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1、北京科技大学毕 业 论 文浅论交流防爆电机电气性能及设计理念学生姓名： 学号：学 院：北京科技大学函授站点：山西省永济市专 业：电气工程及自动化指导教师：二零一二年四月浅论交流防爆电机电气性能及设计理念摘 要 简要说明了隔爆型电机的工作环境，即含有爆炸性气体环境的矿井下。从电气性能、隔爆性能、产品图纸、技术文件、隔爆面缺陷处理等五个方面并以YBC系列隔爆型三相异步电动机为例介绍了隔爆型电机的设计特点。其主要特点是： (1) 功率等级、安装尺寸及转速的对应关系与DIN42673一致，同时考虑到与YB系列的继承性和Y2系列的互换性，作了必要调整，更加有效和适用。 (2) 全系列采用F级绝缘，温升按
2、B级考核。 (3) 噪声限值比YB系列低，接近YB系列的I级噪声，振动限值与YB系列相当。 (4) 外壳防护等级提高到IP55。 (5) 全系列选用低噪声深沟球轴承，机座中心高在180mm以上电机设注排油装置。 (6) 电机散热片有平行水平分布和辐射分布两种，以平行水平分布为主。 (7) 主要性能指标达到20世纪90年代初国际先进水平。关键词 隔爆型电动机 隔爆面 隔爆接合面 目录0前言- 31. 防爆电机分类及相关标准- 41.1产品分类 - 1.2产品系列及其特点- 2 本次设计电机电气性能方面- 2.1 电机电负荷的选择- 2.2 绕组绝缘的选择-2.3 温度传感器的安装-3 在隔爆性能
3、设计方面-3.1接线盒结构-3.2电缆引入口-3.3电机外壳接地-3.4隔爆电动机的外壳结构-4 产品图纸设计方面-4.1 防爆标志-4.2技术要求-4.3水压试验-4.4 坚固零件5 技术文件设计方面6 隔爆面的缺陷处理方面6.1 加工隔爆面缺陷处理6.2 不动隔爆面缺陷处理6.3 不允许处理缺陷6.4 隔爆面修复方法0 引言在煤矿井下及其他工业中的一些工作场所，空气中存在有各种各样的爆炸性气体、蒸汽等混合物，若遇到点火源（火源、热源）就可能引起爆炸和火灾，其破坏力很大，对人身和设备都会带来极大危害。为了防止这类事故的发生，在有爆炸危险的场合必须用隔爆型电动机，以保证安全。引起爆炸的原因有两
4、个：一是使用的场所中存有危险浓度的爆炸性混合物（爆炸性气体、蒸汽与空气的混合物）；二是存有引燃这些危险物质的点火源。隔爆电动机的隔爆结构，就是不使电动机成为会引燃外部爆炸性混合物点火源的一种结构，电动机之所以成为点火源是由于：（1）在运转过程中由于绝缘损伤造成短路或断路而引起的火花；（2）电动机导电零件连接的松动和由于潮气或导电物质的积聚等影响而引起的电弧火花；（3）由于机械故障及其他原因而导致电机过载、堵转等而产生的高温。防爆电机是一种可以在易燃易爆厂所使用的一种电机,运行时不产生电火花。防爆电机主要用于煤矿、石油天然气、石油化工和化学工业。此外，在纺织、冶金、城市煤气、交通、粮油加工、造纸
5、、医药等部门也被广泛应用。防爆电机作为主要的动力设备，通常用于驱动泵、风机、压缩机和其他传动机械。随着科技、生产的发展，存在爆炸危险的场所也在不断增加。例如，食用油生产过去是用传统的压榨法工艺，20世纪70年代以后，我国开始引进国外先进的浸出油工艺，但此工艺中要使用含有己烷的化学溶剂，己烷是易燃易爆物质;因此浸出油车间就成了爆炸危险场所，需要使用防爆电机和其他防爆电气产品。又如，近年来我国公路发展迅速，一大批燃油加油站出现，也给防爆电机提供了新的市场。H 级高压三相异步防爆电动机以其耐热性好、电机使用寿命长和运行可靠而逐步得到用户的青睐。据了解,国外发达国家80 年代末已开始应用H 级6kV
6、及以上的高压电机,而在我国低压H级电机应用较早,但80 年代末和90 年代初才开始应用3kV 电机,大多用在机车牵引上。制约H 级高压(6kV 及以上) 三相异步电动机发展的主要因素是:难以找到既满足耐热要求又满足线圈电气性能(主要是介损指标) 的主绝缘材料。因此，在设计隔爆电机时要根据其使用的环境及类别进行设计，现以一种使用在I类环境、水冷式，YBC系列三相异步电动机为例，介绍其隔爆设计。1 防爆电机分类及相关标准1.1产品分类1.1.1. 按电机原理分可分为防爆异步电机、防爆同步电机及防爆直流电机等。1.1.2. 按使用场所分可分为煤矿井下用防爆电机及工厂用防爆电机。1.1.3. 按防爆原
7、理分可分为隔爆型电机、增安型电机、正压型电机、无火花型电机及粉尘防爆电机等。1.1.4. 按配套的主机分可分为煤矿运输机用防爆电机、煤矿绞车用防爆电机、装岩机用防爆电机、煤矿局部扇风机用防爆电机、阀门用防爆电机、风机用防爆电机、船用防爆电机、起重冶金用防爆电机及加氢装置配套用增安型无刷励磁同步电机等。此外，还可以按额定电压、效率等技术指标来分，如高压防爆电机、高效防爆电机、高转差率防爆电机及高起动转矩防爆电机等。本文按防爆原理分类介绍。1.2产品系列及其特点1.2.1. 隔熄型电机它采用隔爆外壳把可能产生火花、电弧和危险温度的电气部分与周围的爆炸性气体混合物隔开。但是，这种外壳并非是密封的，周
