ВІД РОЗРОБКИ ДО ВПРОВАДЖЕННЯ

Головна : : Статті : : Про нову єдину серію низьковольтних вибухозахищених...

Э.О. Вареник, В.В. Каіка, Г.В. Красніков, Т.В. Швецова, А.І. Аниканов

Про нову єдину серію низьковольтних вибухозахищених асинхронних двигунів

Постановка проблеми

Створення єдиних серій асинхронних машин є центральним завданням технічної політики електромашинобудування будь-якої держави, тому що при цьому усувається різноманіття електричних машин, розроблених конструкторськими бюро окремих підприємств, полегшується завдання організацій, які проектують різні машини і механізми, яки комплектуються двигунами єдиних серій, створюється тверда база для вибору необхідного технологічного встаткування, що дозволяє стандартизувати певні частини установок, які доводитися створювати залежно від особливостей численних типів електричних машин, які випускають різні заводи. Не менш значні переваги одержує споживач: спрощується догляд за одноманітними двигунами в експлуатації, скорочується парк запасних частин, з'являється можливість вільного маневрування наявними двигунами усередині окремого підприємства і таке інше. Для електромашинобудівельників єдині серії досить полегшують постачання, звужуючи та стандартизуючи асортименти матеріалів, які поставляють.

Ідея створення єдиних серій не є новою та має давню історію. Уперше ця проблема була поставлена в Радянському Союзі в умовах соціалістичної системи планового ведення господарства наприкінці 20-х років минулого сторіччя. У Всесоюзному технічному бюро (ВТБ) при Всесоюзному енергетичному інституті (ВЕІ) під керівництвом інж. Ю.А. Шредера був розроблений проект першої всесоюзної серії асинхронних машин АТ, яка мала на той час високі технічні характеристики. Надалі ця серія на заводі «Электросила» (Ленінград) була перероблена в серію АМ потужністю від 100 до 7500 кВт (в 10-ти габаритах від 11-го до 20-го включно). Харківським електромеханічним заводом (ХЕМЗ) була розроблена серія МА-200 у діапазоні потужності 10...100 кВт.

Надалі в цьому напрямку у 1934-1937 рр. велася робота з реалізації ідеї єдиних серій на підприємствах Главенергопрома СРСР. З метою нагромадження досвіду по проектуванню й дослідженням єдиних серій електричних машин був випущений збірник «За единые серии электрических машин» у трьох томах (ОНТИ, Головна редакція енергетичної літератури, Москва, 1935-1937 рр.).

У цей час були розроблені проекти єдиних серій синхронних двигунів, двигунів постійного струму, асинхронних двигунів загального призначення та перша єдина серія вибухобезпечних двигунів типу МА-140 потужністю 1,5-100 кВт (розробка ХЕМЗа), замість вибухобезпечних асинхронних двигунів, які раніше випускалися типів УТ-1, УТ-2, БАО-1,БАО-2.

У перші післявоєнні роки ряд підприємств почали розробляти та організовувати виробництво своїх серій вибухобезпечних асинхронних двигунів: ХЭМЗ – серії МА-140, МА-170, МА-36; «Кузбассэлек-тромотор» (Кемерово) – серії КО, КОФ, КОМ; Новокаховський електромашзавод НКЭМЗ – серії КОМ, «Днепр» і таке інше., однак єдиних всесоюзних серій як двигунів загального призначення, так і вибухозахищених асинхронних двигунів не було.

