10.13. Машины постоянного тока большой мощности

10.13.1. Области применения и особенности эксплуатации

Основными установками, использующими крупные машины постоянного тока, являются прокатные станы, крупные шагающие экскаваторы, шахтные подъемники, гребные установки и различные испытательные стенды, в которых применяется мощный электропривод с регулируемой частотой вращения.

Применение в этих приводах ДПТ обеспечивает большую производительность труда, что экономически оправдывает дополнительные ' затраты, связанные с использованием электрооборудования на постоянном токе. Развитие отраслей промышленности, в которых находят применение мощные ДПТ, приводит к необходимости непрерывного повышения их мощности и вращающего момента, улучшению динамических показателей. В настоящее время питание крупных ДПТ осуществляется от тири-сторных преобразователей. Однако существует и потребность в мощных, свыше 5000 кВт, генераторах постоянного тока.

Для питания мощных прокатных ДПТ применяют тиристорные преобразователи. Тиристорное питание из-за пульсации напряжения и тока якоря ухудшает коммутацию ДПТ, вызывает появление добавочных потерь от переменных составляющих тока и потока и дополнительную вибрацию. Применение тиристорных преобразователей обеспечивает возможность использования быстродействующих систем регулирования для форсировки напряжения якоря. В связи с этим к изоляции обмоток якорной цепи и коллектора ДПТ, питаемых от тиристорных преобразователей, предъявляются дополнительные требования: она должна допускать нормальную эксплуатацию с амплитудным значением напряжения вентильной обмотки трансформатора преобразователя. Для ДПТ с номинальным напряжением 930 В это напряжение составляет 1500 В. Такое напряжение оказывает неблагоприятное влияние на потенциальные условия на коллекторе.

Для ограничения вредного воздействия тиристорного преобразователя ДПТ выполняют с шихтованным магнитопроводом и применяют 12-фазные схемы выпрямления (реже 6-фазные полностью управляемые). Для станов горячей прокатки реверсирование ДПТ осуществляется путем изменения знака напряжения на якоре. Из числа возможных схем реверсирования применяют встречно-параллельную и перекрестную схемы без уравнительных реакторов.

При проектировании ДПТ задаются допустимыми пульсациями тока якоря, как правило, в пределах от 2 до 7 %. В большинстве случаев индуктивность якорной цепи оказывается достаточной для ограничения заданного значения пульсации. В противном случае применяют дополнительные сглаживающие реакторы.

Крупные ДПТ работают в системе автоматизированного привода, и основное требо-

вание, предъявляемое к ним со стороны эксплуатации, — надежность работы. Поэтому ДПТ комплектуются вспомогательными устройствами, обеспечивающими, с одной стороны, работу в автоматизированном приводе, с другой — контроль за параметрами ДПТ во время эксплуатации.

Комплектно с ДПТ поставляются тахо-генератор типа ПТ-32 или ПТ-42, реле скорости типа РМН7011, воздухоохладители типа ВО-100-2 или ВО-150А, ящик резисторов.

Для контроля температуры входящего и выходящего из ДПТ воздуха поставляются два термометра сопротивления, для контроля работы подшипников — термометр манометрический сигнализирующий и указатель уровня масла. Обмотки возбуждения и компенсационная снабжены термоэлектрическими преобразователями, которые позволяют производить контроль температур этих обмоток. Термометры сопротивления, заложенные в обмотку якоря, выводятся на контактные кольца и траверсу, что позволяет следить за температурой обмотки якоря при работе. К каждому крупному ДПТ постоянного тока завод-изготовитель поставляет запасные части (комплекты катушек главных и дополнительных полюсов, секции обмотки якоря, щетки, щеткодержатели, вкладыш подшипника и др.), а также наборы специальных приспособлений, устройств и инструмента, необходимых для монтажа, эксплуатации и ремонта.

10.13.2. Двигатели для прокатных станов

Реверсивные и нереверсивные ДПТ, предназначенные для главных электроприводов прокатных станов, выпускаются ЛПЭО «Электросила» им. С. М. Кирова, заводом «Электротяжмаш» (г. Харьков) и ПО ХЭМЗ.

