ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности конструкции асинхронного экранированного электродвигателя из "Герметические химико-технологические машины и аппараты " При разработке герметического оборудования назначение электродвигателя несколько расширяется, так как в этом случае он выполняет ие только функции двигателя, но и является герметизирующим узлом всей машины. Электродвигатель с помощью фланца той или иной конструкции соединяется с рабочей машиной и, следовательно, внутренняя полость электродвигателя может быть заполнена рабочей средой, одним из компонентов ее, иногда парами или газами. Следовательно, электродвигатель должен быть разработан таким образом, чтобы его конструкция противостояла разрушающим действиям рабочей среды и обеспечивала герметизацию всей машины. [c.51] Основная трудность при разработке герметического оборудования с использованием механической энергии от вала привода состоит в герметизации вращающегося вала. [c.52] Поэтому сейчас ряд организаций разрабатывает герметические машины и аппараты с бессальниковым вводом вала в рабочую полость. При таком способе герметизации машины или аппарата необходимо обеспечить герметичность отдельных узлов по неподвижным соединениям, что особых трудностей не представляет. Электродвигатели для таких машин или аппаратов конструируются во фланцевом исполнении, которое обеспечивает герметичность соединения корпуса электродвигателя с корпусом машины или аппарата, или встраиваются в рабочую машину. [c.52] Герметизацию химико-технологического оборудования посредством электродвигателя выполняют по наружному или внутреннему диаметрам статора, как показано на фиг. 21. [c.52] Герметизация по наружному диаметру применяется редко, так как при этом активные части статора и ротора будут контактировать с рабочей средой или ее парами, что почти всегда недопустимо, однако такая схема герметизации может быть довольно успешно применена в тех случаях, когда рабочая среда нейтральна по отношению к примененным в электродвигателе материалам. [c.52] Более широкое применение нашел способ герметизации электродвигателей по внутреннему диаметру статора фиг. 21, а, так как в этом случае активные части статора отделены от рабочей среды, чем и обеспечивается их надежная защита. Наиболее просто герметизация по внутреннему диаметру статора обеспечивается у асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором за счет постановки экранирующей гильзы, поэтому такие электродвигатели уже нашли широкое применение при разработке герметических машин и аппаратов. [c.52] Электродвигатели в герметических машинах и аппаратах используются в качестве привода их рабочих органов в большинстве случаев для вращения различного типа рабочих колес насосов и реакторов. К этим электродвигателям, кроме требований, предъявляемых к любому приводу, предъявляется еще одно дополнительное — обеспечение герметичности конструкции при работе в непосредственном контакте с различными агрессивными средами. Таким образом, электродвигатель в каждой герметической машине выполняет две важные функции во-первых, он передает необходимый вращающий момент рабочему органу машины, например, колесу центробежного насоса и, во-вторых, является герметизирующим узлом машины. В большинстве случаев при разработке герметического оборудования применяют асинхронные экранированные электродвигатели, у которых полная герметизация обеспечивается с помощью экранирующей (защитной) гильзы статора. Но экранирующая гильза отрицательно влияет на технико-экономические показатели электродвигателя, поэтому применение таких электродвигателей целесообразно только в тех случаях, если другие способы герметизации не обеспечивают достаточной надежности оборудования в работе. [c.53] Если асинхронный электродвигатель устанавливается на машине, рассчитанной для работы при малых давлениях, и рабочая среда допускает применение неметаллических материалов, то целесообразно их использование, однако при этом вообще предварительно следует убедиться в необходимости герметизации по внутреннему диаметру статора, так как иногда допустима герметизация по наружному диаметру статора. Переход на герметизацию электродвигателей по наружному диаметру статора допускает использование активных частей электродвигателей нормального исполнения. Таким образом, герметизация будет достигнута с использованием встроенного электродвигателя, технико-экономические показатели которого будут выше. [c.53] В дальнейшем в книге рассматриваются только экранированные электродвигатели, так как электродвигатели встроенного исполнения, кроме системы охлаждения, ничем не отличаются от электродвигателей нормального исполнения. [c.53] Экранирующая гильза статора препятствует проникновению жидкости и газов из рабочей зоны машины к пакету и обмотке статора. Поэтому пакет и обмотка статора находятся в обычных условиях эксплуатации электродвигателя закрытого исполнения, однако в целях улучшения охлаждения часто полость статора заполняют жидким