Проектирование асинхронных машин 2 глава

Специализированное исполнение имеют лифтовые двигатели, частотно-управляемые, высокоточные и др.

Двигатели различных модификаций и специализированного ис­полнения имеют те же обозначения, что и основного, но с добавоч­ными буквами, проставляемыми либо после названия серии, либо после цифры, обозначающей число полюсов. Примеры обозначений модификаций и специализированных исполнений:

4АР... — двигатели с повышенным пусковым моментом;

4АС... — двигатели с повышенным номинальным скольжением;

4АК, 4АНК... — двигатели с фазным ротором, исполнения IP44 и IP23 соответственно;

4А...Е... — двигатели со встроенным электромагнитным тормозом;

4А...ОМ — двигатели для речных и морских судов гражданского флота.

Номинальное напряжение двигателей и число выводных концов обмотки статора в зависимости от высоты оси вращения приведены в табл. 9.3.

Таблица 9.3. Напряжения и число выводов

Большинство двигателей серии 4А имеет степень защиты IP44 и выпущено в конструктивном исполнении, относящемся к группе IM1, т. е. с горизонтальным валом, на лапах, с двумя подшипнико­выми щитами (рис. 9.7). Корпус двигателей выполнен с продольны­ми радиальными ребрами, увеличивающими поверхность охлажде­ния и улучшающими отвод тепла от двигателя в окружающий воздух. На противоположном от рабочего конце вала укреплен вен­тилятор, прогоняющий охлаждающий воздух вдоль ребер корпуса. Вентилятор закрыт кожухом с отверстиями для прохода воздуха. В двигателях малой мощности вентилятор и кожух пластмассовые, в более мощных вентилятор литой из алюминиевого сплава, а кожух штампованный из тонкой листовой стали.

Магнитопровод двигателей — шихтованный из листов электротех­нической стали толщиной 0,5 мм, причем двигателей с h = 50...250 мм из стали марки 2013, а двигателей с h = 280...355 мм — из стали мар­ки 2312.

Листы сердечника статора в двигателях малой мощности крепят после опрессовки проваркой по наружной поверхности в несколь­ких местах, а в двигателях большей мощности — стальными скобами, которые установлены по наружной поверхности сердечника.

Рис. 9.7. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

со степенью защиты 1Р44(54), h =160 мм, исполнение IM1001:

а — общий вид; б — продольный и поперечный разре­зы; 1 — вал; 2, 15 — подшипники;

3, 12 — подшипнико­вые шиты; 4 — короткозамыкающие кольца ротора;

5 — лобовые части обмотки статора; 6 — коробка вы­водов; 7 — корпус;

8 — сердечник статора; 9 — сердеч­ник ротора; 10 — балансировочные грузы;

11 — венти­ляционные лопатки ротора; 13 — кожух вентилятора; 14 — вентилятор;

16 — втулки вентилятора; 17 — сто­порные винты;

18 — скобы крепления сердечника ста­тора; 19 — болты заземления

Сердечник статора запрессован непосредственно в корпус.

Во всех двигателях серии с h < 280 мм и в двигателях с 2р = 10 и 12 всех высот оси вращения обмотка статора выполнены из кругло­го провода и пазы статора полузакрытые. При h = 280...355 мм, кро­ме двигателей с 2р = 10 и 12, катушки обмотки статора намотаны прямоугольным проводом, подразделенные и пазы статора полуот­крытые.

Сердечник ротора напрессован непосредственно на вал без про­межуточной втулки, в двигателях с h ≤ 250 мм — на гладкий вал. В двигателях с большей высотой оси вращения он крепится на валу с помощью шпонки.

Обмотка короткозамкнутого ротора лопатки и кольца — литые из алюминия. Вентиляционные лопатки на кольцах ротора служат для перемешивания воздуха, находящегося внутри машины. Этим обеспечивается перенос тепла, выделяющегося в обмотке ротора и лобовой части обмотка статора, к внутренним поверхностям корпу­са и подшипниковых щитов, которые охлаждаются наружным воз­духом с помощью внешнего вентилятора.

