I Актуальность темы, постановка цели и задач исследования

1. Анализ существующих конструкций взрывозащищённых электродвигателей и их систем изоляции

Электродвигатели являются неотъемлемыми элементами электрического оборудования. Наибольшее распространение получили асинхронные двигатели. Они бывают с короткозамкнутым и фазным ротором, однако в основном в промышленности используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, так как они имеют следующие преимущества /1/.

- приблизительно постоянная скорость при разных нагрузках;

- возможность кратковременных механических перегрузок;

- простота конструкции;

- простота пуска и лёгкость его автоматизации;

- относительно недорогой;

- просто заменить;

- надёжен в эксплуатации;

- более высокие cos φ и КПД, чем у двигателей с фазным ротором.

Особое внимание нужно обратить на взрывозащищённые электродвигатели высокой мощности, т.к. они эксплуатируются в экстремальных условиях.

Взрывозащищенные электродвигатели предназначены для использования в качестве приводов различных механизмов, применяемых в местах эксплуатации, в которых по технологии производства возможно образование взрывоопасной концентрации газов, паров и пыли. Это предприятия топливно-энергетического комплекса, добывающих и перерабатывающих отраслей промышленности: угольной, нефтяной, химической, газовой и других.

Обмотка статора высоковольтных двигателей выполнена из жестких катушек /2/. Изоляция термореактивная типа «монолит» класса нагревостойкости F с использованием по классу В. На ребристом валу ротора закреплен пакети­рованный сердечник, пазы которого залиты алюминием. По обе стороны ротора установлены вентилято­ры. Двигатели изготавливаются с подшипниками качения и снабжены специальными устройствами для пополнения новой и удаления отработанной смазки без их демонтажа и разборки, а также приборами для контроля температуры подшипников. Они имеют воздушное охлаждение от собственного вентилятора.

Конструкция двигателя представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Конструкция высоковольтного двигателя серии ВАО2 с частотой вращения 3000 об/мин:

1 - шпонка; 2 - крышка подшипниковая; 3 - узел взрывозащиты; 4 — щит подшипниковый; 5 - термосигнализатор; 6 - вентилятор осевой; 7 - станина; 8 - плита станины торцовая; 9 - ребро с отверстием для транспортирования; 10 - труба теплообменника; 11 - кольцо обмотки статора бандажное; 12 - обмотка статора; 13 - ребро станины продол ьное; 14 - цилиндр станины наружный; 15 - сердечник статора; 16 - сердечник ротора; 17 -вал ротора; 18 - схема соединения обмотки статора; 19 - кожух центробежного вентилятора; 20 - вентилятор центробежный; 21 - кольцо маслосбрасывающее; 22 - гайка шлицевая; 23 - масленка; 24 - коробка выводов.

Асинхронные электродвигатели в основном долговечны, но они могут преждевременно выйти из строя. Причины неисправностей электродвигателя включают в себя плохую технологию технического обслуживания, неправильную смазку, суровые условия эксплуатации, неподходящий источник питания или неправильное применение электродвигателя.

Для определения «слабых мест» электродвигателей воспользуемся статистическими данными отказов /3/ и повреждаемости асинхронных двигателей:

В среднем выходят из строя до 20 - 35% установленных асинхронных двигателей.

Отказы электродвигателей:

- эксплуатационные 50%;

- технологические 35%;

- конструкционные 15%.

Отказы элементов конструкции асинхронных двигателей:

- повреждение обмоток 85 - 95%;

- повреждение подшипникового узла 5 - 8%;

- прочие отказы 1-4%.

Отказы по характеру повреждения обмоток асинхронных двигателей:

- межвитковые замыкания 93%;

- пробой межфазной изоляции 5%;

- повреждение и пробой корпусной изоляции 2%.

Причины эксплуатационных отказов изоляции обмоток статора асинхронных двигателей:

- аварийные режимы 70%;

- старение изоляции 30%.

Аварийные режимы:

- обрывы фазы 40 - 50%;

- заклинивание рабочей машины 20 - 25%;

- длительные перегрузки 10 - 15%;

- пробои изоляции при ее увлажнении 15 -20%.

Конструкция асинхронных электродвигателей существенно не менялась с 60-х годов прошлого века, а условия эксплуатации значительно усложнились, повысились требования к электродвигателям. Анализ выходов из строя показал, что чаще всего проблемы возникают в изоляции статора. Таким образом, можно сказать, что данная тема является актуальной.