刮板輸送機防爆變頻電機設(shè)計

1、刮板輸送機防爆變頻電機設(shè)計摘 要：目前，國內(nèi)在鐵路機車的牽引電機和鋼鐵行業(yè)上軋機電機，幾乎全部選用了變頻調(diào)速電動機。而在礦用防爆電機方面僅有采煤機牽引電機、皮帶輸送機電機以及風(fēng)機、水泵電機等有一部分為變頻電機，在刮板輸送機上還幾乎為空白。本文通過對一臺400kW刮板輸送機防爆變頻電機的設(shè)計，分析了變頻調(diào)速電動機的電磁設(shè)計特點和結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，與大家分享。關(guān)健詞：防爆三相感應(yīng)電機；變頻調(diào)速；設(shè)計中圖分類號：TM302 文獻標(biāo)識碼：A Abstract: At present, the primary driving motors of main rolling machines, curling

2、machines and decoilers in steel & iron industries are mostly variable-frequency adjustable-speed motors. Correspondingly the qualifications of these motors are much stricter. In this paper, we analyzed the electromagnetic and structure design characteristics of a 400kW low-voltage variable-frequ

3、ency motor，share with everyone.Key words: flame-proof three-phase induction motors，variable-frequency adjustable-speed，design近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機以及一些新型快速電子元件的出現(xiàn)，使交流異步電動機變頻調(diào)速得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)將按用戶要求設(shè)計的400KW刮板輸送機防爆變頻電機的設(shè)計方法進行闡述。該電機具有防爆、無級調(diào)速、方便節(jié)能等特點，在刨煤機、水泵、絞車等需要調(diào)速驅(qū)動的場合都將有廣泛用途。1 電機參數(shù)1.1技術(shù)參數(shù)礦用隔爆變頻調(diào)速三相異步電動機的規(guī)格如下。型號 Y

4、BVF-400額定功率 400 KW額定電壓 1140 V額定電流 244 A接線方式 Y額定轉(zhuǎn)速 1483r/min調(diào)頻范圍 075Hz額定頻率 50Hz防護等級 IP55絕緣等級 H冷卻方式 水冷1.2 適用范圍本防爆變頻電動機，適于煤礦井下工作面刮板輸送機或負(fù)荷相類似的機械。1.3電機的起動與運行特性與傳統(tǒng)供電方式的異步電動機直接起動或降壓起動方式不同，變頻調(diào)速電機可以采用控制轉(zhuǎn)子電流不變的恒轉(zhuǎn)矩方式起動，因為電機是在低頻低壓下起動，故電抗較小，無功電流較小，而磁通和電流的有功分量增加，電機可獲得較大的起動轉(zhuǎn)矩，甚至可在最大轉(zhuǎn)矩下起動。對于變頻調(diào)速異步牽引電動機，起動轉(zhuǎn)矩過載系數(shù)應(yīng)為1.

5、151.20，即起動轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定儲備為15%20%。在額定電壓和額定頻率下的過載系數(shù)應(yīng)為1.62.0，而最高轉(zhuǎn)速時的過載系數(shù)應(yīng)不小于1.25。對于其他類型的負(fù)載，則需根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)與特點確定電機的過載能力。2 電磁設(shè)計2.1電機極數(shù)的確定由于該項目是對煤礦井下刮板輸送機的驅(qū)動系統(tǒng)進行改造和創(chuàng)新的項目，具有一定的特殊性。原來的方式是電機為4極400kW、通過調(diào)速型液力偶合器調(diào)速。所以在確定本電機的極數(shù)時也定為4極。這里另外還有一個要考慮因素，就是備用方案的問題。由于本項目是我公司第一次開發(fā)的將變頻器與電機結(jié)合在一起的產(chǎn)品，在煤礦井下這種易爆、高濕、高粉塵條件下，變頻器能否經(jīng)受住考驗還是未知數(shù)。所以

6、我們的備用方案是如果變頻器出現(xiàn)問題，可以將變頻器甩掉使電機仍為400kW、4極電機，以保證煤礦的正常生產(chǎn)。2.2 電、磁負(fù)荷與氣隙該電機定子沖片的外徑650mm、內(nèi)徑420mm為我公司現(xiàn)有的沖片規(guī)格，鐵芯長度為470 mm。氣隙設(shè)計為1.6 mm，與同功率非變頻電機相同，由于本電機轉(zhuǎn)子沖片內(nèi)徑較大達到190 mm，電機軸剛性較高，不會因轉(zhuǎn)矩沖擊和脈振引起掃膛，故未有意加大。本電機電負(fù)荷的計算結(jié)果為1694Acm，而一般非變頻機座水冷的刮板輸送機的電機的電負(fù)荷通常為1800-2000Acm，考慮到變頻電機的溫升要比正常電機稍高，所以電負(fù)荷要設(shè)計得比正常電機低一些。2.3 繞組與槽形設(shè)計由于為本電

