刮板输送机防爆变频电机设计

1、刮板输送机防爆变频电机设计摘 要：目前，国内在铁路机车的牵引电机和钢铁行业上轧机电机，几乎全部选用了变频调速电动机。而在矿用防爆电机方面仅有采煤机牵引电机、皮带输送机电机以及风机、水泵电机等有一部分为变频电机，在刮板输送机上还几乎为空白。本文通过对一台400kW刮板输送机防爆变频电机的设计，分析了变频调速电动机的电磁设计特点和结构设计特点，与大家分享。关健词：防爆三相感应电机；变频调速；设计中图分类号：TM302 文献标识码：A Abstract: At present, the primary driving motors of main rolling machines, curling

2、machines and decoilers in steel & iron industries are mostly variable-frequency adjustable-speed motors. Correspondingly the qualifications of these motors are much stricter. In this paper, we analyzed the electromagnetic and structure design characteristics of a 400kW low-voltage variable-frequ

3、ency motor，share with everyone.Key words: flame-proof three-phase induction motors，variable-frequency adjustable-speed，design近年来，随着科学技术的发展，计算机以及一些新型快速电子元件的出现，使交流异步电动机变频调速得到广泛应用。现将按用户要求设计的400KW刮板输送机防爆变频电机的设计方法进行阐述。该电机具有防爆、无级调速、方便节能等特点，在刨煤机、水泵、绞车等需要调速驱动的场合都将有广泛用途。1 电机参数1.1技术参数矿用隔爆变频调速三相异步电动机的规格如下。型号 Y

4、BVF-400额定功率 400 KW额定电压 1140 V额定电流 244 A接线方式 Y额定转速 1483r/min调频范围 075Hz额定频率 50Hz防护等级 IP55绝缘等级 H冷却方式 水冷1.2 适用范围本防爆变频电动机，适于煤矿井下工作面刮板输送机或负荷相类似的机械。1.3电机的起动与运行特性与传统供电方式的异步电动机直接起动或降压起动方式不同，变频调速电机可以采用控制转子电流不变的恒转矩方式起动，因为电机是在低频低压下起动，故电抗较小，无功电流较小，而磁通和电流的有功分量增加，电机可获得较大的起动转矩，甚至可在最大转矩下起动。对于变频调速异步牵引电动机，起动转矩过载系数应为1.

5、151.20，即起动转矩的稳定储备为15%20%。在额定电压和额定频率下的过载系数应为1.62.0，而最高转速时的过载系数应不小于1.25。对于其他类型的负载，则需根据负载的性质与特点确定电机的过载能力。2 电磁设计2.1电机极数的确定由于该项目是对煤矿井下刮板输送机的驱动系统进行改造和创新的项目，具有一定的特殊性。原来的方式是电机为4极400kW、通过调速型液力偶合器调速。所以在确定本电机的极数时也定为4极。这里另外还有一个要考虑因素，就是备用方案的问题。由于本项目是我公司第一次开发的将变频器与电机结合在一起的产品，在煤矿井下这种易爆、高湿、高粉尘条件下，变频器能否经受住考验还是未知数。所以

6、我们的备用方案是如果变频器出现问题，可以将变频器甩掉使电机仍为400kW、4极电机，以保证煤矿的正常生产。2.2 电、磁负荷与气隙该电机定子冲片的外径650mm、内径420mm为我公司现有的冲片规格，铁芯长度为470 mm。气隙设计为1.6 mm，与同功率非变频电机相同，由于本电机转子冲片内径较大达到190 mm，电机轴刚性较高，不会因转矩冲击和脉振引起扫膛，故未有意加大。本电机电负荷的计算结果为1694Acm，而一般非变频机座水冷的刮板输送机的电机的电负荷通常为1800-2000Acm，考虑到变频电机的温升要比正常电机稍高，所以电负荷要设计得比正常电机低一些。2.3 绕组与槽形设计由于为本电

7、机供电的是电压型逆变器，为了增加漏电抗，所以将定子槽形设计成窄且深形式，线圈采用的是2.5X9规格的扁平导体平放布置方式，如图1所示。根据煤炭行业标准MT478-1996YBS系列刮板输送机用隔爆型三相异步电动机标准的要求，电机的起动转矩要达到2.3倍，虽然本电机为变频电机，可以实现恒转矩起动，不必刻意提高起动转矩。但考虑到本电机的实际使用环境及前面所述的备用方案，我们还是将转子槽形设计成双笼型式（如图2所示），以利用集肤效应提高起动转矩。YBVF-400电机设计指标与MT478-1996标准指标值见表1, YBVF-400电机性能曲线如图3所示。图1 YBVF-400型变频电机的绝缘结构Fi

8、g 1 The type change insulate of Pin electrical engineering structure of YBVF-400图2 YBVF-400电机转子槽形Fig 2 Rotor slot dimensions of YBVF-400表1 YBVF-400电机设计指标与MT478-1996标准指标对照表项 目YBVF-400设计值MT478-1996标准值功率因数0.870.84效 率%9594起动转矩2.542.3起动电流5.666.0最大转矩2.22.2图3 YBVF-400电机特性曲线 Fig 3 Specific curve of YBVF-400

9、3 变频电机结构设计本电机的外观如图4所示，其特点是电机与变频器合为一个整体，极大地方便了用户的安装与使用。电机安装方式IMB5法兰联接方式、平键轴伸，电机上部及后部为电控箱，用于安装变频控制系统。在左右两侧电机壳体与电控箱之间对称有两个凹槽，进线用的隔爆型电缆插销装于此处，以防使用及运输过程中由于磕碰造成的损坏。电机壳体所有零部件间的接合面均按GB3836.1爆炸性环境用防爆电气设备 通用要求和GB3836.2爆炸性环境用防爆电气设备 隔爆型电气设备“d”设计，隔爆零件均经过压力为1MPa的水压试验。隔爆箱体内所有带电零器件之间的电气间隙和爬电距离均符合相关标准规定。为防止煤尘等有害粉尘对电

10、机的影响，电机各配合面中均采取了防尘措施。电机机座与变频器安装底板均为水冷方式，采用Q235-A钢板焊接而成。电机筒体由内外两层水套组成，中间夹层间设有冷却水道。在内水套上均匀交错地分布有水路折流筋，使冷却水均匀流经电机全部壳体，以利于定子散热。图4 电机外观图4 电机外观Fig 4 motor appearance电机轴承为双轴承结构，轴伸端为自由端。轴承型号为NU328，可提供较大的负载能力；非轴伸端为定位端轴承型号为6326，可为速度传感器提供准确的安装精度。轴承均采用的是瑞典SKF C3游隙的电机专用轴承，轴承规格的选配均与我公司的定型产品相同。4 结语电力电子技术及交流电机的控制技术的发展为变频电机的广泛应用奠定了坚实的物质基础，另外三相异步电动机的变频调速传动与直流电动机调速传动相比有许多优点：（1）单机容量不受限制；（2）体积小、重量轻、占地面积小；（3）转动惯量小；（4）动态响应好；（5）维护简单；（6）节约能源。而在本项目中只能参考其它行业所使用的变频电机的设计经验，再结合矿用