Глава 4
Выбор электродвигателей. Способы соединений электродвигателей с приводимым механизмом
Типы и исполнения электродвигателей
Тип и конструктивное исполнение выбираемого электродвигателя определяются условиями окружающей среды и требованиями, предъявляемыми приводимым механизмом к механическим характеристикам электродвигателя. По условиям окружающей среды выбирают степень защиты оболочки от попадания внутрь электродвигателя посторонних твердых тел и пыли, а также воды, нефти и других жидкостей; во взрывоопасных зонах выбирают уровень и вид взрывозащиты. По условиям требований к механическим характеристикам выбирают электродвигатели переменного или постоянного тока и способ пуска — прямой или с сопротивлением в цепи ротора.
Для привода общепромышленных механизмов в сетях напряжением 380 и 660 В переменного тока применяют обдуваемые асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором общего назначения серий 4А и А02 и взрывозащищенные серий В и ВАО.
Электродвигатели 4А общего назначения (рис. 12, а) изготовляют на напряжение 380/660 В, закрытые, обдуваемые, в оболочке со степенью защиты 1Р44 и защищенные 4АН, в оболочке со степенью защиты 1Р23, с частотой вращения 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин. Двигатели 4А изготовляют мощностью от 0,12 до 315 кВт, двигатели 4АН — мощностью от 15 до 400 кВт.
Рис. 12. Электродвигатели на напряжение 380/660 В
Электродвигатели А02 общего назначения (заменяются двигателями серии 4А) изготовляют на напряжение 380/660 В с частотой вращения 3000, 1500, 750 и 600 об/мин мощностью от 0,4 до 100 кВт. Эти двигатели пригодны для работы в нормальных, сырых и пыльных средах.
Электродвигатели 4А и А02 рассчитаны на пуск от полного напряжения сети. Для сетей, мощность которых не допускает прямого пуска от полного напряжения, изготовляют двигатели тех же серий с фазным ротором, пускаемые с помощью сопротивлений в роторе. Кроме основного исполнения эти двигатели имеют ряд модификаций — с повышенным пусковым моментом, с повышенным скольжением, с встроенным электромагнитным тормозом, многоскоростные, с встроенной температурной защитой, химически стойкие и др.
Электродвигатели серии В взрывозащищенные, во взрывонепроницаемой оболочке, с маркировкой ВЗТ4-В изготовляют на напряжение 380/660 В, с частотой вращения 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин, мощностью от 0,42 до 110 кВт. Эти двигатели предназначены для работы во взрывоопасных зонах всех классов, с наличием взрывоопасных смесей категорий и групп до 3Т4 и 4Т5. Конструкция этих двигателей по сравнению с конструкцией аналогичных двигателей серии ВАО обеспечивает повышенную взрывобезопасность, более надежную работу и более низкий уровень вибрации и шума.
Электродвигатели ВАО (заменяются двигателями серии В) взрывозащищенные, во взрывонепроницаемой оболочке, с маркировкой ВЗТ4-В изготовляют на напряжение 380/660 В, с частотой вращения 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин, мощностью от 0,4 до 320 кВт (рис. 12, б).
Основное исполнение электродвигателей серии В и ВАО предназначено для работы в режиме продолжительной неизменной нагрузки (привод насосов, компрессоров, вентиляторов и других аналогичных механизмов). Кроме основного исполнения изготовляют двигатели для работы в режимах кратковременной и повторно-кратко- временной нагрузки (привод задвижек на трубопроводах, грузоподъемных машин), а также двигатели с фазным ротором. Все исполнения короткозамкнутых электродвигателей допускают прямой пуск от полного напряжения сети.
Рис. 13. Схемы вентиляции продуваемых электродвигателей
Отличительной особенностью взрывонепроницаемых электродвигателей серий В и ВАО является их вводное устройство, которое допускает ввод в электродвигатель гибкого кабеля с резиновой оболочкой, бронированного кабеля с бумажной изоляцией с сухой заделкой и с заливкой кабельной массой, а также ввод изолированных проводов в стальной трубе.
Для привода мощных центробежных насосов, компрессоров и других быстроходных механизмов применяют асинхронные и синхронные электродвигатели на напряжения 6000 и 10000 В: общего назначения — продуваемые серий АТД2 и СТД и взрывозащищенные — продуваемые под избыточным давлением серий СТДП, АТД2 и во взрывонепроницаемой оболочке серий АТД2 и ВАО.
