Проектирование асинхронного двигателя с асимметричным магнитопроводом (Безопасность и экологичность проекта)

5. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА.

5.1  Введение

В процессе жизнедеятельности человек выступает как элемент системы человек - среда. В ходе эволюционно-социального развития у человека выработалась естественная система защиты от опасностей, тем не менее, сам человек часто создает потенциальную опасность. В процессе жизнедеятельности он, например, может ухудшить экологическую обстановку, загрязняя окружающую среду производственными выбросами или выхлопными газами автомобилей, подвергнуться опасности поражения электрическим током на рабочем месте или в быту и т.п. Кроме того, в случае возникновения чрезвычайных ситуаций человек может получить серьезную травму или даже погибнуть. Поэтому при проектировании и конструировании необходимо уделять особое внимание вопросам охраны труда, как при производстве, так и при эксплуатации разрабатываемых изделий, безопасности жизнедеятельности и экологии. Необходимо также, при этом, предусмотреть возможные чрезвычайные ситуации, возникающие по природным или техногенным факторам, и еще на стадии проектирования машин и оборудования минимально снизить риск их возникновения.

По этим причинам в данном дипломном проекте рассматриваются вопросы безопасности при производстве проектируемого объекта и при его эксплуатации.

Проектируемым объектом является асинхронный двигатель с асимметричным магнитопроводом. Новая конструкция асинхронного двигателя с улучшенными потребительскими свойствами создана на базе запатентованного способа компенсации паразитных моментов. Ожидается, что новая машина будет иметь повышенную надежность, пониженный уровень шума и обеспечит снижение трудозатрат при ее производстве. Новая конструкция асинхронного двигателя имеет близкие к серийно выпускаемыми асинхронными двигателями (серии 4А, АИ) расчетные технические характеристики и может быть использована в качестве двигателя малой мощности общепромышленного применения для бытовой техники длительного использования (стиральные машины, холодильное оборудование, насосы, вентиляторы).

В настоящее время изготовлен опытный образец АДАМ и проходит лабораторные испытания. Электрическая машина спроектирована на мощность 5,5 кВт, номинальное напряжение 220/380 В, высота оси вращения 100 мм.

5.2. Обеспечение безопасности работающих.

Рассмотрим возможные опасные факторы, возникающие при эксплуатации асинхронного двигателя. Так как предполагается, что разрабатываемая машина предназначена не только для привода технологического оборудования на промышленных предприятиях, но и для бытовой техники, то требования к ее безопасности значительно выше, чем к аналогичным двигателям общепромышленного применения.

Основные опасности, которые могут исходить от двигателя следующие:

шум, вибрация, возможность поражения электрическим током, тепловое излучение, электромагнитное поле, возможность получения травмы от вращающихся частей двигателя.

Рассмотрим причины появления и проанализируем вредные факторы, а также определим возможные способы устранения их негативного влияния на человека.

5.2.1 Требования к уровням шума и вибрации на рабочем месте.

Шум - это совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на организм оператора, мешающих его работе и отдыху. Согласно ГОСТ 12.1.003-83 [4], по происхождению шум делят на:

- механический, обусловленный колебаниями деталей машин;

- аэродинамический;

- шум электрических машин.

Вибро-акустические характеристики электрической машины определяются главным образом следующими источниками:

а) шум от шихтованного магнитопровода при перемагничивании его переменным магнитным полем. Уровень этого шума зависит от качества выполнения стяжки листов магнитопровода и может наиболее сильно проявляться при работе непрогретого до точки установившегося теплового режима двигателя, а также в машинах проработавших уже достаточный срок по причине ослабления стяжки магнитопровода;

б) шум подшипниковых узлов машины, возникающий при работе машины, причем уровень этого шума увеличивается по мере износа подшипникового узла и при недостаточном количестве смазки;

в) шум вентилятора, охлаждающего двигатель, определяется конструкцией  самого вентилятора, т.е. его аэродинамическими характеристиками и номинальной скоростью вращения вала двигателя;

г) шум, определяемый качеством подавления гармонических составляющих магнитного поля двигателя в воздушном зазоре. Зубцовые гармоники машины наиболее сильно влияют на этот вид шума. Их наличие зависит от конструкции зубцово-пазовой структуры машины.

Серийные асинхронные двигатели общепромышленного применения имеют уровень шума порядка 69 дб (для серии 4А), 58 дб (для более новой серии АИ), а уровень вибрации менее 1,8 мм/с и 1,3 мм/с соответственно. Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни шума на рабочем месте должны соответствовать требованиям «Санитарных норм допустимых уровней шума на рабочем месте» 3223-84 [5]. Вибрация оборудования на рабочем месте не должна превышать предельно допустимых величин, установленных «Санитарными нормами вибрации рабочих мест» 3044-84 [5]. Уровни звука и эквивалентные уровни звука в помещениях не должны превышать (по ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности) 50 дБ. На основании этих требований можно сделать следующий вывод о том, что серийные асинхронные машины не удовлетворяют требованиям безопасности по виброакустическим показателям.

Снижение уровня шума и вибрации, создаваемого электродвигателями, возможно следующими способами: