簡史
20世紀50年代國中國開始製造380V小 型礦用隔爆電動機,60、70年代電壓陸續升至660V、 1140V。80年代採掘工作面機械用電動機品種有了迅 速發展,繞組絕緣由B級擴展至F、H級,單機功率已 達400kW。80年代10kV高壓電動機下井使用,並研 制了高壓增安型電動機。目前,交、直流隔爆型採煤機 用電牽引電動機、3.3kV高壓隔爆型採煤機用電牽引 電動機已開始研製開發。
技術要求
(1)礦井環境潮濕,相對濕度可達98%,有淋水, 設備潤滑與冷卻油脂可能侵入電動機內,使繞組積垢 與受潮,因此要求電動機有良好的密封。防護等級最低 要求:接線腔為IP54,電動機本體為IP44,較高要求 為IP55。
(2)電動機需隨採掘設備移動,並在運行中因採掘 機械振動而承受振動。在頂板壓力作用下,電動機可能 遭到煤、岩石冒落,砸、碰的危險。因此,電動機機殼 及外露零部件,應能承受規定的衝擊力。
(3)多數礦井具有瓦斯與煤塵爆炸的危險,採掘機 械用電動機應為礦用隔爆型。
(4)採掘機械多為非限定性負載,有較大且不穩定 的阻力矩,電動機存在頻繁起動、點動、堵轉、過載等 複雜工況。電動機一般為全壓起動,其主要特性參數如 右上表所示。礦用電動機的工作制,通常規定為S(連續工作制),但往往需要適應頻繁起動、過載、空載、 小時起動次數、連續點動次數等要求,工作制也可定為 S或S(包括起動的斷續周期工作制)S或S(連續 周期工作制)。對裝載機械用電動機多為短時工作制 S。為使電動機具有較大的過載能力,一般電動機設計 時留有較大的溫升裕度,絕緣等級採取降級使用,提高 電機的可靠性。採掘機械用電動機為解決散熱問題,多 採用外殼水冷。為有效地保護繞組免於過熱,礦用電動 機都在繞組端部埋設熱保護元件,並設有水壓繼電器、 防軸承過熱等多項保護裝置。
分類
礦用電動機可按工作原理、安裝與所使用 的環境進行分類。
按工作原理分:
(1)三相交流異步電動機,由三相交流電源供電, 轉子實際轉速總是低於旋轉磁場轉速的電動機。因轉 子繞組電流是感應產生的,故又稱感應電動機。按其結構不同又可分為籠式轉子異步電動機—轉子繞組形似 籠子的異步電動機、繞線轉子異步電動機—轉子和定 子一樣也設定了三相繞組,並通過滑環、電刷與外部變 阻器連線的異步電動機。按功率與電壓等級分為大、中 型高壓異步電動機,功率在220kW及以上,電壓為 6kV或10kV;中小型低壓異步電動機,電壓為127V、 380V、660V或1140V;按變速需要可分為雙速、多速 (三速、四速)、滑差電磁調速、變頻變壓調速以及開關 磁阻調速電機等電動機。
(2)交流同步電動機。將交流電能轉變成機械能, 轉子的轉速與旋轉磁場的轉速相同的電動機。礦用型 多為高壓電動機,電壓為6kV。
(3)直流電動機。將直流電能轉換成機械能的電動 機。礦用直流電動機包括用於提升設備的大型直流電 動機,直流牽引電動機或隔爆直流牽引電動機。
(4)直線電動機。電動機的運轉部分作直線運動的 電動機。用於煤礦井下的多為直線感應電動機,按結構 或布置方式可分為平面型、圓筒型、圓盤型、圓弧型以 及滾輥型。
按使用環境分:
(1)礦用一般型電動機。用於無瓦斯或通風良好的 處所。
(2)礦用防爆電動機。包括礦用隔爆型電動機、礦 用增安型電動機。採掘工作面用電動機均為礦用隔爆 型電動機。
選用原則
選用礦用電動機通常應遵循以下四項 原則:
(1)滿足所驅動設備的工況要求,如負載性質、工 作制、轉矩、起動、加速、制動,過載能力以及變速調 速等。如水泵、空壓機、排風機等負載穩定,電動機為 S工作制;大容量空壓機多選用同步電動機,工作制 雖規定為S,但還要滿足頻繁起動,堵轉過載等要求; 掘進機用截割電動機要求有較高的最大轉矩,並具有 S或S的工作制;裝岩機用電動機多為規定短時的 S工作制。因此,必須根據採掘機械的具體情況,選 用適應需要的專用電動機。
(2)依照技術、經濟合理的原則,選擇電動機的類 型、電壓等級、結構型式和冷卻方法,以保證所驅動機 械可靠運行。例如通風、排水、壓縮空氣、提升等設備 用大、中型高壓電動機,採用高壓6kV或10kV,以實 現供電經濟合理化;採掘工作面機械用電動機則需依 照設備功率情況與供電電壓等級等原則,選用660V、 1140V或3.3kV電壓;對於採用外扇風冷散熱電動機 散熱有困難時,則宜採用外殼水冷電動機;掘進工作面 岩塵較多,對掘進機用輔助電動機一般採用隔爆型無 外風扇的機殼冷卻方式,以減少岩塵飛揚。
(3)電動機應有適當的備用功率,礦用一般型電動 機負載率一般在0.8~0.9之間。但負載波動較大的采 掘機械用電動機,則需分析過載,堵轉等具體情況,選 用專用電動機,以及採用耐溫等級較高的F、H級絕緣 電動機,以提高運行可靠性。
(4)電動機結構形式、防護和絕緣等級應滿足安裝 與使用環境的要求。根據中國《煤礦安全規程》的規定, 在煤(岩)與瓦斯突出的礦井和瓦斯噴出的巷道區域, 要選用礦用防爆電動機;在瓦斯礦井的井底車場,總進 風道或主要進風道可選用礦用一般型電動機; 在採區 進風道,總迴風巷、主要迴風巷道、採區迴風巷道、工 作面和工作面進風,迴風道要選用礦用防爆電動機,通 常都是採用隔爆型電動機。