ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МОЩНОСТЬЮ 0,25—2000 кВт

Электротехническая промышленность. Электрические машины. - 1977. - №10(80) - С. 7 - 8

Канд. техн. наук Б. В. САВИН, канд. техн. наук И. Г. ШИРНИН

Взрывозащищенные асинхронные двигатели мощностью от 0,25 до 2000 кВт—один из основных элементов электропривода машин и механизмов в угольной, химической, нефтеперерабатывающей 'промышленности и других отраслях, где имеются взрывоопасные производства.

ВНИИВЭ разработано 60% номенклатуры двигателей взрывонепроницаемого исполнения мощностью до 110 кВт и 80% номенклатуры двигателей от 132 до 2000 кВт. В 1965 г. закончены разработка и освоение серии ВАО мощностью от 0,27 до 100 кВт; в 1974 г. создана серия В, ВР мощностью от 0,25 до 110 кВт; в 1971 г.—серия ВАО мощностью от 132 до 2000 кВт; внедрен в производство ряд типоразмеров электродвигателей серии ЭКВ мощностью до 200 кВт для привода угольных комбайнов и стругов.

Серия электродвигателей ВАО мощностью от 0,27 до 100 кВт в момент проектирования соответствовала техническому уровню лучших зарубежных аналогов, однако к 1971—1972 гг. эта серия устарела, что потребовало создания взамен нее серии В, ВР.

Цель разработки серии В, ВР — повышение эксплуатационной надежности, уровня механических характеристик двигателей при одновременном обеспечении высоких энергетических показателей, экономии материалов и снижения трудоемкости изготовления.

Надежность и долговечность серии В, ВР повышена в 1,5—2 раза по сравнению с двигателями ВАО; гарантийная наработка на отказ составляет не менее 10000 ч машинного времени, суммарный технический ресурс— не менее 30000 ч машинного времени. Такое повышение надежности двигателей серии В, ВР достигнуто в результате применения высококачественных электроизоляционных материалов, однослойных обмоток статора в двигателях мощностью до 11 кВт, выполнению статорных обмоток с жесткими секциями в рудничных двигателях мощностью от 22 кВт и более, тепловой защиты двигателей, ограничению кратности пусковых токов и ряда других конструктивных и технологических усовершенствований.

Масса двигателей серии В, ВР меньше массы двигателей серии ВАО в среднем на 5—7% и серии КО на 25— 30%.

Благодаря высокому техническому уровню электродвигатели серии В, ВР и ее модификации при аттестации получили высшую категорию качества и были удостоены государственного Знака качества.

Рост энерговооруженности добывающих отраслей промышленности вызвал острую потребность в мощных взрывобезопасных электродвигателях, для удовлетворения которой была создана серия электродвигателей ВА0 мощностью от 132 до 2000кВт, включающая низковольтный участок (380/660 В) в диапазоне мощностей 132—315 кВт и высоковольтный (6000 В) в диапазоне 200— 2000 кВт.

Создание и внедрение в производство мощных взрывобезопасных электродвигателей BA0 явилось существенным шагом вперед в отечественном электромашиностроении. 11ри создании этой серии впервые обоснована и применена эффективная радиально-встречная система охлаждения с распределенным трубчатым теплообменником использована высоконадежная термореактивная изоляция монолит, освоена заливка алюминием роторов больших габаритов, применены надежные узлы взрывозащиты в подвижных соединениях электрических машин и т. д. Серия разработана с учетом всех требований и рекомендаций международных стандартов, по техническим характеристикам и степени взрывозащищенности не уступает аналогичным зарубежным электродвигателям, что обеспечивает широкие возможности ее поставок на экспорт. Высокий технический уровень, широкая область применения, безопасность эксплуатации в тяжелых условиях шахт и других предприятий позволили присвоить государственный Знак качества 90% всех типоразмеров двигателей ВАО мощностью от 132 до 2000 кВт *.

На базе серии ВАО разработано также несколько специализированных исполнений электродвигателей.

ВНИИВЭ разработал также специальные взрывозащищенные электродвигатели ЭКВ с водяным охлаждением для привода угледобывающих комбайнов и комплексов. Электродвигатели серии ЭКВ — одни из лучших в стране, выпускаются с высоконадежной изоляцией монолит и имеют государственный Знак качества.

Таким образом, СССР является одной из ведущих стран по техническому уровню разработок взрывозащищенных электродвигателей мощностью от 0,25 до 2000 кВт.

Проводится большая работа по увязке шкалы мощностей, установочных и присоединительных размеров электродвигателей взрывозащищенного исполнения и общепромышленного назначения.

Создание взрывозащищенных электродвигателей на высоком техническом уровне неразрывно связано с исследованием сложных физических процессов в таких машинах. К ним относятся исследования по повышению уровня взрывозащиты, исследования по нагреву, различных систем и схем охлаждения, улучшению энергетических к эксплуатационных показателей.

ВНИИВЭ всесторонне исследованы системы охлаждения взрывозащнщенных электрических машин. Наиболее эффективной признана оребренная конструкция корпуса с охлаждением от наружного вентилятора для низковольтных двигателей мощностью до 315 кВт и радиально-встречная система циркуляции внутреннего воздуха через трубчатый теплообменник с продувкой его воздухом от наружного вентилятора для высоковольтных электродвигателей мощностью до 2000 кВт. Для комбайновых электродвигателей рекомендована водяная система охлаждения в связи с необходимостью получения больших мощностей в ограниченных габаритах электродвигателя. Эти решения полностью реализованы в серийно выпускаемых электродвигателях В, ВР, ВАО и ЭКВ.

Однако повышение уровня использования активной части, увеличение электромагнитных и тепловых нагрузок электродвигателей требуют дальнейшей интенсификации теплообмена путем применения тепловых труб, теп-лопроводящих паст и наполнителей, а также диэлектрической жидкости, заполняющей внутренний объем охлаждаемых комбайновых двигателей.

Проводятся интенсивные работы, направленные на улучшение энергетических и пусковых показателей взрывозащищенных электродвигателей; снижение потерь в электротехнической стали и добавочных, определение величины воздушного зазора, выбор оптимальной геометрии и соотношения чисел пазов статора и ротора. В результате, без существенного снижения энергетических показателей воздушный зазор взрывозащищенных электродвигателей увеличен в 1,2—1,5 раза по сравнению с машинами общепромышленного назначения. Это позволило повысить надежность двигателей, предназначенных для работы в тяжелых условиях резко изменяющейся нагрузки и частых пусков, характерных для шахтных механизмов.

Комплекс электромагнитных и виброакустических исследований двигателей с различным соотношением чисел пазов статора и ротора дал возможность существенно улучшить механическую характеристику, снизить добавочные потери и одновременно дополнить таблицы рекомендуемых соотношений чисел пазов новыми данными.

Большой интерес представляют исследования магнитных клиньев, существенно улучшающих энергетические показатели и снижающих нагрев двигателей.

Конструкторские и научные разработки проводятся в тесной связи с совершенствованием методов оптимального проектирования серий взрывозащищенных электродвигателей с использованием ЭВМ. Критерием оптимума принят минимум суммы затрат в сфере производства и в сфере эксплуатации, а также технический уровень разрабатываемых электродвигателей в сравнении с зарубежными аналогами.