Подшипниковые щиты крепят к корпусу с помощью четырех или шести болтов. Допуски на обработку поверхностей посадки щи­тов в станину обеспечивают необходимую точность центровки ро­тора относительно статора и, следовательно, точность размера воз­душного зазора двигателя.

Коробка выводов расположена сверху станины, что облегчает монтажные работы при соединении двигателя с сетью.

В двигателях исполнения по степени защиты IP23 с высотой оси вращения 160...250 мм (рис. 9.8) корпус гладкий, без наружных ре­бер. Сердечник статора крепится на внутренние продольные ребра корпуса таким образом, что между наружной поверхностью сердечника и

Рис. 9.8. Двигатель серии 4А с короткозамкнутым

ротором со степенью защиты IP23:

а — общий вид; б — продольный и поперечный разрезы; 1, 13 — подшипники; 2, 11 — диффузоры; 3. 8 — подшипниковые щиты; 4 — коробка выво­дов; 5 — стопорный винт; 6 — сердечник статора; 7 — корпус; 9 — лобовые части обмотки статора; 10 — короткозамыкающее кольцо обмотки ротора; 12 — вентиляционные лопатки; 14 — вал; 15 — ско­бы крепления сердечника статора; 16 — болт зазем­ления; 17 — подшипниковая крышка

корпусом образуются каналы для прохода охлаждающего воздуха. Охлаждение двигателей — радиальное двустороннее. Охлаждающий воздух проходит внутрь корпуса через жалюзи в под­шипниковых щитах и направляется диффузорами на вентиляцион­ные лопатки, отлитые вместе с обмоткой и замыкающими кольцами статора. Вентиляционные лопатки отбрасывают воздух на лобовые части обмотки статора. Далее воздух омывает наружную поверх­ность сердечника статора и выбрасывается через жалюзи, расположенные по бокам в нижней части корпуса.

Рис. 9.9. Конструкция асинхронных двигате­лей серии 4А и АИ

с короткозамкнутым рото­ром со степенью защиты IP23, А=280...335 мм:

а — общий вид; б — продольный и поперечный разрезы; 1,9 — подшипники;

2. 7 — подшипнико­вые щиты; 3 — кожух двигателя; 4 — сердечник статора;

5 — сердечник ротора; 6 — лобовые части обмотки статора; 8 — торцевые жалюзи;

10 — вал; 11 — стойки корпуса; 12 — полустанина; 13 — ко­робка выводов

Рис. 9.10. Конструкция асинхронного двигателя с фазным ротором

серии 4А со сте­пенью защиты IP23, h = 280...355 мм:

а — общий вид; б — продольный разрез; 1 — вал; 2, 15 — подшипники;

3, 12 — диффузоры; 4 — вентиляционные лопатки; 5 — кожух;

6 — лобовые части обмотки статора; 7 — нажимные коль­ца статора;

8 — сердечник статора; 9 — сердечник ротора; 10 — лобовые части обмотки ротора;

11 — бандажное кольцо обмотки статора; 13 — подшипниковый щит;

14 — торцевые жалюзи; 16 — контактные кольца; 17 — кожух контактных колец

Двигатели исполнения по степени защиты IP23 с высотой оси вращения 280...355 мм имеют отличную от рассмотренных выше конструкцию корпуса (рис. 9.9). Сварная из стального проката ста­нина (полустанина) охватывает только нижнюю половину сердечника статора. К ней же крепят подшипниковые щиты. Верхняя часть корпуса выполнена штампованной из листовой стали. Охлаждение двигателей — двустороннее радиальное. В связи с отказом от цель­ной станины существенно уменьшилась общая масса двигателя, а выполнение корпуса в виде параллелограмма вместо традиционной для электрических машин цилиндрической формы позволило улучшить условия охлаждения двигателей без увеличения их габаритных размеров. В короткозамкнутых роторах двигателей с h ≥ 280 мм вы­полняют закрытые пазы, в двигателях с 2р ≥ 4 — трапецеидальные, сужающиеся к верхней части, при 2р = 2 — лопаточные.

