книги / Проектирование электрических машин

охватывала диапазон мощностей от 0,6 до 100 кВт. Двигатели имели два основных исполнения по спосо­ бу защиты от воздействия окружаю­ щей среды: защищенное (обозначе­ ние А) и закрытое обдуваемое (обо­ значение АО).

Развитие электромашинострое­ ния, появление новых электроизоля­ ционных материалов и успехи в изу­ чении электромагнитных и тепловых процессов в электрических машинах позволили в 1957— 1959 гг. создать новую единую серию асинхронных двигателей того же диапазона мощ­ ностей — серию А2, значительно пре­ восходящую первую серию А по своим технико-экономическим и мас­ согабаритным показателям. Эта се­ рия также имела два основных ис­ полнения: защищенное А2 и закры­ тое обдуваемое А02.

Внедрение в производство двига­ телей серии А2—А 02 завершилось лишь к концу 60-х годов. Основная масса асинхронных двигателей, установленных на предприятиях в настоящее время, является двигате­ лями этой серии. Многие типораз­ меры серии выпускаются рядом за­ водов еще и сейчас.

Асинхронные вдигатели мощно­ стью от 100 до 1000 кВт также дли­ тельное время выпускались разроз­ ненными сериями (серии AM, МА, ДАМСО, ФАМСО и др.). В 1952— 1956 гг. была разработана единая серия двигателей такого диапазона мощностей, названная серией А—АК (асинхронные двигатели с короткозамкнутыми и фазными роторами). В дальнейшем эта серия подверга­ лась существенной переработке. Бы­ ли применены новые электроизоля­ ционные материалы и повышен уро­ вень использования активной части двигателей. В закрытых обдувае­ мых двигателях принят новый прин­ цип охлаждения ротора — продув ротора наружным воздухом. В пос­ ледующие годы модернизированные отрезки этой серии получили наиме­ нование серии АЗ.

Серия 4А была спроектирована в 1969— 1971 гг. и в настоящее время внедрена в производство. Она ба­ зируется на рекомендациях МЭК по шкале мощностей и установочных

размеров и на рекомендациях СЭВ по увязке мощностей и установочных размеров. В результате использова­ ния новых электроизоляционных материалов, позволивших в боль­ шинстве типоразмеров серии 4А применить изоляцию класса нагревостойкости F, и детальной конст­ рукторской и технологической раз­ работки двигатели этой серии по своим технико-экономическим по­ казателям не уступают лучшим зарубежным образцам, а по ряду показателей превосходят их.

В основу построения серии поло­ жены не габаритные диаметры сер­

дечников	статора,	как	в прежних
сериях, а	высоты	оси вращения //,
т. е. расстояния от оси			вращения

ротора до установочной поверхности.

Т а б л и ц а 6-1

Увязка мощностей с высотой оси вращения для низковольтных асинхронных двигателей (серия 4А) исполнения 1Р44

£Мощность, кВт, при числе полюсов 2р

о =	OOoaiJii'iw. длины
л		2	*	б	в	10	12
	|
56	-	0,18;	0,12;	-	-	-
		0,25	0,18	0,18;	—
63	-	0,37;	0,25;				—
		0,55	0,37	0,25
71	—	0,75;	0,55;	0,37	0,25	—	—
		1,1	0,75	0,55	0,37;
80	—	1,5;	1,1:	0,75
	L	2,2	1,5	1,1	0,55
90		3,0	2,2	1,5	0,75;	“	*
100	S	4,0	3,0	_	L	_	_
	L	5,5	4,0	2,2	1,5
112	М	7,5	5,5	3,0;	2,2;	—	—
	S	—	7,5	4 ,0	3 ,0	—	—
132				5,5	4 ,0
160	м	11	11	7,5	5,5	—	—»
	S	15	15	11	7 ,5	—
180	м	18,5	18,5	15	11	_	_
	S	22	22	—		—	_
	м	30	30	18,5	15	—	_
200	м	37	37	22	18,5	_	__
225	L	45	45	30	22	_	_
	М	55	55	37	30	_	—
250	S	75	75	45	37	_	_
	м	90	90	55	45	_	—
280	S	ПО	ПО	75	55	_	_
	м	132	132	90	75	—	—
315	S	160	160	ПО	90	55	45
	.4	200	200	132	ПО	75	. 55
355		250	250	160	132	90	75
	*1315		315	200	160	ПО	90

