Эмалированного провода, напряжение до 600В)

Глава одиннадцатая.

Проектирование машин постоянного тока

Машины постоянного тока общего назначения выпускают се­рийно. Создание каждой новой серии представляет собой сложную научно-техническую и экономическую задачу, решение которой ве­дется на основе глубокого анализа тенденций развития электрома­шиностроения и прогнозов показателей технического уровня разра­батываемых машин, а также достижений в области проектирования и технологии. В серии должны быть учтены требования междуна­родной стандартизации и приняты рациональные принципы увязки мощностей с высотой оси вращения.

 

СЕРИИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

 

Первая общесоюзная серия машин постоянного тока была со­здана в 1956 г. Она была названа серией П. В этой серии впервые была установлена нормализованная шкала номинальных мощно­стей и номинальных частот вращения машин. Машины серии П со­стояли из трех групп конструктивно подобных отрезков серии: ма­шины мощностью от 0,3 до 200 кВт (1—11-й габариты), машины мощностью 200—1400 кВт (12—17-й габариты) и машин мощностью свыше 1400 кВт (18—26-й габариты).

Габарит машины определяется диаметром якоря, который норма­лизован. Для каждого габарита устанавливают две длины сердечни­ка. Исполнение двигателей единой серии П от 1-го до 11-го габарита по степени защиты соответствует IP22, по способу охлаждения - IC01 или IC05. Возбуждение смешанное. На рис. 11.1 приведена ти­пичная для этой серии конструкция электрической машины.

Серия 2П, созданная к 1974 г., приблизительно через 20 лет по­сле создания первой серии П, спроектирована в полном соответст­вии с рекомендациями Международной электротехнической комис­сии (МЭК).

Эта серия машин имеет следующие особенности:

принята единая шкала номинальных высот оси вращения ма­шины;

установочные размеры машины (рис. 11.2) однозначно увязаны с высотой оси вращения, но не определяются мощностью машины;

для каждой высоты оси вращения приняты три значения длины, которым соответствуют три обозначения длины станины; S — для коротких, М — средних и L — длинных машин.

 

 

Рис. 11.1. Машина постоянного тока типа П-92:

1, 5, 16, 18 – крышки подшипников; 2 – передний щит; 3 – траверса; 4 – шарикоподшипник; 6 – крышка подшипникового щита; 7 – коллектор; 8 – станина; 9 – добавочный полюс; 10 – якорь; 11 – главный полюс; 12 – шайба на валу; 13 – задний щит; 14 – вентилятор; 15 – болт; 17 – роликоподшипник; 19 – вал; 20 – шпонка; 21 – жалюзи

 

Установочные размеры элект­рических машин приведены в табл. П6.2 и П6.3. Принятые обозначения размеров: h — высота оси вращения от нижней опорной поверхности лап до оси вала; b₁₀ — расстояние между отверсти­ями под болты в лапах (торцевой вид); l₁₀ —  расстояние от оси отверстия в лапе машины до упора (заплечика) свободного конца нала; d₁ — диаметр основного свободного конца вала; d₁₀ — диаметр отверстий под болты в лапах машин.

Размеры l₁ и d₁ свободного конца вала не связывают с высо­той оси вращения, а выбирают в зависимости от наибольшего длительного вращающего момента двигателя согласно табл. П6.4; размеры шпонки и шпоночных ка­навок связаны с размерами l₁ и d₁ .

Рис. 11.2. Установочные размеры ма­шины постоянного тока серии 2П:

 

Диаметры крепительных фланцев, регламентированные МЭК, приведены в табл. П6.5, а обозначения размеров — на рис. 11.2.

Двигатели серии 2П имеют следующие степени защиты (по ГОСТ 17494—87):

IР22 — с самовентиляцией (типа 2ПА), независимой вентиля­цией от постороннего вентилятора (типа 2ПН);

IР44 — закрытое исполнение с естественным охлаждением (типа 2ПВ) и закрытое исполнение с наружным обдувом от постороннего вентилятора (типа 2ПО).

Номинальные мощности соответствующих серий приведены в [16].

Формы исполнения двигателей серии 2П в зависимости от габа­ритов даны в табл. 11.1.

 

Таблица 11.1. Формы исполнения двигателей серии 2П

Формы исполнения	Диапазон габаритов
IМ1001, IМ1011, IМ1031	112,132,160,180,200
IM2101, IМ2111, IМ2131	180 и 200
IM3601, IM3611, IМ3631	112.132.160.180.200

 

Двигатели серии 2П предназначены для работы как, от источни­ков постоянного тока, так и от тиристорных преобразователей. Номинальные напряжения якорной цепи 110, 220,440, 600 В. Возбужде­ние независимое, номинальное напряжение возбуждения 110 и 220В.