Условия эксплуатации двигателей:

Высота над уровнем моря, м, не более......... 1000

Температура охлаждающего воздуха, °С:

исполнение УХЛ4 .... 1—40

исполнение О4..... 1—45

Температура охлаждащего воздуха, °С........ 5-40

Относительная влажность воздуха при 25 °С (исполнение УХЛ4), %, не более .... 80

То же при 35 °С (исполнение

О4), %, не более..... 98

Запыленность охлаждающего воздуха, мг/м³, не более .... 0,2

Количество охлаждающего воздуха на 1 кВт фактических потерь, м³/мин, не более......3,5—4,0

Охлаждающий воздух не содержит химически агрессивных и токопроводящих примесей. Окружающая среда — невзрывоопасная, не содержащая агрессивных примесей и токопроводящей пыли в концентрациях, снижающих параметры двигателей ДПТ. Степень защиты ДПТ горизонтальных: IP20 — выше перекрытия фундаментной плиты, IPOX — ниже перекрытия фундаментной плиты по ГОСТ 14254-80.

Основные технические данные ДПТ и их габаритные, установочные и присоединительные размеры приведены в табл. 10.44 — 10.51 и на рис. 10.14.

Привод механизмов прокатных станов требует регулирования частоты вращения в широких пределах, частых реверсов и сопровождается большими кратковременными перегрузками по току при условии, что среднеквадратичный (за время технологического цикла) ток не превышает номинального. Допустимая рабочая перегрузка, как правило, 1,8 —2,25J_HOM (не более 15 с) в зависимости от частоты вращения и назначения ДПТ. От-

Рис. 10.14. Обозначения габаритных и установочных размеров двигателей постоянного

тока большой мощности

Таблица 10.44. Технические данные реверсивных двигателей постоянного тока серии П2 21-25-го габаритов производства ПО ХЭМЗ Ш_ном = 930 В)

					Динами-
Типоразмер	Мощность,	Ток,	Частота	Момент,	ческий	Масса,	КПД,
двигателя	кВт	А	вращения, об/мин	кНм	MUMCrt 1 инерции, 103 КГ-М2	103 кг	%
П2-630-215-86	3150	3650	90/150	334,25	13,63	69,4	92,5
П2-630-216-8С	3150	3680	71/125	423,7	16,68	65,4	91,7
ПВ2-630-217-8К	3150	3730	56/100	537,2	19,5	148	91,1
ПВ2-630-217-14К	7100	8075	125/150	542,4	20,05	150	94,3
П2-800-217-8С	3150	3710	56/100	537,2	19,6	107,35	91,1
П2-800-217-14С	7100	8075	125/150	542,4	20,05	108,15	94,3
П2-800-218-8С	3150	3750	45/80	668,5	22,4	125,5	90,1
П2-800-218-14С	7100	8130	90/125	753,4	22,85	127	93,7
П2-800-227-8С	4000	4710	50/100	764	29,8	121	90,9
П2-800-227-14С	8000	9080	100/125	764	30,25	123	94,4
П2-800-228-8С	4000	4830	40/80	955	38,5	146	89,3
П2-800-228-14С	8000	9130	80/125	955	39	148	93,7
П2-800-237-8С	4500	5300	45/90	955	43,8	148	90,9
П2-800-237-14С	9000	10200	90/100	955	47	150	94,5
П2-1000-238-8С	4500	5350	36/71	1193,7	53,8	166	89,8
П2-1000-238-14С	9000	10200	71/100	1210,6	57	168	94,0
П2-1000-247-8С	4500	5280	40/80	1074,4	63	162,5	90,8

Продолжение табл. 10.44

					Динами-
Типоразмер двигателя	Мощность, кВт	Ток, А	Частота вращения, об/мин	Момент, кНм	ческий момент инерции	Масса, 103 кг	КПД, %
					103 кг-м2
П2-1000-247-14С	10000	11380	80/90	1193,7	63,5	164,5	94,5
П2-1000-248-8С	4500	5360	32/63	1343	80,25	189,5	89,9
П2-1000-248-14С	10000	11450	63/90	1515,9	83,45	191,5	93,7
П2-800-253-8С	5000	5720	90/125	530,5	52,5	101	93,7
П2-800-255-8С	5000	5740	63/100	758	60	118	93,2
П2-1000-257-8С	5600	6600	36/71	1485,5	82,3	200	90,7
П2-1000-257-14С	12 500	14200	71/90	1681,3	85,8	203	94,3

Примечание. Структура условного обозначения двигателей:

Таблица 10.45. Габаритные, установочные и присоединительные размеры реверсивных двигателей постоянного тока производства ПО ХЭМЗ (рис. 10.14)