151

				Т а б л и ц а		6-2
	Увязка мощностей с высотой оси
	вращения		для	низковольтных
асинхронных			двигателей		(серия	4А)
осиВысота вращения	Обозначение длины	исполнения IP23
		Мощность двигателеП, кВт, при
			числе полюсов 2 о
		2	4	G	8	10	12
[						_
160	S	22	1 8 ,5	11	7 ,5
	м	30	22	15	11	—	—
180	S	37	30	1 8,5	15	—	—
	м	45	37	22	1 8 ,5	—	—
200	м	55	45	30	22	—	—
	L	75	55	37	,30	—	—
225	М	90	75	45	37	—	—
250	S	ПО	90	55	45	—	—
	iM	132	ПО	75	55	—	—
280	S	160	132	90	75	—	—
	м	200	160	ПО	90	—	—
315	S	_	200	132	ПО	75	55
	м	250	250	160	132	90	75
355	S	315	315	200	160	ПО	90
	м	400	400	250	200	132	ПО

В табл. 6-1—6-4 приведены дан­ ные по увязке мощностей с высотой оси вращения асинхронных двигате­ лей, выпускаемых нашей промыш­ ленностью в настоящее время.

Серия 4А охватывает диапазон мощностей от 0,06 до 400 кВт и вы­ полнена на 17 стандартных высотах оси вращения (шкала высот оси вращения приведена в табл. П-39).

На каждой	из высот,	кроме	А =
= 2 2 5 мм, выпускаются		двигатели
двух разных	длин, различные		по

мощности. С высотой оси вращения ft=225 мм выпускают двигатели только одной длины. Таким обра­ зом, шкала мощностей серии содер­ жит 33 ступени.

Коэффициент нарастания мощ­ ностей меняется от 1,5— 1,4 у двига­ телей с высотами оси вращения h =

=50-т-80 мм до 1,25— 1,2 у двигате­ лей с А=280ч-355 мм.

В.серии приняты следующие обо­ значения двигателей:

Примеры обозначения двигателей 4А180М4УЗ — асинхронный двигатель

4-й серии, закрытого обдуваемого исполнения с короткозамкнутым ро­ тором, с чугунными станиной и щитами, вы­ сотой оси вращения Л= = 180 мм, средним (М)

чтотооооо

Порядковый номер серии (четвертая)

Род двигателя (асинхронны(О

Исполнение по способу зашиты от окруяающей среды: букваНзащищенное, отсутствие знака - закрытое обдувае­ мое исполнение

Исполнение ротора двигателя: буква К - ротор фазный, отсутствие знака - ротор короткозамкнутый

Исполнение двигателя по материалу ста­ нины л щитов: Л- станина и щиты алю­ миниевые; X - етшшна ii щиты алюминие­ вые или чугунные- в любом сочетании материалов: отсутствие-злака - стани­ на и щиты чугунные или сталышо

'Высота оси вращения, мм (две или три цифры)

Установочный размер по длине станины

S , N или L (меньший, средний или

больший)

'Елина сердечника А (меныкая) или В (большая) при определенном установоч­ ном размере; отсутствие знака означа­ ет, что при данном установочном разме­ ре ( S , М или L ) выполняются сер­

дечники только одной длины

L “Число полюсов (одна или две цифры)

Климатическое исполнение п.категория размещения (по ГОСТ 15150=69)

установочным размером по длине станины, че­ тырехполюсный, клима­ тического исполнения У, категории размещения 3

4AH315S10y3 — асинхронный двигатель 4-й серии защищенного исполнения с короткозамкнутым ротором, стальными станиной п щитами, высотой оси вращения 315 мм, со средним (S) установоч­ ным размером, десятнполюсный, климатиче­ ского исполнения У и категории размещения 3

