Сведения об электродвигателях, применяемых в металлургических цехах
Вметаллургических цехах используют электродвигатели как постоянного, так и переменного тока. Выбор рода тока и типа электродвигателя производят на основании технико-экономических расчетов. Электропривод постоянного тока, обладающий хорошими регулировочными свойствами, находит применение в установках, где требуется широкое и плавное регулирование скорости. Однако использование двигателей постоянного тока связано с необходимостью установки сравнительно дорогих и сложных преобразователей (выпрямителей). Кроме того, сам двигатель постоянного тока сложен в конструктивном отношении и в уходе, что объясняется в основном наличием коллектора. Поэтому согласно Правилам устройства электроустановок электродвигатели постоянного тока допускается применять лишь в тех случаях, когда условия работы* электропривода не позволяют применить электродвигатели переменного тока из-за обеспечения требуемой работы механизма, либо из соображений экономичности. При выборе типа привода прежде всего должна быть проверена технико-экономическая целесообразность применения асинхронных и синхронных электродвигателей переменного тока.
Электродвигатели механизмов металлургических цехов работают в различных условиях. Двигатели подвержены воздействию высоких температур от жидкого металла, горячего агломерата и др. В некоторых цехах атмосфера содержит большое количество пыли, влаги, активных газов, паров, взрывоопасные смеси и т. п. Поэтому должны быть предусмотрены меры защиты двигателей от вредного воздействия такой атмосферы, а во взрывоопасных помещениях — также меры по предотвращению возможности взрыва атмосферы от случайно возникшей в двигателе искры.
В соответствии с этим электрические машины выпускаются в защитных оболочках, обеспечивающих защиту обслуживающего персонала и самой машины от попадания в нее посторонних предметов. Для обозначения степени защиты применяются латинские буквы IP и следующие за ними две цифры. Первая цифра обозначает степень защиты персонала и самой машины от попадания внутрь нее твердых посторонних тел, вторая — степень защиты от попадания воды. Например, IP21—защита от проникновения твердых тел размером более 12 мм, защита от капель воды; IP68 — пыленепроницаемый, защита при длительном погружении в воду и т. п.
Электродвигатели, устанавливаемые в сухих помещениях с нормальной средой имеют исполнение IP00 (защита отсутствует). В помещениях металлургического производства используются электродвигатели со степенью защиты IP22—IP44.
Для обозначения конструктивного исполнения по способу монтажа применяются латинские буквы IM и следующие за ними цифры — машины на лапах, без лап, с вертикальным валом и т. п. Конец вала может быть: один конический, два цилиндрических, фланцевый и т. п.
По способу охлаждения различаются двигатели: с естественным охлаждением, не имеющие специальных устройств для охлаждения; с самовентиляцией, когда охлаждение производится с помощью крыльчатки, укрепленной на валу двигателя; с независимым охлаждением, когда охладитель (воздух и вода) подводится специальным вентилятором или насосом, имеющим собственный привод.
Во избежание попадания в систему охлаждения производственной пыли независимая вентиляция может быть осуществлена по замкнутой системе или иметь на входе воздуха очистительные фильтры. Независимая вентиляция обычно бывает у двигателей большой мощности. С улучшением охлаждения в значительной мере повышается номинальная мощность двигателей при данной его массе и габаритах.
Для большинства механизмов применяют двигатели с горизонтальным расположением вала. Но в ряде случаев с целью упрощения кинематической схемы применяют двигатели с вертикальным валом фланцевого типа.
На металлургических предприятиях используются электродвигатели как общепромышленной, так и специальной краново-металлургической серии. Создание специальных серий электродвигателей вызвано особенностями краново-металлургического привода, характеризуемого повторно-кратковременным режимом работы при большой частоте включения (до 2000—3000 в час), большими перегрузками, пусковыми токами и т. п. Двигатели должны обеспечивать различные режимы электрического торможения, электродвигатели приводов крановых механизмов работают в условиях повышенной тряски, а в ряде случаев— при высокой температуре окружающей среды (до 70 °С).