Типоразмер двигателя	Размеры, мм
						/зз		'47	/48	h		r30
П2-630-215-8С П2-630-216-8С П2-800-217-8С П2-800-217-14С П2-800-218-8С П2-800-218-14С	4040	4000	500 530 600 600 650 650	650 680 800 800 850 850	4000 4300 5405 5625 5705 5925	4960 5300 6200 6420 6550 6770	1700 1850 2230 2230 2380 2380	1650 1800 1960 2180 2110 2330	1140 1145 1310 1310 1360 1360	630	400	1725
										800		1760
П2-800-227-8С П2-800-227-14С П2-800-228-8С П2-800-228-14С	4500	4450	650 650 710 710	850 850 1030 1030	5430 5650 5745 5955	6200 6420 6835 7055	2080 2080 2230 2230	2060 2280 2280 2500	1360 1360 1550 1550	800	400	2000
П2-800-237-8С П2-800-237-14С П2-1000-238-8С П2-1000-238-14С	5050	5000	710 710 750 750	1030 1030 1060 1060	5395 5615 5810 6030	6495 6715 6935 7155	2100 2100 2300 2300	2070 2290 2220 2440	1550 1550 1640 1640	800	450	2250
П2-1000-247-8С П2-1000-247-14С П2-1000-248-8С П2-1000-248- 14С	5450	5400	750 750 800 800	1060 1060 1090 1090	5920 6140 6110 6330	6830 7050 7220 7440	2280 2280 2460 2460	2170 2390 2320 2540	1640 1640 1700 1700	1000	450	2370
П2-800-253-8С П2-800-255-8С П2-1000-257-8С П2-1000-257- 14С	5850	5800	630 630 840 840	800 800 1100 1100	3960 4175 5630 5850	5210 5410 6780 7000	1550 1650 2260 2260	1650 1750 2000 2220	1340 1340 1750 1750	800 800 1000 1000	450	2550

Примечание. См. примеч. к табл. 10.44.

где 1 — серия двигателей — П2; 2 — высота оси вращения, мм; 3 — условный диаметр якоря (габарит); 4-условная длина сердечника якоря; 5 - количество щеток на каждом бракете; 6 - буква С - исполнение на подшипниках скольжения; буква К — исполнение на подшипниках качения; 7 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70.

Таблица 10.46. Технические данные нереверсивных двигателей постоянного тока серии П2 20, 21-го и 24-го габаритов производства ПО ХЭМЗ

Типоразмер двигателя	Мощность, кВт	Напряжение, В	Ток, А	Частота вращения, об/мин	Момент, кНм	Динамический момент инерции, 1О'кг-м2	Масса, 103 кг	КПД, %
П2-630-201-5С П2-630-202-8С П2-630-203-5С П2-630-212-НС П2-630-213-6С П2-630-214-6С П2-630-241-8С П2-630-243-8С	1600 3150 1600 5000 2500 2500 4000 4000	930 930 930 930 930 930 930 930	1855 3565 1865 5640 2860 2870 4570 4600	250/500 400/600 160/500 400/500 160/315 125/315 160/320 100/260	61,1 75,2 95,5 119,4 149,2 191 238,8 382	3,75 4,07 4,95 7,33 9 9,85 30 37,8	22,9 28,1 30,6 36 43,7 48,8 56,8 74,6	93,3 94,8 92,4 95,3 93,9 93,3 94 93,4

Примечание. См. примеч. к табл. 10.44.

Таблица 10.47. Габаритные, установочные и присоединительные размеры нереверсивных двигателей постоянного тока производства ПО ХЭМЗ (рис. 10Л4)

Типоразмер	Размеры, мм
двигателя				h	'п		'46	/47	и»	h		r30
П2-630-201-5С П2-630-202-8С П2-630-203-5С	3550	3380	260 280 300	410 470 470	3060 3230 3270	3600 3850 3870	1300 1300 1400	1200 1350 1280	710 800 800	630	330	1450
П2-630-212-11С П2-630-213-6С П2-630-214-6С	4040	4000	360 360 380	450 450 550	3270 3350 3390	4000 4080 4300	1300 1450 1460	1450 1350 1400	825 825 925	630	430	1725
П2-630-241-8С П2-630-243-8С	5250	5200	420 480	540 650	3390 3620	4210 4580	1320 1450	1450 1550	950 1090	630	450	2275

Примечание. См. примеч. к табл. 10.44.

