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增安型(Exe)交流电动机:防爆结构和安全要求
发布时间: 2019-6-5
  一、结构
  增安型电气设备的防爆原理和安全措施,它不是使用“隔爆外壳”那样的外壳来实现防爆的,-而是依靠在结构和性能上增强的各种技术措施和安全措施来保证防爆安全性能的。它也有一个外壳,被称为“增安外壳”,只是起到防护作用(IP保护),是这种防爆型式的各种技术措施和安全措施中的一种措施。因此,制造一个符合要求的增安型电气设备必须根据设备结构和特殊性能采取多种增强的技术措施和安全措施。增安型交流电动机就是这样。
  为了很好地实现增安型交流电动机应该具有的有效而合理的技术措施和安全措施,人们必须熟悉和掌握这种电机的所有增安型防爆结构。通常,增安型交流电动机的典型结构如图22所示。
  从图22可以看出,增安型交流电动机同样是由定子、转子、端盖和接线盒组成的。然而,这里由轴.轴承内盖.前端盖.接线盒.机座.后端盖.轴承内盖.轴构成的外壳是增安外壳(风扇罩不是增安外壳的一部分,但是增安外壳的关联部分),不是所谓的隔爆外壳。增安型交流电动机的防爆安全性能,除增安外壳外,它的其他部分还必须具有相应的增强技术措施,才能得以保证。
  二、安全要求
  增安型交流电动机除应该符合增安型电气设备的通用要求外,还应该符合以下的专门安全要求。
  
