- Конструкція електродвигунів компанії АВВ для АВО з прямою посадкою на вал
- Конструкція підшипникових вузлів
- Живлення електродвигунів від перетворювача частоти
З точки зору конструкції електроприводу все АВО можна розділити на три основні типи (рис. 1) - АВО з прямою посадкою вентилятора на вал електродвигуна, АВО з ремінною передачею і АВО з редукторним (співвісний або перпендикулярний вал). 
Мал. 1. Класифікація АВО за типом приводу
Кожен з типів приводу має свої переваги й недоліки, які зведені в таблицю.
Таблиця.Переваги та недоліки АВО з різними типами приводівТип приводу АВО
Позитивні сторониНегативні сторони
Пряма посадка вентилятора на вал
- Відсутність додаткових вузлів: вище надійність, менше експлуатаційні витрати
- Допускається низька температура експлуатації (до -60 ° С)
- Простий монтаж з мінімумом операцій
- Низькими обертами електродвигун: висока маса і вартість, низький ККД
Клиноременева передача
- Компактний високошвидкісний електродвигун
- Мінімальна ТО
- Неможливість роботи при низькій температурі (нижче -40 ° С)
- Знижена надійність в зв'язку зі збільшенням кількості елементів (ремінна передача, підшипниковий вузол)
- Необхідність налаштування сили натягу ременів перед пуском
редукторна передача
- Стандартна конструкція електродвигунів
- Потрібне спеціальне виконання для низької температури
- Низька надійність - багато конструкційних елементів
- Високі витрати на ТО
- Низький сумарний ККД системи
У Російській Федерації є близько двох десятків підприємств, що випускають різні типи АВО, а також декілька зарубіжних компаній, що поставляють свої апарати на територію РФ. У кожній галузі історично використовується певний тип електроприводу. Наприклад, нафтопереробні заводи і газотранспортіровочние вузли воліють АВО з прямою посадкою, рідше - з ремінною передачею. Нафтохімічні і хімічні підприємства найчастіше використовують ремінну передачу. Редукторний привід застосовується в сільському господарстві і харчовій галузі, а також в генерації електричної енергії, яка поряд з редукторним використовує і АВО з прямою посадкою.
З точки зору електродвигунів найбільш сприятливими рішеннями є редукторні і Кліноременная передача, так як в цих випадках використовуються стандартні електродвигуни з частотою обертання 1500 або 1000 об / хв (рідше 3000), які поширені і мають більш високий ККД.
Електродвигуни з прямою посадкою на вал мають низькими обертами виконання (500 об / хв і нижче), а також спеціальне монтажне виконання, яке дозволяє кріпити його на раму АВО або на фундамент під апаратом. В кінці минулого року компанія АВВ розробила конструкцію електродвигуна з прямою посадкою на вал для АВО, щоб надати виробникам повний спектр, яке може включати електродвигун, механічні компоненти та перетворювач частоти для керування швидкістю обертання вентилятора.
Конструкція електродвигунів компанії АВВ для АВО з прямою посадкою на вал
В даний час компанія АВВ випускає електродвигуни на 500 об / хв (12 полюсів) з діапазоном потужностей від 6,5 до 18,5 кВт. Крім того, ведуться розробки по виготовленню 14-ти-полюсних електродвигунів (428 об / хв).
Двигуни розраховані на напругу мережі живлення 380В (+/- 10%) з частотою 50 Гц, але можливе виконання і на інші напруги. Харчування допускається як безпосередньо від мережі, так і від перетворювача частоти.
У стандартному виконанні електродвигуни випускаються зі ступенем захисту IP55, але по додатковому замовленню вона може бути збільшена до IP56 або IP65.
Двигуни мають метод охолодження IC 0041 А (повністю закритий корпус повітряного охолодження, без вентилятора): охолодження відбувається за рахунок переміщення повітряного потоку, створюваного вентилятором АВО.
Монтажне виконання двигуна - IM V3. У стандартному варіанті електродвигуни поставляються зі спеціальною перехідною платформою для зручного монтажу на місцях установки в АВО, але можна замовити їх і без цієї плати з фланцем відповідно до стандарту DIN. Вал електродвигуна може бути виконаний як в циліндричної, так і в конічної форми.
Двигуни призначені для застосування в умовах навколишнього середовища від -55 до + 40 ° С при відносній вологості до 100% як всередині, так і поза приміщеннями. Можлива експлуатація при більш високій температурі по додатковому узгодженню з виробником обладнання. Двигуни мають нагрівальні елементи в обмотці статора, які служать для її просушування з метою збільшення опору ізоляції.
Для підключення двигуна до мережі і виведення сигналів з датчиків двигуни оснащені двома силовими висновками M50 і двома допоміжними M20 з кабельними сальниками Exd IIB для неброньованого кабелю (стандартно). Клемна коробка має досить внутрішнього місця для зручного підведення і підключення силових і сигнальних кабелів (рис. 2).
Мал. 2. Зовнішній вигляд клемної коробки, габарити 200-225
Конструкція підшипникових вузлів
Одними з найменш надійних вузлів електродвигуна є підшипники. Крім того, що вони вимагають постійного технічного обслуговування, вони також досить чутливі до зовнішніх впливів - температури, попадання вологи і бруду всередину, механічних впливів.
Електродвигуни АВВ для АВО оснащені кульковими підшипниками з обох сторін виробництва SKF або FAG. Конструкція електродвигуна дозволяє робити заміну мастила підшипників без зняття підшипникового щита. Інтервали, кількість і тип необхідної мастила вказані в інструкції по монтажу і експлуатації, що поставляється разом з електродвигуном, а також безпосередньо на його табличці. Термін служби підшипників при дотриманні належних умов монтажу та експлуатації становить 100 000 мотогодин.
