一、
結(jié)構(gòu)
增安型電氣設(shè)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(lái)實(shí)現(xiàn)防爆的，-而是依靠在結(jié)構(gòu)和性能上增強(qiáng)的各種技術(shù)措施和安全措施來(lái)保證防爆安全性能的。它也有一個(gè)外殼，被稱(chēng)為“增安外殼”，只是起到防護(hù)作用(IP保護(hù))，是這種防爆型式的各種技術(shù)措施和安全措施中的一種措施。因此，制造一個(gè)符合要求的增安型電氣設(shè)備必須根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)和特殊性能采取多種增強(qiáng)的技術(shù)措施和安全措施。增安型交流電動(dòng)機(jī)就是這樣。
為了很好地實(shí)現(xiàn)增安型交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)該具有的有效而合理的技術(shù)措施和安全措施，人們必須熟悉和掌握這種電機(jī)的所有增安型防爆結(jié)構(gòu)。通常，增安型交流電動(dòng)機(jī)的典型結(jié)構(gòu)如圖22所示。
從圖22可以看出，增安型交流電動(dòng)機(jī)同樣是由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋和接線(xiàn)盒組成的。然而，這里由軸．軸承內(nèi)蓋．前端蓋．接線(xiàn)盒．機(jī)座．后端蓋．軸承內(nèi)蓋．軸構(gòu)成的外殼是增安外殼(風(fēng)扇罩不是增安外殼的一部分，但是增安外殼的關(guān)聯(lián)部分)，不是所謂的隔爆外殼。增安型交流電動(dòng)機(jī)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(yīng)的增強(qiáng)技術(shù)措施，才能得以保證。
二、安全要求
增安型交流電動(dòng)機(jī)除應(yīng)該符合增安型電氣設(shè)備的通用要求外，還應(yīng)該符合以下的專(zhuān)門(mén)安全要求。
圖22增安型交流電動(dòng)機(jī)增安結(jié)構(gòu)示意圖
1-軸；2-前端蓋；3-定子繞組；4-接線(xiàn)盒；5-轉(zhuǎn)子繞組；6-機(jī)座；7-后端蓋；8-軸承內(nèi)蓋；9-外風(fēng)扇；10-風(fēng)扇罩
1．防護(hù)等級(jí)
通常情況下，防爆電氣設(shè)備的防護(hù)等級(jí)應(yīng)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(duì)于增安型交流電動(dòng)機(jī)的增安外殼的防護(hù)等級(jí)，不應(yīng)該低于P154。當(dāng)它運(yùn)行在清潔的室內(nèi)，而且又由經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)的人員操作和管理時(shí)，它的外殼防止固體異物和水進(jìn)入其內(nèi)的防護(hù)等級(jí)，可以不低于：
·I類(lèi)設(shè)備，IP23；
·Ⅱ類(lèi)設(shè)備，IP20。
在這種情況下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在電機(jī)的明顯部位標(biāo)志出警告標(biāo)志：“本電機(jī)只允許使用在干凈清潔的室內(nèi)!”
對(duì)于立式電機(jī)，安裝人員應(yīng)該在電機(jī)的上方設(shè)置必要的防護(hù)措施，防止固體異物和水通過(guò)通風(fēng)孔落人外殼內(nèi)。
這里需要特別指出的是，增安型交流電動(dòng)機(jī)的增安外殼的防護(hù)等級(jí)不得低于P154。是因?yàn)橐话闱闆r下接線(xiàn)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(diǎn)應(yīng)該引起人們的足夠注意。
2．定子與轉(zhuǎn)子
對(duì)于增安型交流電動(dòng)機(jī)的定子來(lái)說(shuō)，主要是定子繞組的結(jié)構(gòu)和絕緣處理。
當(dāng)額定電壓為200V及以上時(shí)，各相的散嵌繞組之間應(yīng)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(dāng)額定電壓為1000V及以下時(shí)，繞組的浸漆應(yīng)該采用浸漬法、滴注法或真空壓力浸漬法(VPI)進(jìn)行絕緣處理，或者在電機(jī)上使用額定電壓1000V以上的繞組。
當(dāng)額定電壓等于或大于1000V時(shí)，繞組應(yīng)該采用模繞法線(xiàn)圈來(lái)制作，并且采用真空壓力浸漬法進(jìn)行絕緣處理。除此之外，還應(yīng)該對(duì)繞組進(jìn)行防電暈處理。
經(jīng)過(guò)這樣絕緣處理的繞組還應(yīng)該進(jìn)行介電強(qiáng)度試驗(yàn)，以檢驗(yàn)這種絕緣處理和防電暈措施的有效性。
對(duì)于增安型交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)，籠型轉(zhuǎn)子的導(dǎo)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(dá)到目的。這樣就可以防止電機(jī)起動(dòng)時(shí)導(dǎo)條在槽內(nèi)震顫而在導(dǎo)條和轉(zhuǎn)子鐵心之間產(chǎn)生電氣放電火花。