152

Т а б л и ц а 6-3

Увязка мощностей с высотой оси вращения для асинхронных двигателей серии АЗ

__________________низкого напряжения мощностью свыше 100 кВт

								Мощность. кВт
Высота				Степень защиты				IP23			Степень защиты IP44
		Обозна­	Ротор
оси вра­
щения		чение	корот-	Ротор короткоэамкнутыП							Ротор короткозамкнутый
		длины	козам-				н фазныЛ
		кпутыП
			2 р=2	4		6	8	10	12	2	4	6	8	10	12
315		S	160	132;		ПО	90	55	45	132	132	90	75	45	37
		м		160			ПО					по
			200	200		132		75	55	160	160		90	55	45
355		S	250	250		160	132	90	7:5	200	200	132	ПО	75	55
		м	315	315	200		160	ПО	90	250	250	160	132	90	75
400		S	400	400	250		200	132	ПО	315	315	200	160	ПО	90
		м	500	500	315		250	160	132	1С0	400	250	200	132	ПО
												Т а б л и ц а			6-4
Увязка	мощностей с высотой оси вращения для асинхронных двигателей													на 6000 В
									Мощность, кВт
Высота оси		Обозна­		Степень защиты 1Р13							Степень защиты			IP44
вращения		чение	Ротор короткозамкнутый н фазный							Ротор короткозамкнутый н фазный
		длины
			2 р=4	0			8	10	12	4	6	8		10	12
		S	200
400		м	250	200
		L	315	250			200
		S	400	315			250	200
450		м	500	400			315	250	—	200	—	—		—	—
		L	~	-			-		-	250	200	*
		S	630	500		400		315	200;	_	_	_		_	—
500		М	800	630		500		400	250	315	250	200		—
									315
		L	—	—			—	—	—	400	315	250		200	—
		S	1000	800		630		500	400						_
560		м	1250	1000		800		630	500	500	400	315		250	200
		L		-				~	-	630	500	400		315	250
630		S	—	—		—		_	_
		М								800	630	500		400	315
		L	~					—	—	■ 1000	800	630		500	400

4AHK3I5S10y3 — то же, что в предыду­ щем примере, но двига­ тель с фазным ротором

4A315Sl0y3 — то же, что и ранее, но двигатель закрытого обдуваемого исполне­ ния с короткозамкнутым ротором

Основными исполнениями явля­ ются закрытое обдуваемое (4А) и защищенное (4АН). Закрытые об­ дуваемые двигатели выпускаются во

всем диапазоне высот оси враще­ ния от 50 до 355 M A I; двигатели за­

щищенного исполнения — в диапа­ зоне высот от 160 до 355 мм. Новые конструктивные решения ряда уз­ лов позволили в двигателях этой се­ рии несколько увеличить объем ак­ тивной части за счет увеличения на­ ружного диаметра сердечника ста­ тора при той же высоте оси вращения по сравнению с двигате-

153

Т а б л и ц а

6-5

ми чугунными станиной и щитами,

Группы конструктивного

исполнения

а двигатели 4АН с Л ^ 280 мм (мощ­

асинхронных

двигателей

серин

4А

ностью

132 кВт

и

больше) — со

и способы защиты от воздействия

сварной стальной

станиной и литы­

окружающей среды

ми чугунными

щитами.

Имеются

Степень защиты

Высоты

Группы конст­

также различия в конструкции креп­

двигателсП от

руктивного ис­

ления сердечников статора и ротора,

воздействия

оси

вра­

полнения двига­

подшипниковых

узлов,

обмотки

окружающей

щения,

телей по

среды

(по

мм

СГ СЭП 246-76

и т. п.

ГОСТ 17494-72

(см. §

1-4)

всех

двигателей

с

В статорах

1Р23

160-355

IMI*

А ^ 160 мм выполняют однослойную

обмотку.

В

остальных двигателях

всей серии обмотки двухслойные.

50—250

IM1. 1М2, IM3

Во всех двигателях с А ^ 250

мм

IP44

280

IM1*

1М 2\

и в двигателях

с

2 р ^ 1 0

при

IM3**

^ 2 8 0

мм обмотка статора выполня­

315-355

IMI*,

IM2*

ется из круглого обмоточного прово­

да. В двигателях

А^ 2 8 0

мм

при

• По способу монтажа только с горизон­

2 р < 8

обмотка полужесткая из пря­

тальный расположенном вала.