Для захисту від проникнення вологи і бруду переднього підшипника електродвигуна, який встановлений вертикально валом вгору, компанія АВВ розробила ряд спеціальних захистів: зокрема, всі двигуни вже в стандартному виконанні мають лабіринтове ущільнення, яке не дозволяє потрапити всередину бруду і вологи під час простою двигуна, а також спеціальну «тарілку», встановлену перед підшипником, яка захищає його під час роботи. Дана конструкція пройшла серйозні випробування і показала свою спроможність.
Крім того, електродвигуни мають спеціальний фланець з отворами для стоку води, щоб вона не затримувалася в районі підшипникових вузлів (рис. 3).
Мал. 3. Лабіринтове ущільнення і спеціальний фланець
Живлення електродвигунів від перетворювача частоти
Сьогодні все більша кількість електродвигунів комплектується перетворювачами частоти, які, крім основної функції (управління швидкістю обертання електродвигуном) мають ряд додаткових переваг: енергозбереження, додатковий захист двигуна і мережі від аварійних режимів, реалізація простих алгоритмів АСУ ТП і т.д.
Електродвигуни для АВО виробництва АВВ мають універсальну конструкцію і можуть харчуватися як безпосередньо від мережі, так і від перетворювача частоти. Однак при харчуванні від перетворювача частоти до уваги повинні бути прийняті наступні моменти.
1. Перевантажувальна здатність електродвигунів, а також мінімальна і максимальна частоти обертання валу електродвигуна.
При регулюванні електродвигуна від перетворювача частоти в області частот обертання нижче номінальної охолодження відбувається менш інтенсивно, що в кінцевому підсумку може призвести до перегріву електродвигуна. Для оцінки ефекту погіршення охолодження електродвигуна в компанії АВВ застосовуються навантажувальні діаграми, що показують допустимий максимальний момент навантаження на вал двигуна в залежності від частоти обертання (рис. 4).
Мал. 4. навантажувальні характеристики при живленні від перетворювача частоти АВВ з режимом управління DTC (зліва) і будь-якого іншого перетворювача частоти (праворуч)
При надмірному підвищенні частоти обертання слід враховувати закон сталості потужності, тобто знижувати момент навантаження на вал електродвигуна в лінійній залежності від збільшення частоти обертання.
Для квадратичної залежності навантаження на вал електродвигуна (якою володіють АВО) зниження частоти обертання не є критичним, так як при цьому значно падає навантаження на вал, що, в свою чергу, викликає зменшення споживаного струму і, отже, температуру обмотки. А ось збільшення частоти обертання на вентиляторі може привести до перегріву електродвигуна. При збільшенні частоти обертання з 50 до 60 Гц потужність навантаження на вал збільшується в 1,7 разів. Тому ТЗ на електродвигуни для АВО спочатку має враховувати підвищення частоти обертання двигуна вище номінальної, якщо це може знадобитися для забезпечення параметрів технологічного процесу.
2. Перенапруження обмотки статора.
При харчуванні від перетворювача частоти на обмотку електродвигуна можуть подаватися піки перенапруги малої тривалості, але з великою амплітудою - до двократного значення напруги мережі живлення. Стандартна обмотка електродвигунів компанії АВВ витримує такі перенапруги без наслідків при живильної мережі 500 В і нижче. У разі, якщо живить мережу має напругу більше 500 В, застосовується спеціальна посилена ізоляція, що запобігає передчасному виходу електродвигуна з ладу (рис. 5).
Мал. 5. Максимально допустима напруга на обмотці електродвигуна
3. Підшипникові струми.
При харчуванні електродвигуна від перетворювача частоти в зв'язку з асиметрією подається на обмотки електродвигуна трифазного напруги формується різниця потенціалів, яка перетворюється в протікання струму по контуру «корпус двигуна - підшипники - ротор». Особливо несприятливо даний струм впливає на підшипники (вірніше, їх мастило) - протягом короткого часу вони перегріваються і виходять з ладу. Для зменшення негативного впливу підшипникових струмів існує ряд заходів. Компанія АВВ, наприклад, застосовує ізольований підшипник з неприводний боку, який значно зменшує або навіть перериває струм через підшипники, значно збільшуючи термін їх служби. Ізольований підшипник встановлюється на електродвигуни потужністю від 100 кВт і висотою осі обертання вище 280 мм
4. Захист поверхні електродвигуна від перегріву.
У разі, коли електродвигун живиться від перетворювача частоти, також необхідний контроль температури поверхні електродвигуна з метою недопущення перевищення температури вище зазначеного класу (ГОСТ Р МЕК 60079-14 - 2008). Його можна реалізувати двома способами - проведенням типових випробувань конкретного типу електродвигуна з конкретним типом перетворювача частоти або за допомогою безпосереднього контролю температури поверхні електродвигуна.
Компанія АВВ провела типові випробування з усіма перетворювачами частоти серій ACS8, що мають алгоритм прямого керування моментом (DTC - Direct Torque Control), які підтвердили відсутність перегріву поверхні електродвигуна в заданому робочому діапазоні. У разі комплексного застосування вибухозахищених електродвигунів з даними перетворювачами необхідності в застосуванні датчиків температури поверхні немає. У всіх інших випадках компанія АВВ може оснастити свої електродвигуни датчиками температури поверхні типу PTC або Pt100.