8、围的爆炸性气体混合物可以通过外壳的各部分接合面间隙进入电机内部。当与外壳内的火花、电弧、危险高温等引燃源接触时就可能发生爆炸，这时电机的隔爆外壳不仅不会损坏或变形，而且爆炸火焰或炽热气体通过接合面间隙传出时，也不能引燃周围的爆炸性气体混合物。我国当前广泛应用的低压隔爆型电机产品的基本系列是YB系列隔爆型三相异步电机，它是Y系列(IP44)三相异步电机的派生产品。防爆性能符合GB3836.183爆炸性环境用防爆电气设备通用要求和GB3836.283爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d”，的规定;电机功率范围为O.55200kW，相对应的机座号范围是机座中心高为80315nun;防爆标志为d
9、I、dIIAT4、dIIBT4，分别适用于煤矿井下固定式设备或工厂IIA、IIB级，温度组别为T1T4组的可燃性气体或蒸气与空气形成的爆炸性混合物的场所;主体外壳防护等级为IP44，也可制成IP%4，接线盒防护等级为IP54;额定频率为50Hz，额定电压为380、1660、1140、380/660、660/140V;电机绝缘等级为F级，但按B级考核定子绕组的温升，具有较大的温升裕度。低压隔爆型三相异步电机派生系列的主要型号有：YB系列(dIIcT4)(机座中心高为80315mm)，YBSO系列(小功率，机座中心高为6390mm)，YBF系列(风机用，机座中心高为63160mm)，YBH系列(船
10、用，机座中心高为80280mm)，YB系列(中型，机座中心高为355450mm)，YBK系列(煤矿用，机座中心高为100315mm)，YBW、BTH、YBWTH系列(机座中心高为80315mm)，YBDFWF系列(户外防腐隔爆型电动阀门用，机座中心高为80315mm)及YBDC系列(隔爆型电容起动单相异步电机，机座中心高为71100mm)和YBZS系列起重用隔爆型双速三相异步电机。另外，还有YB系列高压隔爆型三相异步电机(机座中心高为355450mm，560710mm)。行业联合设计的YB2系列已于1四年底通过了全国鉴定，将逐步取代YB系列，成为我国隔爆型三相异步电机的基本系列。YB2系列共1
11、5个机座号(机座中心高为63、355nmm)，功率范围为O.12315kW。1.2.2.增安型电机它是在正常运行条件下不会产生电弧、火花或危险高温的电机结构上，再采取一些机械、电气和热的保护措施，使之进一步避免在正常或认可的过载条件下出现电弧、火花或高温的危险，从而确保其防爆安全性。我国当前应用的低压增安型的基本系列是YA系列增安型三相异步电动机，它是Y系列(IP44)三相异步电机的派生产品。防爆性能符合GB3836.183爆炸性环境用防爆电气设备通用要求和GB3836.383爆炸性环境用防爆电气设备增安型电气设备“e”的规定;功率范围为O.5590kW，相对应的机座中心高为80280mm;防
12、爆标志为eIITl、eIIT2、eIIT3，分别适用于工厂中具有温度组别为TlT3组爆炸性混合物并具有轻微腐蚀介质的场所;主体外壳的防护等级为IP54，接线盒防护等级为IP55;额定频率为50Hz，额定电压为380V;电机采用F级绝缘。低压增安型电机派生系列的主要型号有：YASO系列小功率增安型三相异步电机(机座中心高为5690mm)，YAW、YAWFl系列户外、户内防腐增安型三相异步电机(机座中心高为80280mm)。目前，已完成YA2、系列的行业联合设计工作，并正在组织试制，以取代YA系列。YA2全系列共15个机座号(机座中心高为63355mm)，功率范围为0.12400kW，将使我国增安
13、型电机达到国际上同类产品20世纪80年代先进水平。高压(6kV)增安型三相异步电机系列有：YA355450，功率160450kW;YA560900，功率5001800kW;YAm355630水冷，功率2202500kw;YAKK355630空空冷，功率1852000kW。1999年试制生产的TAKW400020/2600、4000kW增安型无刷励磁同步电机，是适应炼油厂石油深加工加氢装置需要而发展的新型防爆电机。其特点是：(1)满足增安型防爆电机的要求，采取一系列可靠的防止火花、电弧和危险高温的措施，可以安全运行于2区爆炸危险场所。(2)采用无刷励磁，设置旋转整流盘和静态励磁柜，励磁控制系统可靠;顺极性转差投励准确，无冲击;励磁系统失步保护可靠，再整步能力强;线路设计合理，放电电阻在工作中不发热;励磁电流调节范围宽。(3)同步机、交流励磁机及旋转整流盘同轴。整流盘位于主电机和励磁机之间，或置于轴承座之外。(4)外壳防护等级为IP54。(5)采用F级绝缘，温升按B级考核。(6)改变传统的下水冷为上水冷，即水冷却器置于电机上部。(7)设增安型防潮加热器，固定在电机底部的罩内，用于停机时加热防潮用。(8) 选优质原材料，电气及机械计算留有较大裕度，能
