книги из ГПНТБ / Никольский Б.В. Эксплуатация и ремонт электрических машин на металлургических заводах

Металлургические электродвигатели серий МТМ и МТКМ пред­ назначены для приводов металлургического производства, рабо­ тающих при повышенных температурах окружающей среды.

Продолжительность включений (ПВ) для крановых электродви­ гателей составляет 15, 40 и 60% и для металлургических — 25, 60 и 100%. Температура окружающего воздуха должна быть не выше 50° С. При повышении температуры снижается нагрузка.

Крановые электродвигатели указанных серий выполняются на 220/380, 500 в, частотой 50 гц и числом синхронных оборотов 1000, 750 и 600 в минуту. Эти двигатели характеризуются повышенной перегрузочной способностью, большими пусковыми моментами при сравнительно небольших пусковых силах тока, а также малым вре­ менем разгона. Кратность пусковых максимальных моментов к но­ минальному колеблется в пределах 2,3—3,0.

Электродвигатели изготовляются в закрытом обдуваемом испол­ нении. Основной номинальный режим защищенных электродвига­ телей с независимой вентиляцией — длительный ПВ = 100%.

По способу монтажа электродвигатели могут быть горизонтальной и вертикальной установки (фланцевые).

По размерам внешнего диаметра статорных листов электродви­ гатели серий МТ, MTB и МТМ с фазным ротором выпускаются восьми величин, а электродвигатели серий МТК, МТКВ, МТКМ с короткозамкнутым ротором — шести величин.

Металлургические электродвигатели с фазным ротором обозна­ чаются буквами МТМ, а с короткозамкнутым ротором МТКМ. Цифры после букв обозначения серии последовательно означают диаметр и длину активного железа статора и число полюсов. При переменном числе полюсов (двухскоростные двигатели) их обозна­ чают двумя цифрами через косую черту. Например, электродви­

охлаждающий поток воздуха. Подшипники на двигателях от нулевой

механизмов: насосов, компрессоров. Работают при температуре окружающей среды до +45° С и относительной влажности воздуха до 90%. Исполнение вентиляции защищенное с разомкнутым циклом. Выпускаются двигатели серии АЗЛ и АЗМ мощностью от 1000 до 5000 квт с синхронной скоростью 3000 об/мин. Обозначение: А — асинхронный, 3 — замкнутый цикл вентиляции, Л — пониженный пусковой момент, M — нормальный.

Большое применение в металлургической промышленности нашли высоковольтные синхронные двигатели, которые, как ^правило, работают в опережающем режиме, что позволяет повысить коэффи­ циент мощности cos ф электропотребления завода. Электродвигатели

12

серии ДСК и ДСКП-260 применяют на металлургических пред­ приятиях для привода поршневых компрессоров. Двигатели выпу­ скаются мощностью от 250 до 840 квт на 167 об/мин и на напряжение 3000—6000 в. Двигатели имеют прямой асинхронный запуск и рас­ считаны для работы с опережающим коэффициентом мощности. Возбуждение у двигателей независимое. Обозначение типа следу­ ющее: Д — двигатель, С — синхронный, К — компрессорный, П — повышенной надежности.

Электродвигатели серии МС-320 применяются для приводов, не требующих регулирования скорости, например компрессоров, вентиляторов, насосов, преобразовательных агрегатов. Выпускаются мощностью 115—12 200 квт, от 1000 до 125 об/мин, напряжением 500; 3000 и 6000 в. Выполняются в открытом или закрытом испол­ нениях. Запуск электродвигателя асинхронный прямой либо при пониженном напряжении — через реактор или автотрансформатор. Возбуждение от двигатель-генератора или возбудителя, сидящего на общем валу с синхронным двигателем.

3 . Э Л Е К Т Р О М А Ш И Н Н Ы Е У С И Л И Т Е Л И

Электромашинные усилители поперечного поля серии ЭМУ широко применяются в металлургической промышленности в схемах автоматического управления электроприводом. Например, регули­ рование напряжения генераторов дуги в сталеплавильных электро­ печах, автоматическое управление электродвигателями. Электро­ машинный усилитель поперечного поля представляет собой двухили четырехполюсный генератор постоянного тока, имеющий две ступени усиления и несколько обмоток возбуждения (две—четыре обмотки управления). В этих ЭМУ используется магнитный поток, создаваемый током обмотки якоря (поперечный поток реакции якоря).

Незначительный, порядка десятков миллиампер, ток в обмотке управления наводит большой величины ток в обмотке якоря, замк­ нутой накоротко парой вспомогательных меток, расположенных по поперечной оси (вследствие малого сопротивления обмотки якоря этот ток достигает номинальной величины при малом токе возбуж­ дения). Это первая ступень.