Таблица 10.48. Технические данные двигателей постоянного тока производства завода

«Электротяжмаш»

						Динами-
Типоразмер двигателя	Мощность, кВт	Напряжение, В	Ток, А	Частота вращения, об/мин	Момент, кНм	ческий момент инерции,	Масса, 103 кг	кпд, %
						103кг-м2
П2-18/70-0.315	315	440	925	36	83,6	1,2	25,8	78,2
П2-21/90-4	4000	750	5700	100/250	382	12,5	80,0	93,2
П2-23/85-7,1	7100	930	8120	100/180	678	32,2	102,5	94
П2-23/106-7,1	7100	930	8200	80/125	847,6	38,8	119	94,3
П2-23/170-8	8000	930	9250	50/80	1528	64	215	93,4
П2-24/71-6,3	6300	825	8050	160/315	378	—	81,8	95
П2-25/130-9	9000	930	10200	63/120	1364	77,5	169	94,8
П2-26/150-10	10000	930	11350	50/100	1910	121,2	202	94,7

Примечание. Структура условного обозначения двигателей:

где 1 — серия П2; 2 — условный диаметр якоря (габарит)/длина сердечника якоря, мм; 3 — мощность, МВт; 4 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70.

Таблица 10.49. Габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателей постоянного тока производства завода «Электротяжмаш» (рис. 10.14)

Типоразмер	Размеры, мм
двигателя			h	'зз	иб	hi	и»	h	гзо
П2-18/70-0,315	3060	320	380	3810	1250	1600	670	630	1215
П2-21/90-2	4360	530	680	5800	1685	2060	1060	900	1800
П2-23/85-7,1	—	600	680	6300	—	—	—	900	—
П2-23/106-7Д	4460	630	680	6785	2205	2370	1210	900	2120
П2-23/170-8	—	830	650	9685	2900	2900	2900	900	2120
П2-24/71-6,3	5200	530	680	5690	1450	1850	1090	630	2210
П2-24/130-9	5200	630	1480	8440	2340	2570	1480	900	2285
П2-26/150-10	6700	830	—	7035	—	—	—	900	2683

Примечание. См. примеч. к табл. 10.48.

Таблица 10.50. Технические данные двигателей постоянного тока производства ЛПЭО

« Электросила»

						Динами-
Типоразмер двигателя	Мощность, кВт	Напряжение, В	Ток, А	Частота вращения, об/мин	Момент, кНм	ческий момент инерции,	Масса, 103 кг	кпд, %
						103 КГ-М2
МП4000-32	4000	930	4780	32/80	1193,8	60	190	90
МП6300-63	6300	930	7170	63/80	955	42,5	182	94
МП6300-40	6300	930	7370	40/80	1504	85	195	91,9
МП9000-63	9000	750	8960	50/80	1719	60	у208	93,7
МП 12500-63	12500	930	14150	63/90	1895	125	230	95
МШООО-315	1000	440	2480	315/800	30,3	0,45	13	93,6
МП5600-300	5600	930	6325	300/400	178,3	16	70	95,2
МП7100-125	7100	930	8000	125/250	542,4	42,5	110,6	95,4
2МП2000-315	2 х 1000	440	2 х 2480	315/800	2 х 30,3	0,91	27,2	93,6
ЗМП3000-315	3 х 1000	440	3 х 2480	315/800	3 х 30,3	1,4	39,6	93,3
2МП3200-300	2x1600	465	2 х 3660	300/500	2 х 50,9	2,5	45	93,9
2МП11200-300	2 х 5600	930	2 х 6325	300/500	2x178,3	27,5	116	95,2
2МП14200-200	2x7100	930	2 х 7985	200/400	2x339	60	165	95,6
2МШ4200-125	2x7100	930	2 х 8000	125/250	2x542	95,0	232	95,4
2МШ4200-50	2 х 6300	930	2 х 7280	50/100	2x1203	212,5	316	92,8

Примечание. Структура условного обозначения двигателей:

Таблица 10.51. Габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателей постоянного тока ЛПЭО «Электросила» (рис. 10.14)

Типоразмер					'азмеры,	ММ
двигателя	*зо		',	'is	'зз		'47	'48	h	'30
МП4000-32У4	4800	__	__	6250	_	___	___	___	__	__
МП6300-63У4	4450	730	850	6250	7785	2250	2350	1560	900	2050
МП6300-40	5500	830	950	5800	7295	2200	2350	1650	900	—
МП9000-63	4900	800	300	6250	8740	—	—	—	900	2225
МП 12500-63	5950	860	870	6200	7000	-	-	-	900	2790

где 1 — серия МП; 2 — мощность, кВт; 3 — частота вращения, об/мин; 4 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70.