Двигатели мощностью до 200 кВт выпускают с номинальными частотами вращения 750, 1000, 1500, 2200, 3000 об/мин. Частота вра­щения двигателей может регулироваться как изменением напряже­ния якорной цепи, так и ослаблением поля главных полюсов. Увели­чение частоты ослаблением поля допускается до 3500 об/мин при номинальной частоте вращения 1500 об/мин или до 3000 об/мин при номинальной частоте вращения 1000 об/мин и ниже.

Двигатели серии 2П защищенного исполнения типов 2ПА и 2ПН выполняют с изоляцией класса нагревостойкости В, двигатели закрытого исполнения типов 2ПО и 2ПБ - с изоляцией класса на­гревостойкости F.

Конструкция двигателя серии 2П приведена на рис. 11.3.

Корпус станины имеет цилиндрическую форму, изготовляется из стали марки СтЗ. К корпусу винтами привернуты главные и дополнительные полюсы с обмотками. Главные полюсы набраны из штампованных листов электротехнической стали марок 3411, 3413 толщиной 0,5 или 1 мм. Пакеты листов полюсов скрепляют заклепками. Сердечники дополнительных полюсов также выпол­няют из электротехнической стали 3411 или другой марки толщи­ной 0,5 мм или 1 мм. При высотах оси вращения до 132 мм сер­дечники дополнительных полюсов выполняют из полосовой стали марки СтЗ. Обмотка главных полюсов - многослойная из медного провода круглого сечения марки ПЭТВ. Обмотка допол­нительных полюсов - из медного провода круглого сечения мар­ки ПЭТВ или прямоугольного провода марки ПСД. Собранные катушки главных и дополнительных полюсов пропитывают в нагревостойких лаках, что обеспечивает их монолитность и влаго­стойкость, уменьшает внутреннее тепловое сопротивление катуш­ки. Изоляция обмоток главных и добавочных полюсов приведена в табл. 11.2—11.3.

Пакет якоря набирается из штампованных изолированных ла­ком листов электротехнической стали марок 2211, 2312, 2411, 3413 и др. толщиной 0,5 мм, напрессовывается непосредственно на вал и закрепляется между двумя нажимными кольцами, являю­щимися одновременно обмоткодержателями для лобовых частей обмотки якоря.

В пазы сердечника якоря укладывают обмотку. При диаметрах якоря до 200 мм пазы выполняют полузакрытыми овальной формы, зубцы с параллельными стенками. Обмотка якоря в этих случаях - всыпная из эмалированных медных проводников круглого сечения, образующих мягкие секции, которые легко можно уложить в пазы через сравнительно узкие шлицы.

 

 

 

Рис. 11.3. Машина постоянного тока типа 2П-160М:

1,16,23 — крышки подшипников; 2 — щит подшипниковый; 3 — траверса; 4 — лента защитная; 5 — балансировочное колесо; 6 — коллектор; 7 — коробка выводов; 8 — станина; 9 — болт; 10 — шайба; 11 — якорь; 12 — обмотка якоря;

13 — диффузор; 14 — защитная лента; 15 — вентилятор; 17 — шарикоподшипник; 18 — подшипниковый щит;

19 — болт М10; 20 — шайба М10; 21 — болт М6; 22 — шайба М6; 24 — вал; 25 — главный полюс;

26 — дополнительный полюс; 27 — щетки

 

Таблица 11.2.Изоляция обмоток главных и добавочных полюсов машин постоянного тока

 ( = 80...200 мм, напряжение до 600 В)

Позиция	Назначение	Материал			Толщина, мм	Число слоев
		Наименование, марка
		Класс нагревостойкости
		B	F	H
1	Изоляция сердечника (напыление)	Эпоксидная смола			1	—
2	Изоляция катушки	Лакотканеслюдопласт			0,25	1
		ГИТ-ЛСБ-ЛСЛ	ГИП-ЛСП-ЛСЛ	ГИК-ЛСК-ЛСЛ
3	Тоже	Стеклянная лента ЛЭС			0,1	1 вполнахлеста
4	Рамка	Стеклотекстолит			0,5	1
		СТ	СТЭФ	СТК

 

В серийных машинах мощностью более 30 кВт обмотку якоря выполняют из прямоугольных обмоточных проводников в виде формованных жестких секций. Все секции, принадлежащие одной катушке, изолируют общей пазовой изоляцией и укладывают в пазы прямоугольной формы, что обеспечивает хорошее использование площади паза и снижает трудоемкость обмоточных работ. Пазовую изоляцию обмоток с мягкими и жесткими секциями выполняют согласно данным в табл. 11.4—11.6.