на выходе якоря к мощности, потребляемой обмоткой управления. Для устранения размагничивающего действия продольного поля реакции якоря, возникающего при прохождении через продольные щетки по обмотке якоря тока нагрузки, статор ЭМУ имеет специаль­ ную компенсационную обмотку. Параллельно компенсационной обмотке присоединено регулировочное сопротивление, которое умень­ шает величину тока в этой обмотке. Регулировочным сопротивлением добиваются некоторой недокомпенсации ЭМУ с целью получения мягкой внешней характеристики ЭМУ.

13

Учитывая тяжелые условия коммутации ЭМУ, для уменьшения искрения под щетками имеется обмотка дополнительных полюсов.

На металлургических заводах преимущественно применяются следующие типы выпускаемых нашей промышленностью электро­ машинных усилителей: ЭМУ-12, ЭМУ-25, ЭМУ-50, ЭМУ-70, ЭМУ-100, ЭМУ-МО. Число после тире означает для электромашинных усили­ телей, имеющих синхронную скорость в 3000 об/мин, увеличенную в десять раз мощность в квт. Эта серия ЭМУ выпускается на 1500 и 3000 синхронных оборотов в минуту напряжением 115 или 230 в.

Электромашинные усилители на 3000 об/мин имеют повышенный износ подшипников, коллекторов, щеточного аппарата, щеток. Это способствует выходу из строя обмотки якоря.

4 . Д О П У С Т И М Ы Й Н А Г Р Е В Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Х М А Ш И Н

Допустимый нагрев электрических машин определяется классом изоляции обмотки в соответствии с ГОСТ 8865—70. Согласно ГОСТ 8865—70 все применяемые в электропромышленности изоляционные материалы по нагревостойкости (допустимым предельным темпера­ турам нагрева) разделяются на семь классов.

ляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы и шелка, а также соответствующие данному классу другие материалы и соче­ тания материалов.

А — пропитанные или погруженные в жидкий электроизоля­ ционный материал волокнистые материалы из целлюлозы или шелка, а также соответствующие данному классу другие материалы и соче­ тания материалов.

Е — некоторые синтетические органические пленки, а также соответствующие данному классу другие материалы и сочетания материалов.

В — материалы на основе слюды (в том числе на органических подложках), асбеста и стекловолокна, применяемые с органиче­ скими связующими и пропитывающими составами, а также соответ­ ствующие данному классу другие материалы и сочетания материалов.

F — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с синтетическими связующими и пропиты­

а также соответствующие данному классу другие материалы и соче­ тания материалов.

14

С — слюда, керамические материалы, стекло, кварц, применяе­ мые без связующих составов или с неорганическими или элементоорганическими связующими составами, а также соответствующие данному классу другие материалы и сочетания материалов.

В зависимости от назначения электромашины, места ее уста­ новки, режима работы, условий окружающей среды электропромыш­ ленность выпускает электромашины с соответствующим классом изоляции. При ремонтах электромашин необходимо сохранять ее класс изоляции. В случаях аварийных выходов из строя электро­ машин вследствие ускоренного старения ее изоляции необходимо установить причины выхода.

Переход на более высокий класс изоляции при несоответствии класса изоляции электромашины условиям ее работы способствует повышению надежности эксплуатации электромашин. Такая пере­ мотка (модернизация) осуществляется при ее капитальном ремонте.

5 . П Р О Д О Л Ж И Т Е Л Ь Н О С Т Ь В К Л Ю Ч Е Н И Я Э Л Е К Т Р О Д В И Г А Т Е Л Е Й

Режим работы электродвигателей в металлургической промыш­ ленности очень разнообразен и характеризуется продолжительностью

неделями и месяцами, например электродвигатели вентиляторов, насосов и т . д.; 2) короткие промежутки времени, измеряемые мину­ тами и десятками минут, например электродвигатели механизмов открывания заслонок, поворота, выката, наклона электропечей (такие относительно короткие промежутки работы следуют обычно

электродвигатели мостовых кранов, нажимного устройства, роль­ гангов, подъема электродов в дуговых печах и т. д.