Крановые электродвигатели характеризуются повышенной перегрузочной способностью, допустимыми нагрузками обмоток, прочностью и надежным закреплением элементов механической части. Отношение длины пакета ротора к его диаметру для крановых двигателей, как правило, больше, чем для двигателей общепромышленной серии, что объясняется стремлением уменьшить момент инерции ротора и связанные с ним потери энергии и длительности переходных процессов.
Учитывая особо тяжелые условия эксплуатации, якори машин выполняют таким образом, чтобы была обеспечена возможность перепрессовки и замены поврежденного вала. К электродвигателям предъявляют повышенные требования в отношении надежности.
Наибольшее применение в металлургических цехах находят крановые асинхронные электродвигатели переменного тока серии MTF (с фазным ротором, класс нагревостойкости F) и ~MTKF— (с короткозамкнутым ротором).
Таблица 4. Технические данные асинхронных электродвигателей краново-металлургической серии
Мощность | |||||
Тип электродвигателя | на валу при ПВ=40 %, кВт | Частота вращения, об/ми и | COS ф | К. п. д. | Мтах, Н.м |
MTF-011-6 | 1,4 | 0,65 | 0,61 | ||
MTF-311-8 | 7,5 | 0,68 | 0,70 | ||
MTKF 412-6 | 0,78 | 0,83 | |||
MTKF 412-8 | 0,69 | 0,8 | |||
МТН 111-6 | 0,67 | 0,65 | |||
МТН 311-8 | 7,5 | 0,74 | 0,71 | ||
МТН 612-10 | 0,78 | 0,85 | |||
МТН 713-10 | 0,68 | 0,91 | |||
МТКН 111-6 | 0,63 | 0,68 | |||
МТКН 512-8 | 0,78 | 0,83 |
Металлургические электродвигатели серии МТН и МТКН (соответственно с фазным и короткозамкнутым ротором; класс нагревостойкости Н) предназначены для приводов металлургических механизмов, работающих при повышенных температурах окружающей среды. Они имеют повышенное скольжение и рассчитаны на непосредственный пуск от полного напряжения сети. Двигатели всех перечисленных серий характеризуются повышенной перегрузочной способностью, большими пусковыми моментами при сравнительно небольших пусковых токах, а также малым временем разгона. Номинальное напряжение двигателей 380/220 В, частота 50 Гц, число пар полюсов 3, 4, 5. Поскольку электродвигатели рассчитаны на работу в среде с повышенной влажностью и запыленностью (в агломерационных, доменных, сталеплавильных, прокатных, литейных и других цехах), то основным исполнением электродвигателей является IP54. В табл. 4 приведены технические данные отдельных двигателей серий MTF, MTKF, МТН, МТКН.
В металлургических цехах широко используются крановые электродвигатели постоянного тока серии Д на напряжение 220 и 440 В, мощностью от 2,5 до 185 кВтЛ Возбуждение двигателей— последовательное, смешанное и параллельное, номинальная частота вращения от 400 до 1500 об/мин. Технические данные отдельных электродвигателей этой серии приведены в табл. 5.
В табл. 6 приведены в качестве примера технические данные некоторых синхронных электродвигателей, применяемых в металлургии. Буквенные обозначения расшифровываются следующим образом: С — синхронный, Д — двигатель, Н — нормальное исполнение, С — специальное исполнение; 3 — закрытое исполнение; П — продуваемый под избыточным давлением,
К — компрессорный,
М — машина, Т — в тропическом исполнении. Наряду с приведенными в табл. 6 используются также двигатели серий СДК, СДМЗ, ДС, ДСП, МЗС, МСП, СМ, СТМ, СТМП, СТД.
Исполнение синхронных двигателей открытое, защищенное и закрытое. Охлаждение — воздушное естественное, с самовентиляцией (со специальным вентилятором на валу) и с независимой вентиляцией (от отдельного вентилятора с собственным двигателем). Мощность приводных синхронных электродвигателей, применяемых в металлургических цехах, достигает 70 МВт.