7、機供電的是電壓型逆變器，為了增加漏電抗，所以將定子槽形設(shè)計成窄且深形式，線圈采用的是2.5X9規(guī)格的扁平導(dǎo)體平放布置方式，如圖1所示。根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT478-1996YBS系列刮板輸送機用隔爆型三相異步電動機標(biāo)準(zhǔn)的要求，電機的起動轉(zhuǎn)矩要達到2.3倍，雖然本電機為變頻電機，可以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩起動，不必刻意提高起動轉(zhuǎn)矩。但考慮到本電機的實際使用環(huán)境及前面所述的備用方案，我們還是將轉(zhuǎn)子槽形設(shè)計成雙籠型式（如圖2所示），以利用集膚效應(yīng)提高起動轉(zhuǎn)矩。YBVF-400電機設(shè)計指標(biāo)與MT478-1996標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)值見表1, YBVF-400電機性能曲線如圖3所示。圖1 YBVF-400型變頻電機的絕緣結(jié)構(gòu)Fi

8、g 1 The type change insulate of Pin electrical engineering structure of YBVF-400圖2 YBVF-400電機轉(zhuǎn)子槽形Fig 2 Rotor slot dimensions of YBVF-400表1 YBVF-400電機設(shè)計指標(biāo)與MT478-1996標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)對照表項 目YBVF-400設(shè)計值MT478-1996標(biāo)準(zhǔn)值功率因數(shù)0.870.84效 率%9594起動轉(zhuǎn)矩2.542.3起動電流5.666.0最大轉(zhuǎn)矩2.22.2圖3 YBVF-400電機特性曲線 Fig 3 Specific curve of YBVF-400

9、3 變頻電機結(jié)構(gòu)設(shè)計本電機的外觀如圖4所示，其特點是電機與變頻器合為一個整體，極大地方便了用戶的安裝與使用。電機安裝方式IMB5法蘭聯(lián)接方式、平鍵軸伸，電機上部及后部為電控箱，用于安裝變頻控制系統(tǒng)。在左右兩側(cè)電機殼體與電控箱之間對稱有兩個凹槽，進線用的隔爆型電纜插銷裝于此處，以防使用及運輸過程中由于磕碰造成的損壞。電機殼體所有零部件間的接合面均按GB3836.1爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備 通用要求和GB3836.2爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備 隔爆型電氣設(shè)備“d”設(shè)計，隔爆零件均經(jīng)過壓力為1MPa的水壓試驗。隔爆箱體內(nèi)所有帶電零器件之間的電氣間隙和爬電距離均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。為防止煤塵等有害粉塵對電

10、機的影響，電機各配合面中均采取了防塵措施。電機機座與變頻器安裝底板均為水冷方式，采用Q235-A鋼板焊接而成。電機筒體由內(nèi)外兩層水套組成，中間夾層間設(shè)有冷卻水道。在內(nèi)水套上均勻交錯地分布有水路折流筋，使冷卻水均勻流經(jīng)電機全部殼體，以利于定子散熱。圖4 電機外觀圖4 電機外觀Fig 4 motor appearance電機軸承為雙軸承結(jié)構(gòu)，軸伸端為自由端。軸承型號為NU328，可提供較大的負(fù)載能力；非軸伸端為定位端軸承型號為6326，可為速度傳感器提供準(zhǔn)確的安裝精度。軸承均采用的是瑞典SKF C3游隙的電機專用軸承，軸承規(guī)格的選配均與我公司的定型產(chǎn)品相同。4 結(jié)語電力電子技術(shù)及交流電機的控制技術(shù)的發(fā)展為變頻電機的廣泛應(yīng)用奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)，另外三相異步電動機的變頻調(diào)速傳動與直流電動機調(diào)速傳動相比有許多優(yōu)點：（1）單機容量不受限制；（2）體積小、重量輕、占地面積?。唬?）轉(zhuǎn)動慣量?。唬?）動態(tài)響應(yīng)好；（5）維護簡單；（6）節(jié)約能源。而在本項目中只能參考其它行業(yè)所使用的變頻電機的設(shè)計經(jīng)驗，再結(jié)合礦用