Продуваемые электродвигатели изготовляют для работы с разомкнутым или с замкнутым циклом вентиляции. При разомкнутом цикле вентиляции (рис. 13, а) свежий воздух для продувания подается в электродвигатель 1 снаружи через фундаментную яму или непосредственно в оболочку вентилятором, насаженным на вал электродвигателя или установленным в воздуховоде 2, а отработавший (нагретый) воздух выбрасывается за пределы взрывоопасной зоны через воздуховод 4. При замкнутом цикле вентиляции отработавший воздух не выбрасывается наружу, а пропускается через водяные (трубчатые) воздухоохладители 5, установленные в фундаментной яме (рис. 13, б и 13, в), и снова поступает в оболочку электродвигателя для его охлаждения. У взрывозащищенных электродвигателей, продуваемых чистым воздухом под избыточным давлением, внутри оболочки поддерживается давление, избыточное по отношению к атмосферному. Наличие такого избыточного давления препятствует проникновению извне к нагретым частям машины, находящимся внутри оболочки, окружающих взрывоопасных смесей. Избыточное давление у машин с разомкнутым циклом вентиляции регулируется заслонкой 3 (см. рис. 13, а), установленной в воздуховоде 4 отработавшего воздуха; у машин с замкнутым циклом вентиляции — соответственно выбранным напором вентилятора 6 (см. рис. 13, в). Для контроля за наличием избыточного давления в оболочке электродвигателя устанавливают датчики реле напора.
Во избежание возникновения взрыва от случайно попавших в оболочку электродвигателя окружающих взрывоопасных смесей электродвигатели перед пуском продувают внешним вентилятором чистым воздухом.
Рис. 14. Электродвигатель АТД2, продуваемый под избыточным давлением:
а— с разомкнутым циклом вентиляции; б — с замкнутым циклом вентиляции; 1, 3 — отверстия для подачи чистого воздуха; 2 — отверстие для выброса отработавшего воздуха; 4, 5 — трубы соответственно для подачи охлаждающей воды и сброса нагретой воды, 6 — встроенные водяные воздухоохладители
У электродвигателей с разомкнутым циклом вентиляции продуваемый воздух выбрасывается наружу через воздуховоды отработавшего воздуха. У электродвигателей с замкнутым циклом вентиляции для этой цели в оболочке предусмотрено отверстие, закрытое электромагнитным или механическим клапаном. Перед подачей на двигатель напряжения клапан подымают и открывают отверстие, находящийся в оболочке электродвигателя воздух продувается вентилятором наружу, после чего клапан опускается и плотно закрывает отверстие, и электродвигатель автоматически включается в работу.
Электродвигатели АТД2 асинхронные, с короткозамкнутым ротором, общего назначения, продуваемые, изготовляют с частотой вращения 3000 об/мин, на напряжение 6000 В, мощностью от 315 до 5000 кВт и на 10 000 В мощностью от 500 до 5000 кВт.
Двигатели выпускают с замкнутым циклом вентиляции в исполнении 2АЗМ и 2АЗЛ, и с разомкнутым циклом вентиляции в исполнении 2АРМ и 2АРЛ (последние буквы в обозначении исполнения «М» и «Л» означают, что двигатель с нормальным или пониженным пусковым моментом). Пуск прямой, от полного напряжения сети. Двигатели мощностью до 1600 кВт изготовляют как с разомкнутым циклом вентиляции, так и с замкнутым циклом; большой мощности — только с замкнутым циклом. При разомкнутом цикле вентиляции воздух забирается вентилятором из окружающей среды через окна в щитах по торцам двигателя. Подогретый (отработавший) воздух выбрасывается через окна в средней части корпуса. Двигатели с замкнутым циклом выполнены с водяными воздухоохладителями, состоящими из трубок, встроенных в корпус статора, по которым циркулирует охлаждающая нагретый воздух вода. Воздухоохладители расположены на фундаментной плите в вертикальном положении по одну и другую стороны лобовых частей обмотки статора (рис. 14).
Электродвигатели СТД синхронные, общего назначения, продуваемые, изготовляют на напряжения 6000 и 10 000 В, с частотой вращения 3000 об/мин, мощностью от 630 до 12 500 кВт. Двигатели мощностью до 5000 кВт выпускаются с разомкнутым или замкнутым циклом вентиляции, большей мощности — только с замкнутым циклом вентиляции. Двигатели допускают пуск от полного напряжения сети, если маховой момент механизма не превышает задаваемых каталогом значений. Если маховой момент окажется больше заданного значения, пуск осуществляется при пониженном напряжении через реактор или автотрансформатор. Возбуждение двигателей осуществляется от бесщеточных, тиристорных или электромашинных возбудительных устройств (БВУ, ТВУ и ТВ). При пуске и остановке двигателей с возбуждением от тиристорных или электромашинных возбудительных устройств применяют пусковые (гасительные) сопротивления (резисторы) из ящиков серии ЯС.
