Электродвигатели и мотор-редукторы

Современный прокатный цех представляет собой сложный комплекс, состоящий из механического и электрического оборудования. Прокатные цеха содержат наибольшее количество электроприводов по сравнению с другими цехами. Так, на непрерывном широкополосном стане 2000 горячей прокатки установлено около 2 000 электродвигателей.

К основным особенностям работы электропривода клетей прокатных станов относятся: большое число включений (до 1 000 включений в час для реверсивных станов), ударный характер нагрузки, превышающий номинальную нагрузку двигателей, а также разгон и торможение двигателя при наличии прокатываемого металла в рабочих валках. С учетом этих особенностей к электродвигателю предъявляются следующие требования: жесткие механические характеристики; широкие пределы регулирования числа оборотов выходного вала; высокая перегрузочная способность по моменту; минимальный момент инерции ротора; большой пусковой момент.

На основании перечисленных требований производится выбор типа электродвигателя.

В прокатных станах применяются приводы с электродвигателями постоянного и переменного тока. Электродвигатель постоянного тока обладает большей перегрузочной способностью, чем электродвигатель переменного тока, может работать в более напряженном режиме, но дороже, имеет более сложную и менее надежную конструкцию. Поэтому электродвигателю постоянного тока предпочтение отдают только в том случае, если электродвигатель переменного тока не обеспечивает требуемых характеристик.

Синхронный электродвигатель наиболее целесообразен для привода с продолжительным режимом работы, редкими включениями и малыми нагрузками при пуске. Применение данного двигателя позволяет обеспечить в процессе эксплуатации высокие энергетические показатели.

Асинхронные двигатели (АД) широко применяются в промышленности благодаря простоте конструкции, надежности в эксплуатации. Если нет необходимости в бесступенчатом регулировании их скорости, то для питания АД не требуются преобразовательные установки, так как они получают энергию непосредственно от сетей переменного тока промышленной частоты. АД делятся на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором.

Электродвигатель для привода прокатного стана выбирают, в первую очередь, по номинальной мощности и частоте вращения выходного вала.

Номинальная мощность электродвигателя

,

где — угловая скорость рабочего валка; — КПД привода.

Частота вращения выходного вала электродвигателя

,

где — линейная скорость прокатки; — передаточное число редуктора.

Мотор-редуктор — моноблок, состоящий из электродвигателя и редукторной части, которая уменьшает частоту вращения выходного вала и увеличивает крутящий момент на нем.

При выборе мотор-редуктора учитывают характер внешней нагрузки, крутящий момент, частоту вращения входного и выходного валов, продолжительность суточной работы мотор-редуктора и частоту пуска. Различают цилиндрические, конические, червячные, планетарные, волновые и другие мотор-редукторы общепромышленного назначения.

Для прокатного стана наиболее применим соосный планетарный мотор-редуктор, состоящий из электродвигателя постоянного тока и редукторной части с планетарной зубчатой передачей. Он имеет большое передаточное число, и сравнительно малую массу, а кроме того, компактен. Однако при очень большом передаточном отношении работа планетарной передачи ухудшается, и КПД планетарного мотор-редуктора получается низким.