В фазных роторах (рис. 9.10), при прямоугольных, с малым рас­крытием пазов, выполняют стержневую волновую обмотку. Вывод­ные концы обмотки ротора проходят к контактным кольцам через внутреннее отверстие вала. Контактные кольца запрессовывают в пластмассу и крепят консольно к торцу вала. Весь щеточный узел закрыт кожухом из листовой стали.

В середине 80-х гг. XX в. некоторые типоразмеры двигателей се­рии 4А модернизированы в целях повышения их энергетических по­казателей и надежности. Были несколько изменены размерные соот­ношения магнитопровода и обмоточные данные. В обозначении модернизированных двигателей после названия серии проставляет­ся буква М — двигатели серии 4АМ. Остальная индексация и цифры в условном обозначении остались прежними. Основные эле­менты конструкции двигателей серии 4АМ, их установочно-присоединительные размеры и шкала мощностей остались такими же, как в серии 4А [15].

9.3. ОСОБЕННОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ СЕРИИ АИ и АИР

Серия асинхронных двигателей АИ разработана в 80-х гг. XX в. В ее разработке принимали участие многие страны-члены СЭВ, входящие в организацию «Интерэлектро», что отражено в названии серии АИ Асинхронные Интерэлектро. Для того чтобы двигатели были конкурентоспособны за рубежом, их качество и энергетиче­ские показатели должны находиться на уровне лучших зарубежных образцов. Кроме того, двигатели, выпускаемые в разных странах и разными фирмами, должны быть взаимозаменяемыми. Это возмож­но лишь в том случае, если ряды мощностей и установочно-присоединительных размеров серии, а также взаимная увязка их размеров и мощности будут одинаковы.

Благодаря тщательной подготовке производства и длительной конструкторско-технологической разработке, проводившейся в рамках «Интерэлектро», двигатели серии АИ по качеству и энер­гетическим показателям находятся на уровне лучших серийных двигателей, выпускаемых ведущими зарубежными фирмами, а по массогабаритным показателям во многих типоразмерах превосхо­дят их. При разработке серии приняты общие для двигателей большинства зарубежных стран шкалы мощностей и высот оси вращения, рекомендованные Международной электротехнической комиссией (МЭК). Вопрос об унификации взаимной увязки мощ­ности двигателей и их установочно-присоединительных размеров (высоты оси вращения) остался окончательно не решенным. В настоящее время в мире существуют три системы увязки: принятая стандартом США (стандарт NEMA), принятая в стандартах большинства западноевропейских стран (CENELEC) и увязка, со­гласованная странами — участницами «Интерэлектро» (документ РС-3031) и отраженная в национальных стандартах других стран. В серии АИ принята увязка мощностей с высотой оси вращения, рекомендованная этим документом, однако для поставок на экспорт двигатели выпускают с увязкой, соответствующей стандартам CENELEC. В связи с этим двигатели серии АИ имеют разное обозначение: двигатели для внутрироссийских поставок (увязка соответствующая РС-3031) обозначаются АИР, а двигатели, посылаемые на экспорт (увязка, соответствующая CENELEC), — АИС (табл. 9.4 и 9.5).

Т а б л и ц а 9.4. Увязка мощности и высоты оси вращения

двигателей серии АИ, исполнение по степени защиты IP54

Таблица 9.5. Увязка мощности и высоты оси вращения двигателей

серии АИ, исполнение по степени защиты IP23

Анализ данных табл. 9.4 и 9.5 показывает, что двигатели АИР почти по всей шкале мощностей выпускаются с высотой оси враще­ния, на одну ступень меньшей, чем двигатели АИС. Размеры актив­ной части двигателей, изготовленных по варианту Р или С (двигатели АИР и АИС), в большинстве типоразмеров одинаковы. Увеличе­ние высоты оси вращения в двигателях АИС исполнения IM1001 достигается за счет увеличения высоты лап.

Двигатели серии АИР предназначены для привода вновь вводи­мою оборудования и замены двигателей серии 4А и модернизированной серии 4АМ на установленном оборудовании.