Электродвигатели АТД2 асинхронные, с короткозамкнутым ротором, взрывозащищенные, продуваемые под избыточным давлением, с маркировкой В4Т5-П изготовляют с частотой вращения 3000 об/мин, на напряжение 6000 В, мощностью от 500 до 5000 кВт. Пуск прямой, от полного напряжения сети. Двигатели выпускают с замкнутой системой вентиляции в исполнении 2АЗМП и 2АЗЛП и с разомкнутой системой вентиляции — 2АРМП и 2АРЛП (последняя буква «П» в обозначении исполнения означает, что двигатель продувается под избыточным давлением). У двигателей с замкнутой системой вентиляции на кожухе корпуса статора предусмотрен патрубок для отвода воздуха при продувке перед пуском. У двигателей с разомкнутой системой вентиляции предусмотрен фланец для присоединения воздуховода, отводящего отработавший (нагретый) воздух. На корпусе двигателей предусмотрены фланцы для присоединения воздуховодов избыточного давления и штуцер для подключения датчиков реле напора. Двигатели с замкнутой системой вентиляции выполнены с водяным воздухоохладителем. В двигателе с разомкнутым циклом вентиляции забор чистого воздуха и выброс отработавшего должен осуществляться вне взрывоопасной зоны. Избыточное давление воздуха создается внешним вентилятором.
Электродвигатели СТДП синхронные, взрывозащищенные, продуваемые под избыточным давлением, с маркировкой В4Т5-П изготовляют с частотой вращения 3000 об/мин, на напряжения 6000 и 10 000 В, мощностью от 630 до 12 500 кВт. Охлаждение двигателя воздушное, по замкнутому циклу вентиляции. Для охлаждения нагретого воздуха используются водяные воздухоохладители, установленные по бокам статора вдоль его оси. Циркуляция охлаждающего воздуха осуществляется внутренними вентиляторами, укрепленными по одну и другую стороны бочки ротора. Возбуждение двигателей осуществляется от продуваемых бесщеточных возбудительных устройств БВУП. Пуск прямой, от полного напряжения сети при разгруженном приводимом механизме. Двигатель и возбудитель перед пуском продуваются чистым воздухом. Для открытия и закрытия продувочного отверстия каждый двигатель оборудован встроенным механическим клапаном продувки.
Электродвигатели СДКМ2 синхронные, взрывозащищенные, продуваемые под избыточным давлением, с маркировкой В4Т5-П, на напряжение 6000 В, с частотой вращения 500 об/мин предназначены для привода компрессоров аммиачных компрессорных станций. Исполнение горизонтальное, консольное (ротор двигателя насаживается на консольный конец вала). Пуск асинхронный, от полного напряжения сети, с разгруженным компрессором. Мощность двигателей от 315 до 800 кВт.
Возбуждение от комплектных возбудительных устройств ТВУ. Для обеспечения взрывобезопасности контактные кольца и траверса заключены в уплотненный кожух, который также продувается чистым воздухом под избыточным давлением.
Электродвигатели СДК.П2 синхронные, взрывозащищенные, продуваемые под избыточным давлением, с маркировкой В4Т5-П, предназначены для привода оппозитных компрессоров. Двигатели изготовляют на напряжение 10 000 В, мощностью 315, 400, 500 и 630 кВт на частоту вращения 500 об/мин, 4000 кВт на 375 об/мин и на напряжение 6000 В, мощностью 1250 кВт на 375 об/мин, 2500 кВт на 300 об/мин и 5000 кВт на 250 об/мин. Возбуждение двигателей осуществляется от тиристорных возбудителей ТЕ. Пуск прямой, от полного напряжения сети.
Электродвигатели АТД2 асинхронные, с короткозамкнутым ротором, взрывозащищенные, во взрывонепроницаемой оболочке, с маркировкой ВЗТ4-В, изготовляют на напряжение 6000 В с частотой вращения 3000 об/мин, мощностью от 500 до 1250 кВт, в исполнении 2АЗМВ. Двигатели закрытые, с замкнутой системой вентиляции и воздушным охлаждением нагретого воздуха внешним вентилятором, насаженным на вал двигателя. В обозначении исполнения 2АЗМВ последняя буква «В» означает, что двигатели взрывонепроницаемые.
Электродвигатели ВАО асинхронные, с короткозамкнутым ротором, взрывозащищенные, во взрывонепроницаемой оболочке, с маркировкой ВЗТ4-В, изготовляют с частотой вращения 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин, на напряжение 6000 В, мощностью от 200 до 2000 кВт. Внешняя система охлаждения выполнена в виде распределенного по периметру статора трубчатого воздухоохладителя, по трубам которого наружным вентилятором продувается охлажденный воздух.