Обмоткодержатели крепят следующим образом: один упирается в уступ на валу, а другой запирается кольцом, насаженным на вал по горячей посадке. Вал из стали марки 45 имеет ступенчатую фор­му для раздельной посадки на него сердечника якоря, коллектора и вентилятора.

Коллектор состоит из коллекторных пластин, изолированных друг от друга слюдяными пластинами, являющимися межламельной изоляцией. При наружном диаметре коллектора до 250 мм коллек­торные пластины закрепляют пластмассой, которую впрессовывают во внутреннее отверстие между пластинами и коллекторной втул­кой, предназначенной для посадки коллектора на вал. В качестве армирующей пластмассы используют пластмассу АГ-4С или К6.

 

Таблица. 11. 3. Изоляция обмоток главных и добавочных полюсов машин постоянного тока (  = 225...315 мм, напряжение до 600 В)

Позиция	Назначение	Материал					Толщина, мм	Число слоев
		Наименование, марка
		Класс нагревостойкости					Класс нагревостойкости
		B	F		H		В            F,H
1	Изоляция катушки	Стеклянная лента ЛЭС					0,1	1 вполнахлеста
2	Каркас	Стеклолакоткань					2	1
		ГИТ-ЛСБ-ЛСЛ	ГИП-ЛСП-ЛСЛ		ГИК-ЛСК-ЛСЛ
		Сталь Ст3					1,5	1
3	Рамка	Стеклотекстолит					0,5	1
4		СТ		СТЭФ		СТК
5	Скоба	Сталь Ст3					8—10	1
6	Изоляция сердечника	Слюдопластофолий ИФГ-Б		Синтофолий F		Синтофолий H	0,16	7,5
7	Прокладка междувитковая	Асбестовая бумага		Фенилоновая бумага 0,2 мм			0,2 2	1
8	Изоляция углов	Стеклянная лента ЛЭС						1 вполнахлеста

 

Таблица 11. 4.Изоляция обмотки якоря двигателей постоянного тока

(пазы овальные полузакрытые, обмотка двухслойная всыпная из круглого

эмалированного провода, напряжение до 600В)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Высота оси ращения.	Позиция на рис.	Материал			Число слоев	Односторонняя
				Толщина, мм
		Класс нагревостойкости
		В	F     |        Н
		Пленкостеклопласт
80-112	1 2	Изофлекс	Имидофлекс	0,35 0,35	1 1	0,35 0,35
		Пленкостеклопласт
132-200	1 2	Изофлекс	Имидофлекс	0,25 0,25	2 2	0,25 0,25

Примечание. Прокладку между катушками в лобовых частях обмотки выполняют из изофлекса.

 

Концы обмоток якоря впаивают в петушки коллекторных пластин. Траверса щеткодержателей крепится с помощью болтов к подшипниковому щиту со стороны коллектора. Щеткодержате­ли изолированы от подшипниковых щитов текстолитовыми коль­цами. Аксиальную принудительную вентиляцию двигателя осуществляют со стороны привода. Воздух забирается через жалюзи, выполненные в защитной ленте со стороны коллектора, и выбрасывается через от­верстия в защитной ленте со стороны привода (выходного вала). Для рационального распределения охлаждающего воздуха над ак­тивными частями машины предусмотрен диффузор.

Со стороны коллектора на валу предусмотрено балансировоч­ное кольцо. В подшипниковых щитах со стороны привода и со сто­роны коллектора установлены шариковые или роликовые подшип­ники. Концы обмоток якоря и возбуждения выводят к болтам панели, размещенной в коробке выводов.

В конце 70-х годов было начато проектирование ив 1984 г. за­вершено освоение новой серии 4П двигателей постоянного тока, на базе которых создаются регулируемые электроприводы с высокими динамическими и эксплуатационными показателями для нужд стан­костроения и других областей машиностроения. Двигатели серии III имеют диапазон регулирования частоты вращения 1:5 при регулировании магнитным потоком двигателя и 1:1000 при тиристор-ном регулировании напряжения в цепи якоря [5, 16].

Конструктивно эти двигатели выполнены закрытыми, со степе­нью защиты IР44, с полностью шихтованным магнитопроводом стартера, запрессованным в круглый чугунный или алюминиевый кор­пус. Способ охлаждения — IС0041 (без вентиляции) или IС0141 с поверхностным охлаждением посредством вентилятора, установлен­ного на валу двигателя. При прямоугольном сечении пакета статора двигатели выполняют без корпуса, способ охлаждения — IС06 или IС05.

