины делятся на восемь групп: Ml—М8. Группа Ml, например, объединяет машины на лапах; м² — машины без лап с фланцами на подшипниковом щите. Каждая группа содержит несколько видов машин, имеющих конструктивные различия. Наиболее широко применяются электродвигатели горизонтальные со станиной на лапах и двумя подшипниковыми щитами (М101), горизонтальные со станиной на лапах и фланцем на щите (м²01), горизонтальные со станиной без лап и большим фланцем на щите со стороны вала (м³01).

Электродвигатели можно характеризовать также по присущей им естественной механической характеристике, которая представляет собой зависимость частоты вращения от вращающего момента на валу двигателя. Естественными называют характеристики, соответствующие номинальным параметрам электродвигателя и питающей электросети.
Все механические характеристики условно делятся на три типа:
абсолютно жесткие, когда двигатель имеет постоянную частоту вращения, не зависящую от нагрузки на его валу. Такую характеристику имеют синхронные электродвигатели;
жесткие, когда частота вращения может изменяться в пределах 10% от номинальной величины при изменении нагрузки на валу электродвигателя. Такой характеристикой обладают асинхронные электродвигатели и двигатели постоянного тока с параллельным и независимым возбуждением;
мягкие, когда происходит значительное изменение частоты вращения в связи с изменением нагрузки на валу двигателя. Мягкие характеристики имеют двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением.
При изменении некоторых параметров, например напряжения, частоты сети, сопротивления в цепидвигателя, можно получить искусственные характеристики, которые необходимы в связи с технологическими особенностями производственных механизмов. Пользуясь механическими характеристиками, можно правильно выбрать необходимый электродвигатель и рассчитать передаточный механизм. Соответствие механических характеристик электродвигателя и производственного механизма создает предпосылки экономичной и длительной работы электропривода, повышает производительность и качество технологического процесса.