По условиям нагрева электродвигателей различают три основных режима их работы: 1) продолжительный (длительный); 2) кратко­ временный; 3) повторно-кратковременный. Длительный режим ра­ боты такой, при котором период нагрузки без отключения может продолжаться сколь угодно долго, температура электродвигателя достигает установившейся величины (номинально допустимой для электродвигателя). Кратковременный режим работы характеризуется периодом работы, при котором температура двигателя не успевает достигнуть номинально допустимого значения, а в периоды отклю­ чения снижается до температуры окружающей среды. Повторнократковременный режим работы характеризуется чередованием ра­

Величина, характеризующая повторно-кратковременный режим работы электромашины, называется продолжительностью включения (ПВ) и выражается в %:

15

Г Л А В А II

В И Д Ы , Х А Р А К Т Е Р И П Р И Ч И Н Ы П О В Р Е Ж Д Е Н И Я Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Х М А Ш И Н

ного тока состоит из отдельных медных пластин (ламелей), изоли­ рованных друг от друга прокладками из коллекторного миканита толщиной от 0,5 до 1 мм. Изолированные ламели собирают в цилиндр

нитовая прокладка

и в местах выреза так называемого «ласточкиного хвоста» зажимают двумя изолированными конусами (рис. 3). Ламели на наружной части имеют прорези или впаянные флажки (петушки) для под­ соединения концов обмотки якоря (рис. 4). Собранный коллектор после запрессовки и запечки его насаживают на вал якоря.

Причиной пробоя на корпус коллектора и замыкания между ламелями может быть (рис. 5).

а) механическое повреждение изоляции конусов от температур­

Указанные причины ведут к появлению щелей между коллекто­ ром и конусами или между соседними ламелями, которые запол­ няются токопроводящей пылью. С течением времени пыль в коллек­ торе запрессовывается, изоляция истирается и происходит замыка­ ние через пыль соседних коллекторных пластин. „

Если на поверхности коллектора имеются подгары двух пар противоположно расположенных ламелей в двухполюсной машине, то обрыв произошел только в одной секции.

Если же подгорело большое количество ламелей, можно пред­

витковой изоляцией.

Повреждение изоляции провода приводит к межвитковому за­ мыканию, т. е. электрическому соединению двух или нескольких рядом лежащих проводников (витков). В результате замыкания проводников они образуют один или несколько короткозамкнутых

Замыкание проводников одной секции может происходить в пазу и в лобовой части обмотки якоря. Замыкание проводников двух со­ седних секций может происходить в лобовой части обмотки. Замы­ кание проводников двух секций может произойти также в резуль­ тате пробоя этих секций на один и тот же бандаж.

Одной из разновидностей виткового замыкания является пробой изоляции между соседними ламелями коллектора, что приводит к обугливанию изоляции витков под действием большой силы тока.

При межвитковом замыкании повреждается не только обмотка якоря, но и подгорает поверхность коллектора из-за сильного искре­ ния щеток.

Возможны следующие причины витковых замыканий:

а) некачественная укладка проводников секций в пазы, вслед­ ствие чего может быть перекрещивание проводников разных рядов,

напряжение между которыми значительно выше нормального, на которое рассчитана витковая изоляция; перекрещивание провод­ ников влечет за собой продавливание витковой изоляции. Пере­ крещиванию проводников способствует неправильная намотка сек­

перемещению от динамических усилий, в результате которых про­

к повреждению изоляции проводников в лобовой части от центро­ бежных и динамических усилий;

г) отсутствие межсекционных прокладок в лобовых частях либо некачественная их укладка приводит к повышенному напряжению между лежащими рядом витками;

д) загрязнение коллектора пылью со щеток приводит к замыка­

тельные соединения применяются в якорях с петлевой и сложноволновой обмоткой.

Уравнительные соединения представляют собой перемычки, со­ единяющие точки параллельных ветвей, имеющие одинаковые по­ тенциалы и расположенные под одноименными полюсами.

Уравнители припаиваются к концам секций обмотки либо к кол­ лекторным пластинам и располагаются в лобовой части на обмоткодержателе.

Назначение уравнительных соединений в якорях с петлевой обмоткой следующее. Магнитные потоки отдельных полюсов в элек­ тромашине могут быть не равны, а значит и э. д. с. отдельных па­ раллельных ветвей обмотки будут также не равны: это вызовет протекание уравнительных токов в параллельных ветвях обмотки.

Уравнительные токи могут достигать значительных величин, так как протекают по цепи с небольшим сопротивлением и вызывают дополнительный нагрев обмотки и повышенное искрение под щетками.

Уравнительные соединения создают обходный путь уравнитель­ ным токам, разгружая щетки от уравнительных токов и вырав­ нивая потоки отдельных полюсов.

Причинами неравенства магнитных потоков машины могут быть: а) неоднородность материала магнитной цепи (раковины в литье,

недоброкачественная шихтовка железа полюсов); б) неодинаковые воздушные зазоры между полюсами и якорем,

вызванные неправильностью сборки электромашины, а также вы­ работкой подшипников.

Обрывы уравнительных соединений происходят: из-за некаче­ ственной пайки; облом провода в местах пайки от центробежных усилий; плохое крепление уравнителей.

Об обрыве уравнительных соединений можно судить по повы­ шенному нагреву якоря электромашины при холостом ходе и повы­ шенному искрению при работе.

20