  图22增安型交流电动机增安结构示意图
  1-轴;2-前端盖;3-定子绕组;4-接线盒;5-转子绕组;6-机座;7-后端盖;8-轴承内盖;9-外风扇;10-风扇罩
  1.防护等级
  通常情况下,防爆电气设备的防护等级应该符合:包含裸露带电部件的外壳,不低于IP54;包含绝缘带电部件的外壳,不低于IP44。
  对于增安型交流电动机的增安外壳的防护等级,不应该低于P154。当它运行在清洁的室内,而且又由经过专门培训的人员操作和管理时,它的外壳防止固体异物和水进入其内的防护等级,可以不低于:
   ·I类设备,IP23;
   ·Ⅱ类设备,IP20。
  在这种情况下,设计人员应该在电机的明显部位标志出警告标志:“本电机只允许使用在干净清洁的室内!”
  对于立式电机,安装人员应该在电机的上方设置必要的防护措施,防止固体异物和水通过通风孔落人外壳内。
  这里需要特别指出的是,增安型交流电动机的增安外壳的防护等级不得低于P154。是因为一般情况下接线盒空腔(包含裸露带电部件)与主空腔(包含绝缘带电部件)是连通的,都视为“包含裸露带电组件的外壳”。这一点应该引起人们的足够注意。
  2.定子与转子
  对于增安型交流电动机的定子来说,主要是定子绕组的结构和绝缘处理。
  当额定电压为200V及以上时,各相的散嵌绕组之间应该有附加的相间绝缘(涂刷清漆不能被看作是一种有效的绝缘措施)。
  当额定电压为1000V及以下时,绕组的浸漆应该采用浸渍法、滴注法或真空压力浸渍法(VPI)进行绝缘处理,或者在电机上使用额定电压1000V以上的绕组。
  当额定电压等于或大于1000V时,绕组应该采用模绕法线圈来制作,并且采用真空压力浸渍法进行绝缘处理。除此之外,还应该对绕组进行防电晕处理。
  经过这样绝缘处理的绕组还应该进行介电强度试验,以检验这种绝缘处理和防电晕措施的有效性。
  对于增安型交流电动机的转子来说,笼型转子的导条和槽必须配合紧密,例如,采用压力铸铝方法,或者采用附加槽衬、槽楔及其他胀紧方法,都可以达到目的。这样就可以防止电机起动时导条在槽内震颤而在导条和转子铁心之间产生电气放电火花。
  如果笼型转子的导条和端环不是压铸在一起的,那么导条和端环(铜条型鼠笼)应该采用硬钎焊的方法进行连接。
  3.接线端子和电气连接
  接线端子是电机电源引入的组件,常常由导电螺栓、压紧螺母以及垫圈组成,当然也可以由导电导体和相应的压紧环节组成(参见图1.19)。对于增安型交流电动机来说,接线端子和外部电源的电气连接是相当重要的,即使在电机发生堵转时,在t。时间内,连接部位的温度也不得超过它的极限温度。
  因此,接线端子和外部电源连接部位的接触电阻应该尽可能得小,尤其是对于低压大功率的电机,即使一个小的接触电阻也可能产生高的温度。显然,减小这个接触电阻是至关重要的。
  事实上,在实际的工业应用中,已经多次发生因连接部位温度过高而烧毁绝缘组件的严重事故。对于增安型交流电动机来说,这是绝对不能容忍的。
  4.气隙
  气隙是指增安型交流电动机的定子和转子之间存在的间隙。在电机运行过程中定子和转子不得发生碰撞和摩擦,否则,将产生机械火花和危险温度,这是不允许的。
  对于增安型交流电动机来说,人们提出用最小径向单边气隙来评价这个气隙。所谓“最小径向单边气隙”,是指增安型交流电动机在静止状态下定子铁心与转子铁心在径向出现的单边气隙最小值。这个值,除与电动机的结构有关,还与所选用轴承的种类有关。
  增安型交流电动机定子和转子之间的最小径向单边气隙(图8.22中的k),在电机静止时,不应该小于下式的计算值。
  除此之外,对于大型增安型交流电动机,人们还应该设置测隙孔,定期检测气隙的大小。
  测隙孔应该设置在电机的两个端盖上。每一个端盖应该有3个这样的孔。这些孔要均匀地分布在直径和气隙所处直径相等的圆周上。测隙孔在不测隙时应该用螺塞封堵,防止外物进入电机内部造成附加危险。
  5.外风扇
  外风扇在电机运行过程中不得同邻近零部件发生碰撞和摩擦,不得产生和积累静电电荷,否则,将产生机械火花和静电放电火花,这是不允许的。
  因此,GB 3836.1—2010《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》规定,对于旋转零部件,例如增安型交流电动机的通风系统,在设备的正常工作状态下,外风扇和风扇罩等相关零部件之间的间隙(距离,图22中的g)不应该小于外风扇最大外径的1/100,而且最小也不得小于1mm。如果增安型交流电动机的外风扇使用轻合金(例如铝合金)材料制作,那么这种材料中钛、镁和(或)锆的含量应该符合相关的要求,而且这种风扇仅限用于1区和2区;如果增安型交流电动机的外风扇使用塑料材料制作,那么这种材料的使用温度应该比风扇的额定运行温度高出20K,风扇的表面绝缘电阻不应该大于1GO(当风扇的旋转线速度小于50m/s时可以不受此限制)。
  此外,增安型交流电动机风扇罩的开孔尺寸应该达到至少为IP20防护要求。
  6.电位均衡
  在大型增安型交流电动机中,特别是在起动时,杂散磁场可能会在电机外壳中产生较大的感应电流流动。要避免这种电流的间歇性中断可能形成的放电火花是十分重要的。因而,人们必须对这样的电机,尤其是外壳由多段壳体组成的电机,进行等电位连接。
  设计人员应该根据电机的结构和额定值来确定等电位连接导体的截面积和结构形式。等电位连接导体,应该具有至少相导体的截面积,应该与电机转轴轴线平行且对称地配置。并且,这样的配置和安装还要保证杂散磁场引起的电流经过这些连接流动。
  此外,等电位连接要牢固可靠,在电机的整个运行过程中不应该发生松动和被腐蚀。这样,在电机充分可靠接地的情况下,杂散磁场引起防爆正压柜的这种电流就会流人大地。
  在电机某些部位设置的绝缘能够阻断这种电流流动时,也可以不专门设置等电位连接。
  7.温度保护与tE时间
  在增安型交流电动机中,设计人员应该设置温度保护装置,以防止电机在正常运行过程中或认可的异常情况下出现超过极限温度的危险温度。
  温度保护装置应该采用反时限延时过载保护方法,不仅能够随时监视电机的运行电流,而且当电机发生堵转时还能够在tE时间内切断电机的电源;通常,标准规定保护装置的t。时间整定值为5s。
  增安型交流电动机运行过程的温度变化和tE时间的图示定义,如图8.23所示。
  在图23中,OA表示电机运行时的最高环境温度;OB表示电机额定运行的最终稳定温度;OC表示电机所对应的极限温度;BC表示电机的堵转温升;1表示电机长时间额定运行时的温度曲线;2表示电机在额定运行时被堵转的温度曲线;tE表示电机堵转后温度由最终稳定温度上升到极限温度所需的时间,也就是它的固有tE时间。
  当增安型交流电动机的固有t。时间大于电机所用自动保护装置整定的t。时间时,电机便得到了有效的保护。因而,人们总是希望电机的固有tE时间长一些。
  通常情况下,连续运行的电机应该采用反时限延时过载保护装置;起动困难或起动频繁的电机可以采用其他合适的保护装置。不管是什么样的保护装置。
  
  图23 tE时间的图示定义
  都必须防止电机在相应的运行状态下可能出现的超过极限温度的危险温度。
  增安型交流电动机的固有tE时间应该被标志在电机的标牌上和写入它的有关技术文件中,以便使用者选择合适的保护装置。
  通常情况下,增安型交流电动机不分防爆级别,但是对于大容量和(或)高压增安型交流电动机,如果有必要,根据试验,也可以分为3个防爆级别:ⅡA级、ⅡB级和Ⅱ C级。
 
 
 
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