Протягом 1946-1949 рр. була розроблена перша всесоюзна серія А у захищеному виконанні, яка складалася із семи габаритів та охоплювала діапазон потужності від 0,6 до 100 кВт. У ній уперше у вітчизняній практиці були передбачені закриті електродвигуни, яки обдувалися, (АО) і ряд модифікацій, які задовольняють вимогам приводів (с підвищеним пусковим моментом, з підвищеним ковзанням для режимів із частими пусками, з фазним ротором і т.д.). Серія А була освоєна у виробництві на декількох заводах уже в 1951 році та замінила вісім серій раніше розроблених двигунів, що дало великий економічний ефект за рахунок економії матеріалів, електроенергії та зниження трудомісткості виготовлення. Однак до кінця 50-х років у зв'язку зі швидким розвитком електропривода виникла настійна потреба збільшення числа щаблів шкали потужностей серії з метою зменшення переустановленої потужності, а також необхідність створення нових модифікацій і спеціалізованих виконань двигунів. Слід зазначити, що у 1957-м року Міжнародна електротехнічна комісія (МЕК) прийняла рішення та випустила публікації рядів потужності, які рекомендують, і настановних розмірів, яким двигуни серії А не відповідали. Передові закордонні фірми почали випускати двигуни, відповідним рекомендаціям МЕК і із кращими показниками, чим двигуни серії А. Всі ці обставини привели до необхідності створення нової єдиної серії асинхронних двигунів загального призначення А2, яка була розроблена у 1957-1959 роках. Шкала потужності двигунів цієї серії відповідала додатковому ряду рекомендацій МЕК і становила 19 щаблів у діапазоні від 0,6 до 100 кВт [1]. На базі цієї серії інститутом УкрНДІВЕ (у той час «Гипронисэлектрошахт») у 1961-1965 рр. розроблено першу всесоюзну серію вибухозахищених асинхронних двигунів ВАО 01-9 габаритів тих же потужностей і настановних розмірів, яка повинна була замінити всі вибухозахищені двигуни, які раніше випускалися – К, КО, КОМ, МА та ін. (Н.Н.Волковой, В.В.Каіка, 1968). Двигуни цієї серії мали високі енергетичні характеристики (КПД, соsφ), але низькі механічні характеристики, недостатні для використання їх у приводах машин вугільної та гірничорудної промисловості. Для приводів з тяжкими умовами експлуатації повинні були бути розроблені модифікації та спеціалізовані виконання для кожного виду приводу, що становило біля 27-ми типів двигунів. Така кількість різних типів двигунів створювала певні труднощі як для заводів-виготовлювачів, так і для споживачів, тому їхнє освоєння затягувалася на невизначений час. Така ж ситуація зложилася й з освоєнням виробництва двигунів загального призначення серії А2 і її численних модифікацій і спеціалізованих виконань.

Перша всесоюзна серія асинхронних двигунів потужністю понад 100 кВт – серія А – була розроблена в 1952-1956 рр. Баранчинським електромеханічним заводом (Свердловська обл.) і заводом «Электросила». Серія мала тверду шкалу потужностей і високий ступінь уніфікації, що дозволило застосувати типову технологію при її виробництві. У 1959-1960 рр. ця серія була модернізована та доповнена закритим виконанням двигунів, які обдувають (АО). У середині 60-х років вона морально застаріла, по масогабаритним показникам істотно уступала закордонним серіям, по шкалі потужностей не відповідала рекомендаціям МЕК. У зв'язку із цим в 1964-1968 рр. ЦПКТБ КЕМ (Ленінград), Московським електромеханічним заводом ім. Вл.Ілліча та Баранчинським електромеханічним заводом була розроблена друга єдина серія двигунів А2 потужністю понад 100 кВт.

На початку 60-х років провідні електротехнічні фірми 14-ти країн Західної Європи створили Європейський комітет з координації електротехнічних стандартів (CENEL), який на базі національних стандартів ФРГ DIN 42673 і DIN 42677 у 1964 року дав рекомендації «Europaischen Motornormung, Dokument 28/64», які установлюють вв'язування рядів потужностей і настановних розмірів трифазних низьковольтних асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором. На основі цих стандартів західноєвропейські фірми створили кілька серій асинхронних двигунів, які мають переваги перед серією А2 по ряду показників. Приблизно в цей же час були створені аналогічні серії в США на основі стандартів NEMA. Подібні роботи велися й соціалістичними країнами – членами Ради Економічної Взаємодопомоги (РЕВ), які закінчилися прийняттям в 1967 році рекомендацій РС 3031 по проектуванню нової серії асинхронних двигунів загального призначення, уніфікованої в рамках РЕВ по шкалах потужностей і настановних розмірів та їхньому взаємному вв'язуванню. На основі цих рекомендацій у Радянському Союзі та ряді країн – членів РЕВ (НРБ, ЧССР, ГДР) у 1969-1972 рр. були розроблені серії асинхронних двигунів загального призначення. У СРСР ця серія потужністю до 400 кВт, напругою до 1000 В одержала назву 4А. Одночасно було проведено технічне переозброєння підприємств-виготовлювачів двигунів [2]. Наукове керівництво розробкою серії 4А здійснював ВНДПТІЕМ (м.Владимир).

Інститутом УкрНДІВЕ з урахуванням рекомендацій РС 3031 і на базі власних наукових досліджень, була розроблена нова всесоюзна серія вибухозахищених асинхронних двигунів В потужністю 0,25...110 кВт, у якій двигуни для вугільної та гірничорудної промисловості виділені в окреме виконання ВР (вибухозахищені рудничні), які мають універсальні механічні характеристики та придатні для використання в більшості приводів гірничо-шахтного встаткування [3]. Кількість модифікацій і спеціалізованих виконань скоротилося до 7-8. За рахунок застосування нових електротехнічних матеріалів і раціональної конструкції потужність двигуна при даній висоті осі обертання підвищена на дві-три щаблів, що дало більшу економію дефіцитних матеріалів.

