Прокатные двигатели, устанавливаемые на главных приводах станов горячей прокатки — блюмингах и слябингах, являются предельными по мощности машинами постоянного тока. Работа этих двигателей происходит в очень тяжелых эксплуатационных условиях — при частых реверсах и с большими перегрузками.
При широко внедряемом автоматическом регулировании процесса прокатки возникает стремление к ускорению процесса.
В связи с этим основными требованиями, предъявляемыми к прокатным двигателям, являются повышенная механическая прочность и уменьшенный для сокращения времени реверса маховой момент GD2, а также высокая надежность в работе. В блюмингах США благодаря уменьшению махового момента время реверса доходит до 1,4— 1,5 сек.
Отечественные прокатные двигатели последних исполнений в большинстве своем реверсивные одно- и двухъякорные.
Стремление к уменьшению махового момента влечет за собой выполнение мощных прокатных двигателей многоякорными. Хотя при этом усложняется конструкция двигателя и увеличивается его общая длина, но значительно уменьшается диаметр якорей. В практике отечественного и зарубежного электромашиностроения прокатные двигатели выполняются с числом якорей до четырех (США).
Ряд авторов указывает на целесообразность увеличения числа полюсов ради снижения махового момента и тем самым времени реверса, несмотря на то, что с этим связан рост стоимости машины.
Стремление к снижению махового момента в реверсивных прокатных двигателях привело к широкому использованию двойного привода (twin-drive) в США, Англии и многоякорных двигателей в США и Европе.
Проведенные сравнения показывают большую целесообразность применения двойного привода, а не двухъякорных двигателей.
При очень больших мощностях электроприводов для прокатных станов в США используется сочетание двойного привода и двухъякорных машин. Нижний предел целесообразности применения двойного привода ограничен механическими соображениями: его применение имеет смысл при отключающем моменте
н-м и номинальном моменте
.
Номинальная скорость вращения мощных электродвигателей станов горячей прокатки мала: 40—100 об/мин, поэтому окружные скорости на якоре и коллекторе невелики, несмотря на большие значения диаметров.
Прокатные двигатели могут питаться от генератора постоянного тока или через выпрямительный блок от сети переменного тока. В современных схемах наиболее распространено питание прокатных двигателей пульсирующим током через статические выпрямители. Для снижения пульсаций в схему включаются сглаживающие реакторы. Ввиду того что выпрямительный блок включен по трехфазной схеме, коэффициент пульсации kпул≈1,1, т. е. значительно ниже для прокатных двигателей, чем для тяговых двигателей. Так как прокатные двигатели питаются в основном пульсирующим током, конструкция их имеет ряд специфических особенностей — сердечники полюсов и станина выполняются шихтованными.
Существенным достоинством питания через выпрямители является возможность выбора для двигателя оптимального значения напряжения, которое лежит в пределах 600—1000 в.
В СССР прокатные двигатели мощностью 2500—5500 кВт рассчитаны на напряжение 660—930 в (табл. 11-4). Фирмы США и Японии для прокатных двигателей мощностью до 5150 кВт выбирают напряжение, равное или меньшее 800 в (табл. 11-5). Некоторые европейские фирмы: «Броун—Бовери», «АСЕА», «Сименс—Шуккерт» — используют для двигателей мощностью 3300 — 4500 кВт напряжение 1100 — 1300 в; однако преимущества, получаемые от уменьшения тока якоря, по-видимому, не компенсируют недостатков, возникающих при отказе от оптимального значения напряжения, а именно снижения использования и уменьшения надежности работы двигателя.
Для установления технического уровня прокатных машин применяется ряд коэффициентов использования, критериев напряженности и оценки конструкции. Некоторые из критериев и коэффициентов те же, что и для тяговых двигателей (см. § 11-5), принадлежащих, как и прокатные двигатели, к классу регулируемых машин.
Таблица 11-4
Таблица 11-6
Для сопоставления использования двигателей, выполненных разными фирмами, выбраны широко применяемые в практике электромашиностроения коэффициенты
(табл. 11-5). Как правило, коэффициент регулирования
равен примерно двум как для отечественных, так и для зарубежных прокатных двигателей.
В современных высоко-использованных прокатных двигателях предельно допустимы следующие значения нагрузок и критериев:
В литературе [150, 151, 167] имеются указания, что для двигателей большой мощности специальной конструкции может быть допущена величина реактивной э. д. с. до 12 в, а максимальное значение среднего напряжения между соседними коллекторными пластинами— до 20 в.
С целью улучшения коммутации в мощных прокатных двигателях американские фирмы применяют щеткодержатели с автоматически регулируемым постоянным нажатием на коллектор. Применение независимой вентиляции с замкнутым циклом способствует повышению использования двигателей.
Для характеристики крупных одноякорных прокатных двигателей укажем, что при мощности порядка 10500 — 11000 кВт и коэффициенте регулирования k0=1,4 вращающий момент равен (145-150)·104 н-м., диаметр и длина якоря соответственно равны 370—380 см и 160—170 см.
Надо подчеркнуть, что выбор двигателя для прокатных станов не может базироваться исключительно на величине требуемого номинального момента, нужно также учитывать возможность возникновения недопустимых величин перегревов.
В Европе мощные прокатные двигатели в основном изготовляются фирмами «Броун—Бовери», «Сименс—Шуккерт», «АЕГ» и «АСЕА», в США — фирмами «Дженерал Электрик» и «Вестингауз». Большое число мощных прокатных установок появилось за последние годы в Японии.