моугольного провода, укладываемая

** По способу монтажа только с вертикаль­

ным расположением вала.

в полуоткрытые пазы.

лями

предыдущих

серий. В то же

6-2. КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЕЙ СЕРИИ 4А

время

применение изоляции класса

нагревостойкости F и новых сортов

Отрезок серии двигателей с ко­

электротехнической

стали

(серия

роткозамкнутым

ротором

закрыто­

рассчитана на стали

2013

и 2312)

го обдуваемого исполнения с высо­

дало возможность

повысить

элек­

тами оси вращения от 160 до 250 мм

тромагнитные

нагрузки. Это

позво­

охватывает диапазон

мощностей

от

лило увеличить

мощность

двигате­

15 до

90 кВт

(в четырехполюсном

лей при тех же высотах оси враще­

исполнении). На рис. 6-1 показана

ния, что и в прежних сериях, и улуч­

конструкция одной из таких машин.

шить их технико-экономические по­

Станина 1 и торцевые щиты 2 от­

казатели.

литы из чугуна. Наружный вентиля­

Двигатели

выполняются

на сле­

тор 3

крепится

на

выступающем

дующие номинальные

напряжения:

конце вала 4, противоположном вы­

220/380 В — при мощностях от 0,06

водному. Вентилятор

закрыт кожу­

до 0,37 кВт, 220/380 и 380/660 В —

хом из листовой стали 5. Наружный

при

мощностях от 0,55 до

110 кВт,

воздух

засасывается

вентилятором

380/660 В — при мощностях

более

через жалюзи кожуха и прогоняет­

132 кВт. Исполнение двигателей по

ся вдоль ребер статины. На станине

степени защиты от воздействия

ок­

укреплена коробка выводов 6. При

ружающей среды и способу, монта­

установке она может быть поверну­

жа

в зависимости

от

высоты

оси

та в удобном для подводки питаю­

вращения соответствует

указанным

щего кабеля направлении.

в табл. 6-5.

Внизу станины ребра

располо­

Большой

диапазон

мощностей,

жены более

редко и укорочены

по

охватываемых серией, и два основ­

сравнению с другими, что дает воз­

ных исполнения обусловили различ­

можность несколько уменьшить вы­

ную

конструкцию

отдельных

узлов

соту оси вращения. Сердечник ста­

двигателей в зависимости

от

мощ­

тора 7 выполнен из листов электро­

ности.

технической стали 2013 и после оп­

Двигатели

с

высотами оси

вра­

рессовки скреплен скобами 8.

Сер­

щения 50 и 63 мм

(мощность 0,06—

дечник закреплен в станине стопор­

0,37 кВт) выполняются

с

литыми

ными винтами 9,

предохраняющими

алюминиевыми

станинами

и

под­

его

от

проворачивания

при

рез­

шипниковыми

щитами. Более мощ­

ких толчках нагрузки. Пазы сердеч­

ные двигатели выполняются с литы­

ника — полузакрытые. Обмотка 10—

164

расточенные под посадку наружных

стия станины 7. Диффузоры служат

обойм подшипников

16

и 17.

Точ­

для разделения областей с понижен­

ность положения оси ротора отно­

ным давлением

(перед вентиляцион­

сительно

внутренней

поверхности

ными

лопатками)

и с повышенным

станины обеспечивается обработкой

давлением

(выше

вентиляционных

поверхностей посадки подшипнико­

лопаток).

вых щитов на станину и наружных

Двигатели отрезка серии с высо­

обойм

подшипников

при

одной

тами оси вращения 280, 315 и 355 мм

установке щитов

на

станке, а по­

имеют

существенные

конструктив­

верхностей станины под посадку щи­

ные

отличия

от

рассмотренных

тов и сердечника статора при од­

выше.

ной установке станины на расточном

На рис. 6-3 показана конструк­

станке. Каждый из подшипников за­

ция короткозамкнутого

двигателя в

крыт с обеих сторон подшипниковы­

закрытом

обдуваемом

исполнении.