У цей же час УкрНДІВЕ на базі серії А2 був розроблений відрізок серії двигунів ВАО потужністю 132-315 кВт напругою 380 і 660 В, виробництво яких освоїв Першотравневий електромеханічний завод їм. К.Маркса (ПЕМЗ, Луганська обл.). На початку 80-х років ці двигуни були модернізовані, одержали позначення ВАО2 і випускаються по теперішній час.

У 1975 року в рамках міжнародної організації Інтерелектро була погоджена програма робіт зі створення уніфікованої серії асинхронних двигунів загального призначення напругою до 1000 В, яка отримала назву АИ (асинхронні двигуни Інтерелектро) [4].

Одночасно з розробкою серії АИ УкрНДІВЕ проведено розробку єдиної в рамках Інтерелектро серії вибухозахищених асинхронних двигунів, які одержали назву АИМ (для вибухонебезпечних виробництв хімії, нафти та газу) і АИУ (для вибухонебезпечних виробництв вугільної промисловості), потужністю від 0,25 до 110 кВт, напругою 380-1140 В [5]. Двигуни випускаються на ряді підприємств країн СНД. З розпадом СРСР почали зникати з виробництва і єдині серії асинхронних двигунів як загального призначення, так і вибухозахищені. Електромашинобудівельні заводи країн СНД почали розробляти та впроваджувати у виробництво окремі відрізки своїх серій двигунів: АИММ, АИУ90-160 і ряд модифікацій розробило ВАТ «Южелектромаш» (Нова Каховка) разом з Відділенням УкрНДІВЕ; 3В, 3ВР 112-250, 2В, 2ВР250, 280; ВАО2-280, 315 – ВАТ «Першотравневий електромеханічний завод ім. К.Маркса»; ВАО2, ВАО5К – концерн «Електромеханічні заводи KLG» (Нова Каховка); АВ, АВР, ВРП, АИМР, 3АВ – ТОВ «НПО «Кузбаселектромотор», АИУМ, АИММ – НПАО «Електромаш» (Тираспіль, Молдова) та ін., тобто практично повернулися до стану 1920-х років.

Із проведеного вище аналізу можна зробити висновок, що в цей час немає єдиних серій не тільки в Україні та Росії, але й у всіх державах СНД, а технічний рівень вибухозахищених асинхронних двигунів за основними показниками виявився нижче, ніж у двигунів провідних закордонних фірм.

Ціль статті. Обґрунтування необхідності розробки єдиної в рамках СНД серії вибухозахищених асинхронних двигунів потужністю від 0,25 до 400 кВт на напругу 380, 660, 1140 В.

Результати досліджень.

Створення єдиної в рамках СНД серії асинхронних вибухозахищених двигунів є важливим народногосподарським завданням і вимагає послідовного та комплексного підходу до її рішення. Комплексність – найважливіший методологічний принцип, застосовуваний при плануванні науково-технічного прогресу у всіх галузях промисловості, у тому числі й у електромашинобудуванні.

У комплекс робіт зі створення нової серії вибухозахищених асинхронних двигунів повинне входити: розробка конструкції електродвигунів, прогресивної технології їхнього виробництва, спеціального технологічного устаткування, нових видів електротехнічних матеріалів і комплектуючих виробів, реконструкція та технологічне переозброєння діючих електромашинобудівних підприємств. Подібні комплексні програми були розроблені при створенні серій електродвигунів загального застосування 4А, АИ і серій вибухозахищених двигунів В, ВР і АИМ, АИУ. Координацію всіх робіт із цих програм здійснювали ВНДПТІЕМ (м. Владимир) і ВНДІВЕ. З урахуванням наявного досвіду УкрНДІВЕ може розробити комплексну програму робіт зі створення нової єдиної серії вибухозахищених асинхронних двигунів і надалі координувати та направляти діяльність всіх ланок цієї програми по проектуванню й організації виробництва двигунів цієї серії. До роботи над новою серією доцільно підключити СКБ і ОГК, які є у складі підприємств, які займаються виробництвом вибухозахищених асинхронних двигунів.

Розподіл окремих видів робіт у рамках програми між співвиконавцями, паралельне виконання робіт з окремих напрямків програми, чітка координація діяльності кожного виконавця за допомогою системи програмно-цільового керування дозволить у найкоротший термін реалізувати проектно-дослідницьку частину комплексної програми по створенню нової серії двигунів.

