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    防爆知識

    增安型(Exe)交流電動機:防爆結構和安全要求

    發布時間:2019/6/5
      一、結構
      增安型電氣設備的防爆原理和安全措施,它不是使用“隔爆外殼”那樣的外殼來實現防爆的,-而是依靠在結構和性能上增強的各種技術措施和安全措施來保證防爆安全性能的。它也有一個外殼,被稱為“增安外殼”,只是起到防護作用(IP保護),是這種防爆型式的各種技術措施和安全措施中的一種措施。因此,制造一個符合要求的增安型電氣設備必須根據設備結構和特殊性能采取多種增強的技術措施和安全措施。增安型交流電動機就是這樣。
      為了很好地實現增安型交流電動機應該具有的有效而合理的技術措施和安全措施,人們必須熟悉和掌握這種電機的所有增安型防爆結構。通常,增安型交流電動機的典型結構如圖22所示。
      從圖22可以看出,增安型交流電動機同樣是由定子、轉子、端蓋和接線盒組成的。然而,這里由軸.軸承內蓋.前端蓋.接線盒.機座.后端蓋.軸承內蓋.軸構成的外殼是增安外殼(風扇罩不是增安外殼的一部分,但是增安外殼的關聯部分),不是所謂的隔爆外殼。增安型交流電動機的防爆安全性能,除增安外殼外,它的其他部分還必須具有相應的增強技術措施,才能得以保證。
      二、安全要求
      增安型交流電動機除應該符合增安型電氣設備的通用要求外,還應該符合以下的專門安全要求。
      