如果籠型轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條和端環(huán)不是壓鑄在一起的，那么導(dǎo)條和端環(huán)(銅條型鼠籠)應(yīng)該采用硬釬焊的方法進(jìn)行連接。
3．接線(xiàn)端子和電氣連接
接線(xiàn)端子是電機(jī)電源引入的組件，常常由導(dǎo)電螺栓、壓緊螺母以及墊圈組成，當(dāng)然也可以由導(dǎo)電導(dǎo)體和相應(yīng)的壓緊環(huán)節(jié)組成(參見(jiàn)圖1．19)。對(duì)于增安型交流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，接線(xiàn)端子和外部電源的電氣連接是相當(dāng)重要的，即使在電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)，在t。時(shí)間內(nèi)，連接部位的溫度也不得超過(guò)它的極限溫度。
因此，接線(xiàn)端子和外部電源連接部位的接觸電阻應(yīng)該盡可能得小，尤其是對(duì)于低壓大功率的電機(jī)，即使一個(gè)小的接觸電阻也可能產(chǎn)生高的溫度。顯然，減小這個(gè)接觸電阻是至關(guān)重要的。
事實(shí)上，在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中，已經(jīng)多次發(fā)生因連接部位溫度過(guò)高而燒毀絕緣組件的嚴(yán)重事故。對(duì)于增安型交流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，這是絕對(duì)不能容忍的。
4．氣隙
氣隙是指增安型交流電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子之間存在的間隙。在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中定子和轉(zhuǎn)子不得發(fā)生碰撞和摩擦，否則，將產(chǎn)生機(jī)械火花和危險(xiǎn)溫度，這是不允許的。
對(duì)于增安型交流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，人們提出用最小徑向單邊氣隙來(lái)評(píng)價(jià)這個(gè)氣隙。所謂“最小徑向單邊氣隙”，是指增安型交流電動(dòng)機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下定子鐵心與轉(zhuǎn)子鐵心在徑向出現(xiàn)的單邊氣隙最小值。這個(gè)值，除與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與所選用軸承的種類(lèi)有關(guān)。
增安型交流電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間的最小徑向單邊氣隙(圖8．22中的k)，在電機(jī)靜止時(shí)，不應(yīng)該小于下式的計(jì)算值。
除此之外，對(duì)于大型增安型交流電動(dòng)機(jī)，人們還應(yīng)該設(shè)置測(cè)隙孔，定期檢測(cè)氣隙的大小。
測(cè)隙孔應(yīng)該設(shè)置在電機(jī)的兩個(gè)端蓋上。每一個(gè)端蓋應(yīng)該有3個(gè)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(cè)隙孔在不測(cè)隙時(shí)應(yīng)該用螺塞封堵，防止外物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部造成附加危險(xiǎn)。
5．外風(fēng)扇
外風(fēng)扇在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不得同鄰近零部件發(fā)生碰撞和摩擦，不得產(chǎn)生和積累靜電電荷，否則，將產(chǎn)生機(jī)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(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求》規(guī)定，對(duì)于旋轉(zhuǎn)零部件，例如增安型交流電動(dòng)機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)，在設(shè)備的正常工作狀態(tài)下，外風(fēng)扇和風(fēng)扇罩等相關(guān)零部件之間的間隙(距離，圖22中的g)不應(yīng)該小于外風(fēng)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(dòng)機(jī)的外風(fēng)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(yīng)該符合相關(guān)的要求，而且這種風(fēng)扇僅限用于1區(qū)和2區(qū)；如果增安型交流電動(dòng)機(jī)的外風(fēng)扇使用塑料材料制作，那么這種材料的使用溫度應(yīng)該比風(fēng)扇的額定運(yùn)行溫度高出20K，風(fēng)扇的表面絕緣電阻不應(yīng)該大于1GO(當(dāng)風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度小于50m/s時(shí)可以不受此限制)。