ми крышками 18 и 19, препятству­

Такие двигатели в указанном диа­

ющими вытеканию смазки при рабо­

пазоне осей вращения выполняются

те машины. Подшипниковые крыш­

в

четырехполюсном

исполнении

ки

имеют

развитые

поверхности

мощностью от 110 до 315 кВт. Сер­

прилегания к валу с лабиринтными

дечник статора 1 шихтуется и спрес­

уплотнениями.

совывается

непосредственно

в

ста­

В двигателях

меньшей

мощно­

нине между двумя нажимными шай­

сти

устанавливаются

два

шарико­

бами 2, после

чего

закрепляется

вых подшипника. При большей мощ­

кольцевыми Шпонками 3. Усилие от

ности со стороны выводного конца

нажимных шайб передается на лис­

устанавливают роликовый

подшип­

ты

сердечника

через

нажимные

ник,

а

с

противоположной сторо­

пальцы 4,

чем

достигается

равно­

ны — шариковый.

мерное распределение давления

па

Станина

крепится

к

фундамен­

всю торцевую поверхность, включая

ту с помощью лап, имеющих отвер­

зубцы сердечника.

стия под крепежные

болты.

Лапы

Обмотка статора 5 этих двигате­

отлиты за одно

целое со станиной.

лей

выполнена

из прямоугольного

Сверху станина имеет прилив с

провода и укладывается

в полуот­

резьбовым

отверстием,

в

которое

крытые пазы

(см. рис. 3-9, б ) . Лобо­

ввинчивается рым-болт 20 для подъ­

вые части обмотки закреплены с по­

ема двигателя при монтаже.

мощью дистанционных прокладок и

На лапах выполнены

отверстия

бандажных колец 6.

с резьбой, в которые ввинчиваются

Наиболее

интересной в рассмат­

болты 21 для

подсоединения

шин

риваемых двигателях является

кон­

заземления.

струкция

ротора

7,

которая

была

Пазы

роторов двигателей

отрез­

разработана

и запатентована

при

ка серии

с

высотой оси

вращения

проектировании

этих

машин. Ротор

160—250

мм — закрытые

грушевид­

выполнен

продувным,

т. е. по

его

ные, а в двухполюсных двигателях с

аксиальным

каналам проходит

на­

h= 250 мм — закрытые лопаточные.

ружный воздух, обеспечивая

значи­

Двигатели защищенного исполне­

тельно

более

интенсивное

охлажде­

ния этого отрезка

серии (рис. 6-2)

ние, чем в машинах обычных испол­

отличаются от рассмотренных выше

нений. Для того чтобы воздух не

конструкцией станины 1,

подшипни:

проникал к обмоткам машины, т. е.

ковых щитов 2 и наличием диффузо­

для

выполнения

условий,

налагае­

ров 3. Наружный вентилятор в них

мых принятым исполнением IP44 с

отсутствует.

Охлаждающий

воздух

точки зрения защиты от воздействия

под

действием

вентиляционных ло­

окружающей

среды,

в

аксиальные

паток на замыкающих кольцах ро­

отверстия ротора

вставлены трубки

тора засасывается в жалюзи 4, рас­

8, вторые концы которых закрепле­

положенные на подшипниковых щи­

ны в отверстиях дисков 9, насажен­

тах, омывает лобовые части обмот­

ных на вал ротора 10.

Наружный

ки 5 и ярмо сердечника статора 6 и

воздух

прогоняется

через

аксиаль­

выбрасывается

в

выходные

отвер­

ные каналы ротора тем же вентиля-

156

тором И, который служит и для об­

торцевых щитах, направляется диф­

дува

наружной поверхности

двига­

фузорами 11 на вентиляционные ло­

теля. Торцевые щиты 12 имеют жа­

патки 12 ротора 13, омывает лобо­

люзи 13 для прохода воздуха к

вые части обмотки

14

и сердечник

трубкам и выхода его наружу. Для

статора и выбрасывается в жалюзи

предотвращения возможности

про­

на боковых сторонах

корпуса.