По варианту Р двигатели мощностью от 0,025 до 0,37 кВт выпускают на номинальное напряжение 220 и 380 В, мощностью от 0,55 но 11 кВ — на напряжение 220, 380 или 660 В. Во всех этих двигателях обмотка статора соединена в звезду или в треугольник внутри корпуca и имеет три выводных конца, подведенных к коробке выводов. Двигатели мощностью более 11 кВт изготовляют с шестью выводными концами обмотки статора, причем при мощности 15…110 кВт — на напряжение 220/380 В и при мощности 132 кВт и более — на напряжение 380/660 В. По заказу потребителей все двигатели серии могут быть изготовлены с шестью выводными конца­ми обмотки статора и на другие напряжения.

Отдельные отрезки серии выпускают в следующих конструктивных исполнениях по способу монтажа (по ГОСТ):

Структура обозначений двигателей серии АИ аналогична при­нятой для серии 4А, однако имеет некоторое отличие в индексации.

Различают обозначения базовое, основное и полное. В базовом обозначении буквами и цифрами указывают название серии, вариант привязки мощности к высоте оси вращения, высота оси вращения, установочный размер по длине станины и магнитопровода и число полюсов. Основное обозначение содержит, кроме того, указания вида за­щиты и охлаждения двигателя, той или иной его модификации и вида исполнения по условиям окружающей среды. В полном обозначении эти сведения дополняются электрическими и конструктивными харак­теристиками данного двигателя, например указанием номинального напряжения, конструктивного исполнения по способу монтажа, испол­нения конца вала, выводного устройства и т. п.

Приведем расшифровку основного обозначения двигателей:

Буквы и цифры в порядке следования их в условном обозначе­нии обозначают следующее:

1 — название серии;

2 — вариант увязки мощности с высотой оси вращения (Р или С);

3 — буквы, обозначающие исполнение по степени защиты от влияния окружающей среды, вид охлаждения, ту или иную электри­ческую модификацию;

4 — высота оси вращения, мм;

5 — буквы, указывающие установочный размер по длине стани­ны и сердечника, соответственно S, M, L и А, В, С;

6 — число полюсов двигателя;

7 — буквы, обозначающие конструктивную модификацию;

8 — исполнение по условиям окружающей среды и категория размещения.

Для двигателей основного исполнения — на частоту питания 50 Гц, закрытых, с внешним обдувом (IP54), с короткозамкнутым ротором, предназначенных для эксплуатации в нормальных услови­ях в продолжительном режиме, —- буквы в позициях 3 и 7 не про­ставляются.

Значения остальных символов обозначения приведены ниже:

Примеры обозначения двигателей:

АИСН200М4Т2 — асинхронный двигатель серии АИ, увязка мощности по варианту С, Н — защищенного исполнения (IP23), высота оси вращения 200 мм, М — вторая длина корпуса по установоч­ным размерам, четырехполюсный, Т2 — тропического исполнения;

АИРБР9084НПУЗ — асинхронный двигатель серии АИ, увязка мощности по варианту Р (для внутрироссийских поставок), Б — закрытое исполнение с естественной вентиляцией без обдува, Р — с повышенным пусковым моментом, высота оси 90 мм, S — первая типа корпуса по установочным размерам, четырехполюсный, Н — малошумный, П — с повышенной точностью установочных разме­ров, УЗ — для умеренного климата, категория размещения 3.

Закрытые обдуваемые двигатели серии имеют исполнение по степени защиты от окружающей среды IP54, которое предусматривает, что двигатели защищены от попадания пыли внутрь корпуса в количестве, достаточном для нарушения его работы (цифра 5), и вода, разбрызгиваемая на оболочку двигателя с любой стороны, не оказывает вредного влияния на его работу (цифра 4). Общей конст­руктивной схемой двигателей исполнения по степени защиты IP54 является оребренный корпус (станина) с обдувом от наружного вентилятора, установленного на противоположном от рабочего конце вала, и сердечник ротора, непосредственно насаженный на вал, с об­моткой, выполненной заливкой пазов алюминием.

Магнитопроводы двигателей выполнены из холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0,5 мм, причем двигатели с h = 45...63 мм — из стали марки 2013, с h = 71...160 мм — марки 2214, с h = 160...250 мм — марки 2212 или 2214 и с h = 280...355 мм — из стали марки 2312 или 2412.