此外，增安型交流電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇罩的開(kāi)孔尺寸應(yīng)該達(dá)到至少為IP20防護(hù)要求。
6．電位均衡
在大型增安型交流電動(dòng)機(jī)中，特別是在起動(dòng)時(shí)，雜散磁場(chǎng)可能會(huì)在電機(jī)外殼中產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流流動(dòng)。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(duì)這樣的電機(jī)，尤其是外殼由多段殼體組成的電機(jī)，進(jìn)行等電位連接。
設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和額定值來(lái)確定等電位連接導(dǎo)體的截面積和結(jié)構(gòu)形式。等電位連接導(dǎo)體，應(yīng)該具有至少相導(dǎo)體的截面積，應(yīng)該與電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸線(xiàn)平行且對(duì)稱(chēng)地配置。并且，這樣的配置和安裝還要保證雜散磁場(chǎng)引起的電流經(jīng)過(guò)這些連接流動(dòng)。
此外，等電位連接要牢固可靠，在電機(jī)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中不應(yīng)該發(fā)生松動(dòng)和被腐蝕。這樣，在電機(jī)充分可靠接地的情況下，雜散磁場(chǎng)引起
防爆正壓柜的這種電流就會(huì)流人大地。
在電機(jī)某些部位設(shè)置的絕緣能夠阻斷這種電流流動(dòng)時(shí)，也可以不專(zhuān)門(mén)設(shè)置等電位連接。
7．溫度保護(hù)與tE時(shí)間
在增安型交流電動(dòng)機(jī)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該設(shè)置溫度保護(hù)裝置，以防止電機(jī)在正常運(yùn)行過(guò)程中或認(rèn)可的異常情況下出現(xiàn)超過(guò)極限溫度的危險(xiǎn)溫度。
溫度保護(hù)裝置應(yīng)該采用反時(shí)限延時(shí)過(guò)載保護(hù)方法，不僅能夠隨時(shí)監(jiān)視電機(jī)的運(yùn)行電流，而且當(dāng)電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)還能夠在tE時(shí)間內(nèi)切斷電機(jī)的電源；通常，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定保護(hù)裝置的t。時(shí)間整定值為5s。
增安型交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程的溫度變化和tE時(shí)間的圖示定義，如圖8．23所示。
在圖23中，OA表示電機(jī)運(yùn)行時(shí)的最高環(huán)境溫度；OB表示電機(jī)額定運(yùn)行的最終穩(wěn)定溫度；OC表示電機(jī)所對(duì)應(yīng)的極限溫度；BC表示電機(jī)的堵轉(zhuǎn)溫升；1表示電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間額定運(yùn)行時(shí)的溫度曲線(xiàn)；2表示電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)被堵轉(zhuǎn)的溫度曲線(xiàn)；tE表示電機(jī)堵轉(zhuǎn)后溫度由最終穩(wěn)定溫度上升到極限溫度所需的時(shí)間，也就是它的固有tE時(shí)間。
當(dāng)增安型交流電動(dòng)機(jī)的固有t。時(shí)間大于電機(jī)所用自動(dòng)保護(hù)裝置整定的t。時(shí)間時(shí)，電機(jī)便得到了有效的保護(hù)。因而，人們總是希望電機(jī)的固有tE時(shí)間長(zhǎng)一些。
通常情況下，連續(xù)運(yùn)行的電機(jī)應(yīng)該采用反時(shí)限延時(shí)過(guò)載保護(hù)裝置；起動(dòng)困難或起動(dòng)頻繁的電機(jī)可以采用其他合適的保護(hù)裝置。不管是什么樣的保護(hù)裝置。
圖23 tE時(shí)間的圖示定義
都必須防止電機(jī)在相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)下可能出現(xiàn)的超過(guò)極限溫度的危險(xiǎn)溫度。
增安型交流電動(dòng)機(jī)的固有tE時(shí)間應(yīng)該被標(biāo)志在電機(jī)的標(biāo)牌上和寫(xiě)入它的有關(guān)技術(shù)文件中，以便使用者選擇合適的保護(hù)裝置。
通常情況下，增安型交流電動(dòng)機(jī)不分防爆級(jí)別，但是對(duì)于大容量和(或)高壓增安型交流電動(dòng)機(jī)，如果有必要，根據(jù)試驗(yàn)，也可以分為3個(gè)防爆級(jí)別：ⅡA級(jí)、ⅡB級(jí)和Ⅱ C級(jí)。
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