По условиям эксплуатации серия 4П выпускается для нормаль­ных условий и для тяжелых условий эксплуатации, соответствующих их работе в механизмах экскаваторов, буровых установок, в оборудовании металлургического производства, в крановом обору­довании и др. Структура серии 4П приведена в табл. 10.7.

Закрытые и обдуваемые двигатели мощностью до 10 кВт с регулированием частоты вращения магнитным потоком составляют почти 2/3 общей потребности народного хозяйства в машинах по­стоянного тока.

Для повышения технологичности конструкции двигателей серии 4П и использования в их производстве технологического оборудо­вания, созданного под серию 4А асинхронных двигателей, магнитопровод статора этих машин унифицирован с пакетом статора асинхронных машин. При такой конструкции магнитопровода ста­тора машин серии 4П обмотка возбуждения укладывается в два паза в пределах полюсной дуги основного потока, а во всех остальных пазах равномерно располагается компенсационная обмотка. Рас­пределение обмоток возбуждения и компенсационной обмотки в па­зах магнитопровода статора позволяет обеспечить полную компен­сацию реакции якоря не только в режимах номинальной нагрузки, но и при больших кратностях перегрузки по току якоря.

Распределение обмоток по пазам статора одновременно улучша­ет теплоотдачу обмоток, позволяет увеличить плотность тока в об­мотках возбуждения, компенсационной и добавочных полюсов и довести их до уровней, установленных для статорных обмоток асин­хронных машин. При применении шихтованного магнитопровода статора машин постоянного тока уменьшается магнитная несиммет­рия и повышается коммутационная надежность двигателей в стаци­онарных и динамических режимах, улучшаются динамические пока­затели машины при питании от тиристорных преобразователей напряжения.

Таблица 11.5. Изоляция обмотки якоря машин постоянного тока (пазы открыты, обмотка из прямоугольного провода, h= 225...315 мм, напряжение 600 В)

Часть обмотки	Позиция на рис.	Материал, марка			Толщина, мм	Число слоев			Двусторонняя толщина изоляции
		Класс нагревостойкости				Класс нагревостойкости		по ширине	по высоте при
		B	F	H	B        F,H	B	F,H		1	2	3	4
Пазовая	1	Слюдопластофолий ИФГ-Б	Синтофолий F	Синтофолий H	0,15   0,16	4,5 оборота	3,5 оборота	1,1	2,2	2,2	2,2	2,2
	2	То же	То же	То же	0,15   0 ,16	0—6				0,3	0,6	0,9
	3	Стеклолакоткань ЛСП			0,15	1	1	0,3	0,6	0,6	0,6	0,6
		Стеклотекстолит
	4	СТ	СТЭФ	СТК	0,5	1	1		0,5	0,5	0,5	0,5
	5	СТ	СТЭФ	СТК	0,5	1	1		0,5	0,5	0,5	0,5
	6	СТ	СТЭФ	СТК	0,5	1	1		0,5	0,5	0,5	0,5
		Допуск на укладку обмотки						0,3	0,5	0,5	0,5	0,5
		Общая толщина изоляции в пазу (без витковой, без высоты клина или без высоты бандажной канавки)						1,7	4,8	5,1	5,4	5,7
Лобовая	7	Стеклослюдинитовая лента	Пленка полиамидная марки ПМ 0,05 3		0,15	1 вполнахлеста		0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
	8	Стеклянная лента ЛЭС			0,1	То же	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
		Общая толщина изоляции катушки в лобовой части (без витковой)					1	1	1	1	1	1

Эти двигатели допускают работу без включения в цепь якоря до­полнительного сглаживающего реактора. При номинальной мощ­ности допустима пульсация тока до 15%, а при увеличении коэффи­циента пульсации до 45% мощность двигателя должна быть снижена на 10%.

На рис. 11.4 показана конструкция двигателя постоянного тока типа 4ПО, в которой детали и узлы максимально унифицированы с конструкциями асинхронных машин. Приняты одинаковыми внеш­ние диаметры пакетов стали статоров и длины пакетов в обеих кон­струкциях. Подшипниковые щиты на стороне, противоположной коллектору, станины, коробки выводов, вентиляционные и подшип­никовые узлы, используемые в конструкциях серии 4А, могут быть применены в двигателе серии 4П. Поэтому операции штамповки ли­стов, сборки пакетов статора и ротора, запрессовки их в станину и на вал осуществляются на оборудовании, предназначенном для про­изводства асинхронных двигателей.