      圖22增安型交流電動機增安結構示意圖
      1-軸;2-前端蓋;3-定子繞組;4-接線盒;5-轉子繞組;6-機座;7-后端蓋;8-軸承內蓋;9-外風扇;10-風扇罩
      1.防護等級
      通常情況下,防爆電氣設備的防護等級應該符合:包含裸露帶電部件的外殼,不低于IP54;包含絕緣帶電部件的外殼,不低于IP44。
      對于增安型交流電動機的增安外殼的防護等級,不應該低于P154。當它運行在清潔的室內,而且又由經過專門培訓的人員操作和管理時,它的外殼防止固體異物和水進入其內的防護等級,可以不低于:
       ·I類設備,IP23;
       ·Ⅱ類設備,IP20。
      在這種情況下,設計人員應該在電機的明顯部位標志出警告標志:“本電機只允許使用在干凈清潔的室內!”
      對于立式電機,安裝人員應該在電機的上方設置必要的防護措施,防止固體異物和水通過通風孔落人外殼內。
      這里需要特別指出的是,增安型交流電動機的增安外殼的防護等級不得低于P154。是因為一般情況下接線盒空腔(包含裸露帶電部件)與主空腔(包含絕緣帶電部件)是連通的,都視為“包含裸露帶電組件的外殼”。這一點應該引起人們的足夠注意。
      2.定子與轉子
      對于增安型交流電動機的定子來說,主要是定子繞組的結構和絕緣處理。
      當額定電壓為200V及以上時,各相的散嵌繞組之間應該有附加的相間絕緣(涂刷清漆不能被看作是一種有效的絕緣措施)。
      當額定電壓為1000V及以下時,繞組的浸漆應該采用浸漬法、滴注法或真空壓力浸漬法(VPI)進行絕緣處理,或者在電機上使用額定電壓1000V以上的繞組。
      當額定電壓等于或大于1000V時,繞組應該采用模繞法線圈來制作,并且采用真空壓力浸漬法進行絕緣處理。除此之外,還應該對繞組進行防電暈處理。
      經過這樣絕緣處理的繞組還應該進行介電強度試驗,以檢驗這種絕緣處理和防電暈措施的有效性。
      對于增安型交流電動機的轉子來說,籠型轉子的導條和槽必須配合緊密,例如,采用壓力鑄鋁方法,或者采用附加槽襯、槽楔及其他脹緊方法,都可以達到目的。這樣就可以防止電機起動時導條在槽內震顫而在導條和轉子鐵心之間產生電氣放電火花。
      如果籠型轉子的導條和端環不是壓鑄在一起的,那么導條和端環(銅條型鼠籠)應該采用硬釬焊的方法進行連接。
      3.接線端子和電氣連接
      接線端子是電機電源引入的組件,常常由導電螺栓、壓緊螺母以及墊圈組成,當然也可以由導電導體和相應的壓緊環節組成(參見圖1.19)。對于增安型交流電動機來說,接線端子和外部電源的電氣連接是相當重要的,即使在電機發生堵轉時,在t。時間內,連接部位的溫度也不得超過它的極限溫度。
      因此,接線端子和外部電源連接部位的接觸電阻應該盡可能得小,尤其是對于低壓大功率的電機,即使一個小的接觸電阻也可能產生高的溫度。顯然,減小這個接觸電阻是至關重要的。
      事實上,在實際的工業應用中,已經多次發生因連接部位溫度過高而燒毀絕緣組件的嚴重事故。對于增安型交流電動機來說,這是絕對不能容忍的。
      4.氣隙
      氣隙是指增安型交流電動機的定子和轉子之間存在的間隙。在電機運行過程中定子和轉子不得發生碰撞和摩擦,否則,將產生機械火花和危險溫度,這是不允許的。
      對于增安型交流電動機來說,人們提出用最小徑向單邊氣隙來評價這個氣隙。所謂“最小徑向單邊氣隙”,是指增安型交流電動機在靜止狀態下定子鐵心與轉子鐵心在徑向出現的單邊氣隙最小值。這個值,除與電動機的結構有關,還與所選用軸承的種類有關。
      增安型交流電動機定子和轉子之間的最小徑向單邊氣隙(圖8.22中的k),在電機靜止時,不應該小于下式的計算值。
      除此之外,對于大型增安型交流電動機,人們還應該設置測隙孔,定期檢測氣隙的大小。
      測隙孔應該設置在電機的兩個端蓋上。每一個端蓋應該有3個這樣的孔。這些孔要均勻地分布在直徑和氣隙所處直徑相等的圓周上。測隙孔在不測隙時應該用螺塞封堵,防止外物進入電機內部造成附加危險。
      5.外風扇
      外風扇在電機運行過程中不得同鄰近零部件發生碰撞和摩擦,不得產生和積累靜電電荷,否則,將產生機械火花和靜電放電火花,這是不允許的。
      因此,GB 3836.1—2010《爆炸性環境第1部分:設備通用要求》規定,對于旋轉零部件,例如增安型交流電動機的通風系統,在設備的正常工作狀態下,外風扇和風扇罩等相關零部件之間的間隙(距離,圖22中的g)不應該小于外風扇最大外徑的1/100,而且最小也不得小于1mm。如果增安型交流電動機的外風扇使用輕合金(例如鋁合金)材料制作,那么這種材料中鈦、鎂和(或)鋯的含量應該符合相關的要求,而且這種風扇僅限用于1區和2區;如果增安型交流電動機的外風扇使用塑料材料制作,那么這種材料的使用溫度應該比風扇的額定運行溫度高出20K,風扇的表面絕緣電阻不應該大于1GO(當風扇的旋轉線速度小于50m/s時可以不受此限制)。
      此外,增安型交流電動機風扇罩的開孔尺寸應該達到至少為IP20防護要求。
      6.電位均衡
      在大型增安型交流電動機中,特別是在起動時,雜散磁場可能會在電機外殼中產生較大的感應電流流動。要避免這種電流的間歇性中斷可能形成的放電火花是十分重要的。因而,人們必須對這樣的電機,尤其是外殼由多段殼體組成的電機,進行等電位連接。
      設計人員應該根據電機的結構和額定值來確定等電位連接導體的截面積和結構形式。等電位連接導體,應該具有至少相導體的截面積,應該與電機轉軸軸線平行且對稱地配置。并且,這樣的配置和安裝還要保證雜散磁場引起的電流經過這些連接流動。
      此外,等電位連接要牢固可靠,在電機的整個運行過程中不應該發生松動和被腐蝕。這樣,在電機充分可靠接地的情況下,雜散磁場引起防爆正壓柜的這種電流就會流人大地。
      在電機某些部位設置的絕緣能夠阻斷這種電流流動時,也可以不專門設置等電位連接。
      7.溫度保護與tE時間
      在增安型交流電動機中,設計人員應該設置溫度保護裝置,以防止電機在正常運行過程中或認可的異常情況下出現超過極限溫度的危險溫度。
      溫度保護裝置應該采用反時限延時過載保護方法,不僅能夠隨時監視電機的運行電流,而且當電機發生堵轉時還能夠在tE時間內切斷電機的電源;通常,標準規定保護裝置的t。時間整定值為5s。
      增安型交流電動機運行過程的溫度變化和tE時間的圖示定義,如圖8.23所示。
      在圖23中,OA表示電機運行時的最高環境溫度;OB表示電機額定運行的最終穩定溫度;OC表示電機所對應的極限溫度;BC表示電機的堵轉溫升;1表示電機長時間額定運行時的溫度曲線;2表示電機在額定運行時被堵轉的溫度曲線;tE表示電機堵轉后溫度由最終穩定溫度上升到極限溫度所需的時間,也就是它的固有tE時間。
      當增安型交流電動機的固有t。時間大于電機所用自動保護裝置整定的t。時間時,電機便得到了有效的保護。因而,人們總是希望電機的固有tE時間長一些。
      通常情況下,連續運行的電機應該采用反時限延時過載保護裝置;起動困難或起動頻繁的電機可以采用其他合適的保護裝置。不管是什么樣的保護裝置。
      
      圖23 tE時間的圖示定義
      都必須防止電機在相應的運行狀態下可能出現的超過極限溫度的危險溫度。
      增安型交流電動機的固有tE時間應該被標志在電機的標牌上和寫入它的有關技術文件中,以便使用者選擇合適的保護裝置。
      通常情況下,增安型交流電動機不分防爆級別,但是對于大容量和(或)高壓增安型交流電動機,如果有必要,根據試驗,也可以分為3個防爆級別:ⅡA級、ⅡB級和Ⅱ C級。
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