Інститутом УкрНДІВЕ проведено дослідження для створення наукового заділу та розробки основних технічних рішень, які можуть бути використані при розробці нової серії. Здійснено конструкторську підготовку до створення нової серії: створено прототипи двигунів майбутньої серії – відрізок серії вибухозахищених асинхронних двигунів 4ВР63-132 потужністю 0,25-11 кВт, 380/660 В. Двигуни впроваджені у виробництво на РУП «Могилевський завод «Електродвигун» (Республіка Бєларусь) і успішно експлуатуються на ряді підприємств із вибухонебезпечними виробництвами.

Загальний вид двигуна 4ВР100, як представника цього відрізка серії, наведений на рисунку 1.

Загальний вид двигуна 4ВР100
Рисунок 1 – Загальний вид двигуна 4ВР100

Розроблений також відрізок серії ВАО3 потужністю 132-315 кВт, на напругу 380/660 В, виготовлені та випробувані базові досвідчені зразки. Двигуни цього відрізка мають знижену на 5...7 % масу і поліпшені енергетичні характеристики в порівнянні із двигунами серії ВАО2 тієї ж потужності. Впровадження їх у виробництво передбачалося в ВАТ «Першотравневий електромеханічний завод ім. К.Маркса», Луганська обл., але по різних причинах було відкладено на невизначений час. Цей відрізок серії може бути використаний як прототип майбутньої серії.

Основні параметри двигунів нової серії повинні бути наступними:

Основні елементи новизни конструкції двигунів повинні полягати у виконанні елементів вибухозахисту за новими стандартами, які діють в Україні та Росії, зокрема по ДСТ 24719; ДСТ 22782.0; ДСТ 22782.5; ДСТ 22782.6; ДСТ 22782.7; ДСТ Р 51330.0; ДСТ Р 51330.1; ДСТ Р 51330.8; ДСТ Р 51330.10; ДСТ Р 51130.20, застосуванні нових ізоляційних матеріалів, обмотувальних проводів, нових обмоток статорів і роторів, більше ефективному використанні активних і конструктивних матеріалів.

Серія повинна мати позначення 5В і 5ВР, обоє виконання повинні бути максимально уніфіковані між собою:

Повинні бути передбачені модифікації та спеціалізовані виконання:

У процесі розробки нової серії двигунів можливо виникне потреба в інших модифікаціях, які також необхідно розробити.

Висновки
  1. Основним завданням проектування нової серії низьковольтних вибухозахищених асинхронних двигунів повинне бути створення електродвигунів, які не уступають по масогабаритним та енергетичним показникам, а також по надійності кращим закордонним аналогам з урахуванням можливого прогресу в проектуванні до 2010 року.
  2. УкрНДІВЕ у стані розробити комплексну програму робіт зі створення такої серії й надалі здійснювати як розробку серії, так і координацію робіт з її проектування та організації виробництва.
Список літератури
  1. Асинхронные двигатели общего назначения / Бойко Е.П., Гаинцев Ю.В., Ковалев Ю.М., и др. / Под ред. В.М.Петрова и А.Э.Кравчика. –М.: Энергия, 1980.-488 с.
  2. Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболенская Е.А. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник. – М.: Энергоиздат, 1982.-504 с.
  3. Каика В.В., Красников Г.В. Новые асинхронные взрывозащищенные двигатели серии В//Промышленная энергетика.-1980.-№7.-С.29-43.
  4. Унифицированная серия асинхронных двигателей Интерэлектро / Радин В.И., Лондин Й., Розенкоп В.Д. и др. / Под ред. В.И.Радина.- М.:Энергоатомиздат, 1990.-416 с.
  5. Каика В.В., Федоренко Г.М., Ширнин И.Г. Новая серия отечественных взрывозащищенных асинхронных двигателей // Новини енергетики.-Київ.- 2001.-№8.- С.29-43.
Головна : : Статті : : Про нову єдину серію низьковольтних вибухозахищених...
Україна, м. Донецьк,
вул. 50-й Гвардійської дивізії, 17
тел.: +380 62 382-93-53
Рейтинг@Mail.ru Інформаційно-розважальний портал КомерСайт .Рейтинг сайтів регіону Украинский портАл Украина-Сегодня: Каталог сайтов Яндекс цитирования Украина онлайн Rambler Top100 Rambler's Top100 Б И З Н Е С - И Н Ф О Р М -  Каталог фирм, организаций, товаров и услуг Украины Valid XHTML 1.1