Воздушный зазор в рассматриваемых конструкциях выполняется равномерным, без увеличения его под краями главных полюсов. Ис­полнение двигателя по степени защиты IР44 повышает надежность этих двигателей в эксплуатации. Конструкция изоляции обмоток якоря и статора двигателей се­рии 4П соответствует изоляции асинхронных машин серии 4А и ма­шин постоянного тока серии 2П. Класс нагревостойкости изоляции обмоток: F — для магнитной системы и Н — для якоря.

 

 

Рис. 11.4. Машина постоянного тока серии 4П:

1 — корпус; 2 — магнитопровод статора; 3 — щит подшипниковый передний;

4 — сердечник якоря; 6 - кожух, 7 – коробка выводов; 8 — коллектор; 9 — токосъемное устройство

 

 

Таблица 11.6. Изоляция обмотки якоря двигателей постоянного тока (пазы прямоугольные, открытые, обмотки двухслойная петлевая, волновая, лягушачья разрезная с жёсткими формированными катушками из провода марки ПСД (Класс нагревостойкости F) и ПСДК (Класс нагревостойкости H), h=355…500 мм, напряжение 1000В.

Часть обмотки	Позиция	Материал		Толщина, мм		Число слоев		Двусторонняя толщина изоляции, мм
		Наименование, марка				Класс нагревостойкости		по ширине				по высоте
		Класс нагревостойкости
		F	H	F	H	F	H	2	3	4	5
Пазовая	1	Стеклянная лента ЛЭС	Полиимидная пленка ПМ	0,1	0,05	1 впритык	1 вполнахлеста	0,02	0,2	0,4	0,4	0,8
	2	Бумага фенилоновая	—	0,05		1 впритык		0,1	0,1	0,1	0,1	0,4
	3	Полиимидная пленка	ПМ	0,05		3 вполнахлеста		0,6	0,6	0,6	0,6	1,2
	4	Бумага фенилоновая		0,05		1 впритык		0,1	0,1	0,1	0,1	0,2
	5	Стеклянная лента ЛЭС		0,1		1 вполнахлеста		0,4	0,4	0,4	0,4	0,8
	6	Бумага фенилоновая		0,2		1		0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
	7	Стеклостекстолит	СТК	0,5		1		—	—	—	—	0,5
	8	То же	СТК	0,5		1		—	—	—	—	0,5
	9	«	СТК	0,5		1		—	—	—	—	0,5
		Допуск на укладку	—	—		—		0,3	0,3	0,3	0,3	0,5
		Общая толщина изоляции в пазу (без витковой, без высоты клина)		—		—		2,1	2,1	2,3	2,3	5,8
Лобовая	10	Стеклянная лента ЛЭС	Полиимидная пленка ПМ	0,1	0,05	1 впритык	1 вполнахлеста	0,2	0,2	0,4	0,4	0,4
	11	Бумага фенилоновая		0,5		1 впритык		0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
	12	Полиимидная пленка ПМ		0,05		1 вполнахлеста		0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
	13	Бумага фенилоновая		0,05		1 впритык		0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
	14	Стеклянная лента ЛЭС		0,1		1 вполнахлеста		0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
		Общая толщина изоляции катушки в лобовой части (без витковой)		—	—			1,2	1,2	1,4	1,4	1,5

 

 

Таблица 11.7.Структура двигателей серии 4П

 

Исполнение	Тип	Высота оси вращения, мм	Номинальный вращающий момент, Н-м	Способ охлаждения	Степень защиты
Закрытые обдуваемые с нормальным регулированием	4ПО	80	2,3	IС0141	IР44
			3,5
			4,7
		100	5,6
			7,1
			9,5
		112	14
			19
		132	25
			35
		160	47
Закрытые с естественным охлаждением	4ПБ	100	1,2		IР44
			1,6
			2,4
		112	7,1	IС0041
			9,5
		132	14
			19
		160	25	IС0041
			35
Широкорегулируемые с принудительной вентиляцией	4ПФ	112	53		IР23
			71
		132	95
			118
			140
		160	190
			236
			280
		180
			355
			475	IС05,
		200	560
			710	IС06
		225	850
			1000
			1250
		250	1500
		280	1700	IС06
			2120
Крупные двигатели для тяжелых условий эксплуатации		355	3000		IР23
			3750	Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 209; Мы поможем в написании вашей работы! Поделиться с друзьями: Мы поможем в написании ваших работ! . . © 2014-2024 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.209)