диэлектриком. Экранирующая гильза статора выполняет функции основного герметизирующего элемента в машине. Она должна обладать достаточной механической прочностью при малых толщинах, кроме этого, к ней предъявляется ряд специальных требований в целях снижения электрических потерь. [c.54] Величина воздушного зазора в асинхронном электродвигателе имеет очень большое значение, так как с увеличением зазора сильно возрастает сопротивление для магнитного потока, поэтому у асинхронных электродвигателей нормального исполнения выбирается минимальный воздушный зазор, который в большинстве случаев ограничивается технологическими и эксплуатационными соображениями. У асинхронных экранированных электродвигателей расчетный воздушный зазор между пакетами статора и ротора возрастает в несколько раз и достигает 2—4 мм для двигателей с внутренним диаметром статора порядка 100—150 мм при давлении в полости ротора около 20 Мн м , однако в аппаратах, рассчитанных на высокое давление, толщина защитных гильз может превышать 10 мм [8]. [c.54] Механический воздушный зазор, т. е. зазор между гильзой и вращающейся поверхностью ротора, обычно выбирается меньше, чем у нормальных машин, за счет более точной механической обработки полости статора и ротора и постановки специальных подшипников. [c.55] Защитную оболочку ротора изготовляют как из металла, так. и из неметаллических материалов, она должна обладать достаточной механической прочностью и надежно защищать пакет ротора от проникновения рабочей среды. Если рабочая среда не агрессивна к материалам ротора, то защитная оболочка не нужна. [c.55] Во всех случаях необходимо стремиться к уменьшению расчетного воздушного зазора посредством применения гильз минимальных толщин, конечно, при этом должна быть обеспечена надежность герметизации машины. [c.55] Увеличенный воздушный зазор ведет к снижению допустимой магнитной индукции в нем, так как иначе намагничивающий ток достигнет очень больших значений. В результате снижения магнитной индукции в воздушном зазоре снижается магнитный поток при неизменных габаритах электродвигателя, следовательно, снижается и электромагнитная мощность, передаваемая от статора к ротору. [c.55] Вращающееся магнитное поле в асинхронном электродвигателе пересекает защитные гильзы и наводит в них электродвижущую силу. Поскольку металлические гильзы представляют собой хороший проводник электрического тока, то в них под влиянием наведенной э. д. с. возникает электрический ток, который приводит к нагреву гильзы. Тепловые потери из-за вихревых токов в экранирующей гильзе статора очень велики и достигают 10—20 процентов от полезной мощности при толщине гильзы, изготовленной из нержавеющей стали, 0,3—0,5 мм. При применении больших толщин потери еще больше возрастают. Поэтому коэффициент полезного действия у асинхронных экранированных электродвигателей ниже, чем у электродвигателей общего применения. [c.55] Для определения потерь в защитной оболочке ротора можно воспользоваться этой же формулой. Толщина защитной оболочки ротора либо равна, либо меньше толщины гильзы статора. Потери в гильзе возрастают в квадрате от скорости магнитного поля относительно гильзы или в квадрате от частоты, но так как /2 = = то при номинальном скольжении потерями в оболочки ротора можно пренебречь, потому что даже при скольжении 8 = 0,1 потери в защитной оболочке ротора составляют не более 1 % от потерь в экранирующей гильзе статора. [c.56] Полезная мощность асинхронного экранированного электродвигателя всегда будет меньше мощности электродвигателя нормального исполнения, от которого использованы пакеты статора и ротора. [c.56] Ротор и вал электродвигателя вращаются в подшипниках, и вся эта система имеет непосредственный контакт с рабочей средой герметической химико-технологической машины или аппарата. Поэтому вал ротора изготовляют из нержавеющей стали, а пакет ротора покрывают защитной оболочкой. Более трудной задачей является обеспечение надежной работы подшипниковых узлов. В малоагрессивных газовых средах и в некоторых машинах с применением газового буфера удается применить подшипники качения. В тех случаях, когда вал ротора вращается в агрессивной жидкости, использование подшипников качения исключается, так как они быстро выходят из строя. В этом случае применяются либо подшипники скольжения, либо гидростатические подшипники, в которых рабочая среда используется в качестве смазывающей. Применение таких подшипников позволяет расширить область использования герметического оборудования. [c.56] Для нормальной работы любого электродвигателя необходимо, чтобы температурный режим его отдельных частей не превышал допустимые пределы. При нормальном исполнении для охлаждения обычно используется воздух, который с помощью вентилятора, насаженного на вал электродвигателя, подается к нагретым частям и забирает от них тепло. При герметическом исполнении вал электродвигателя не выходит из корпуса, поэтому такая система охлаждения не может быть использована. [c.56] Вернуться к основной статье