Типоразмер					>азмеры,	мм
двигателя	*зо	d\	h	'18	'33	'46	hi	'48	h	По
МП 1000-315	1970	220	280	2600	3550	1110	1110	540	630	985
МП5600-300	4300	450	540	4125	5220	1350	1800	1120	630	_
МП7100-125	4900	530	680	4570	5805	1650	1950	1250	630	—
2МП2000-315	1970	300	380	5260	5920	7900	1900	750	630	985
ЗМПЗООО-315	1970	300	380	—	7860	3800	2500	750	630	985
2МП3200-300	2450	320	380	4980	6065	_	_	—	630	—
2МП11200-300	4300	500	540	6100	_	2565	2525	1120	630	_
2МП14200-200	4900	600	680	6500	7745	1900	1550	1300	900	2270
2МП14200-125	4900	780	850	7550	8945	3150	3150	1550	900	_
2МП14200-50	5800	930	1100	7600	8910	2050	1950	1910	1000	-

Примечание. См. примеч. к табл. 10.50.

ключающая перегрузка, как правило, 2,5/_ном. Режимы работы SI, S7 или S8 по ГОСТ 183-74. Двигатели допускают нагрузку по току 1,15/ном длительно во всем диапазоне регулирования частоты вращения при превышении температуры обмоток не выше допустимой для изоляции нагревостойкости класса F по ГОСТ 8865-70. Питание ДПТ осуществляется от статических и вращающихся преобразователей.

Двигатели допускают регулирование частоты вращения от нуля до номинальной изменением напряжения на якоре и от номинальной до максимальной ослаблением магнитного поля. Устойчивость работы ДПТ при частоте вращения, близкой к нулю, обеспечивается системой управления. Конструктивное исполнение ДПТ по способу монтажа - IM7312 по ГОСТ 2479-79.

Станины двигателей шихтованные, маг-нитопровод разъемный по горизонтали, состоит из листов электротехнической стали, запрессованных в стальной сварной корпус. Рабочий конец вала цилиндрический.

В ДПТ применены подшипники скольжения с комбинированной (кольцевой и принудительной проточной) системой смазки. При отказе принудительной системы смазки допускается работа ДПТ на кольцевой смазке не более 2 мин. Кожух ДПТ сварной, имеют люки и двери для обслуживания. Места прилегания кожуха и двери уплотнены резиной. Кожухи крепят прижимами. Посадку крестовины якоря и полумуфты на вал выполняют с гарантированным натягом без шпонок. Для повышения эксплуатационной надежности ДПТ для крепления активной стали якоря применяют системы клиньев радиального и тангенциального распоров.

Двигатели монтируют на стальных фундаментных плитах. Вентиляция ДПТ принудительная по замкнутому или разомкнутому циклу с применением воздухоохладителей. В замкнутом цикле вентиляции должно быть обеспечено избыточное давление 50 Па. Подвод охлаждающего воздуха осуществляется со стороны, противоположной коллектору, отвод — со стороны коллектора. Способ охлаждения — ICA97 или ICA37 по ГОСТ 20459-75.

Для ДПТ главных приводов реверсивных станов горячей прокатки (блюмингов, слябингов, толстолистовых станов) характерен режим с очень малой продолжительностью включения. Для достижения оптимальной производительности стремятся вести прокатку во время первых проходов с максимально возможными обжатиями. Когда сечение прокатываемого металла становится меньше, обжатие следует уменьшить, в связи с этим для сокращения длительности проходов повышают скорость прокатки, поэтому ДПТ должен обладать большой перегрузочной способностью во всем диапазоне частот вращения, способностью быстрого регулирования частоты вращения в большом диапазоне с малыми потерями в обоих направлениях.

Двигатели одноклетьевых станов холодной прокатки для привода моталок должны обеспечивать постоянное натяжение полосы и необходимое ускорение при растяге от заправочной до рабочей скорости прокатки. Основные требования, предъявляемые к ДПТ, — пониженный момент инерции якоря и большой диапазон регулирования частоты вращения ослаблением поля. Выбор ДПТ прокатной клети производят по требуемым моменту и скорости прокатки.

Продолжение табл. 10.51

Для малых обжатий при более высоких скоростях, как правило, допустимо изменение потока возбуждения в пределах от 1:2 до 1:2,5.

Аналогичные требования предъявляются к ДПТ привода непрерывных станов холодной прокатки. Часто выгодно распределить мощность каждого привода по нескольким двигателям, так как при этом можно существенно уменьшить ускоряемые массы.