никновения наружного воздуха, про­

Отказ от цельной станины суще­

дуваемого через ротор,

внутрь

ма­

ственно

уменьшил

общую

массу

шины

предусмотрены

направляю­

двигателей, а выполнение корпуса в

щие кольца 14, на поверхности

виде параллелограмма

вместо

тра­

соприкосновения которых с вращаю­

диционной для

электрических

ма­

щимися

дисками

9

выполнены

шин цилиндрической

формы

позво­

уплотнения.

крепится

на

лил улучшить

условия

охлаждения

Сердечник ротора

двигателей без увеличения их габа­

валу с помощью шпонки 15.

Место

ритных размеров.

посадки сердечника на вал фиксиру­

Обмотка статора у всех двигате­

ется буртиком вала и упорным коль­

лей этого отрезка серин, кроме ма­

цом 16.

выводов

17 расположе­

шин с 2р=10 и 12,

выполнена

из

Коробка

прямоугольного

провода и уклады­

на сбоку станины. Масленка 18, со­

вается

в

полуоткрытые

пазы

единенная трубой

маслопровода 19

(см. рис. 3-9,6). Лобовые части ка­

с

подшипниковым

узлом, позволяет

тушек прочно закрепляют, привязы­

производить смазку подшипника 20,

вая их к бандажным

кольцам

15.

не

снимая

кожуха

21 наружного

В многополюсных

машинах

обмот­

вентилятора.

ка статора выполняется всыпной из

В остальном конструкция закры­

круглого провода и укладывается в

тых обдуваемых двигателей второго

полузакрытые пазы.

роторах

отрезка серии не существенно отли­

В

короткозамкнутых

чается от рассмотренной выше кон­

двигателей с

280 мм выполняют

струкции двигателя

меньшей

мощ­

закрытые пазы (при 2 р ^ 4 — трапе­

ности

такого

же

исполнения

цеидальные, сужающиеся к верхней

(см. рис. 6-1).

испол­

части, см. рис. 3-8, е;

при

2р = 2 —

Двигатели защищенного

лопаточные, см. рис. 3-8, з ).

нения с короткозамкнутыми и фаз­

В фазных роторах

(рис. 6-5) при

ными роторами с высотами оси вра­

прямоугольных

с

малым

раскры­

щения 280—355 мм по конструкции

тием пазах выполняют

стержневую

корпуса отличны от описанных вы­

волновую обмотку. Выводные концы

ше двигателей.

обмотки ротора

16 проходят к кон­

На рис. 6-4, 6-5 показаны двига­

тактным кольцам 17 через внутрен­

тели

соответственно с короткозамк­

нее отверстие в конце вала ротора.

нутым и фазным роторами (номера

Контактные кольца

располагаются

позиции на

рисунках

одинаковые).

на пластмассовой втулке 18, которая

Жесткая, сварная

из

стального

консольно крепится

к

торцу

вала.

проката станина 1 охватывает толь­

Весь щеточный узел

закрыт

кожу­

ко

нижнюю

половину

сердечника

хом 19, на котором расположена ко­

статора 2, который крепится в ней с

робка зажимов 20 для соединения

помощью массивных нажимных ко­

щеток с пусковым реостатом.

лец 3. Корпус 4 выполнен из листо­

Потребность

народного

хозяйст­

вой стали. Подшипниковые щиты 5

ва в асинхронных двигателях мощ­

также

крепятся к станине

только

ностью 500— 1000 кВт и более зна­

нижней

половиной.

Подшипники 6

чительно меньше, чем в двигателях

и

7

заключены в капсулы,

монти­

до 100 кВт. Крупные двигатели, как

руются с крышками 8 и 9 до сборки

правило, предназначены для

приво­

двигателя и в собранном виде уста­

дов определенного типа силовых аг­

навливаются

в

подшипниковые

регатов и имеют значительно более

щиты.

воздух засасыва­

узкое назначение, чем двигатели ма­

Охлаждающий

лой и средней мощности. Они выпус­

ется в двигатель через жалюзи 10 на

каются

отдельными

сравнительно

159