Конструкция электродвигателей с термореактивной изоляцией

В России на электромашиностроительных заводах выпущены и выпускаются электродвигатели с термореактивной изоляцией серий АТД2.АТД4, ДА302, ДА304, ВАН, ВАЗ, А4 и др.
Электродвигатели серии АТД2 в зависимости от мощности распределены по габаритам:

Рис. 1. Электродвигатель серии АТД2 1-го и 2-го габаритов с замкнутой системой вентиляции:
1 - втулка; 2 - вал ротора; 3 - шариковый подшипник; 4,7- наружные и внутренние уплотнения; 5 — роликовый подшипник; 6 - подшипниковый щит; 8 - сердечник ротора; 9 ~ корпус статора; 10 - сердечник статора; 11 — воздухоохладитель; 12 — коробка выводов датчиков термоконтроля; 13 — пресс-масленка; 14 — наружное лабиринтное уплотнение; 15 — кожух; 16 — съемная коробка для отработанной смазки; 17 — воздухонаправ- ляющий щит; 18 — заземляющий зажим; 19 — коробка выводов нулевого соединения; 20 — изолятор; 21 - коробка выводов; 22, 23 - наружный и внутренний заземляющий фланцы; 24 - резиновое кольцо; 25 - уплотняющий фланец; 26 - уплотняющие шайбы; 27— фильтр
Электродвигатели первых двух габаритов (рис. 1) выполнены со щитовыми подшипниками скольжения. Они имеют конструктивное исполнение IM1001 (ГОСТ 2479-79*). Внутри средней части корпуса цилиндрической формы размещен сердечник статора, а снаружи, в кольцевой камере, у электродвигателей с замкнутым циклом вентиляции размещены две секции воздухоохладителя. Сердечник статора при изготовлении собирают и спрессовывают отдельно от корпуса. Нажимные кольца сердечника соединены стяжными стальными полосами. По длине сердечник состоит из двух частей, разделенных вентиляционным каналом шириной 40 мм. По краям каждой части сердечника имеются пакеты толщиной 10 мм из склеенных между собой листов сердечника. Обмотка статора имеет изоляцию типа "Монолит". Запрессовку сердечника в корпус, нагретый до температуры 150*С, производят после укладки в сердечник обмотки статора, пропитки и запечки сердечника с обмоткой.
В местах выхода катушек из пазов установлены изоляционные коробчатые гильзы, повышающие механическую и электрическую прочность изоляции. Лобовые части обмотки статора крепят к бандажным кольцам, намотанным из стеклобандажной ленты, пропитанной в термореактивном составе. Бандажные кольца закреплены за кронштейны из прочной пластмассы посредством вязки лавсановым шнуром.

Рис. 2. Схема вентиляции электродвигателей АТД2 1-го и 2-го габаритов
Электродвигатели имеют две коробки выводов обмотки статора. В одну из них, выполненную заодно с кабельной муфтой и имеющей фарфоровые изоляторы, выведены начала фаз обмотки статора. В другую коробку выведены концы фаз, замкнутые между собой и закрепленные на изоляционной колодке. При необходимости коробки выводов можно менять местами. Коробки выводов допускают сухую разделку подводимого кабеля как с медными, так и с алюминиевыми жилами или заливку разделки кабеля компаундной массой. Сечение одной жилы кабеля - до 150 мм2.
Электродвигатели имеют два одинаковых конца вала, что позволяет использовать их для привода механизмов с любым направлением вращения. Один конец вала защищен кожухом. На валу размещены сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой и два литых центробежных вентилятора. Обмотка ротора может быть двух вариантов: литая алюминиевая и составная, паяная из медных стержней и бронзовых короткозамыкающих колец. Стержни паяной обмотки укреплены в пазах сердечника клиньями из немагнитной стали, забитыми между основанием стержня и дном паза. Концы стержней для уменьшения в них механических напряжений выполнены с плавным переходом по высоте от пазовой части к месту соединения с короткозамыкающим кольцом. Секции воздухоохладителя размещены снаружи средней части корпуса и защищены съемным кожухом. Схема вентиляции электродвигателей 1-го-2-го габаритов приведена на рис. 2.

Рис. 3. Общий вид и схема расстановки датчиков термоконтроля электродвигателей 2АЗМ1-500 и 2АЗМ1-800:
1 - термометр ТСМ-6097 для измерения температуры горячего воздуха; 2, 3 — термометры ТСМ-6097 для измерения температуры холодного воздуха; 4, 5 — термометры ТСП-309 для измерения температуры подшипников

Контроль теплового состояния электродвигателей осуществляют термометрами сопротивления. Контролируют температуру подшипников, холодного и нагретого воздуха (рис. 3). Концы проводов термометров выведены на зажимы. Подшипники скольжения встроены в подшипниковые щиты. Вкладыши подшипников залиты баббитом марки Б-83.
Электродвигатели больших габаритов конструктивного исполнения IM72 И (рис. 4) имеют фундаментную плиту, к которой крепят статор, стояковые подшипники скольжения и наружные щиты. Изоляция обмотки статора - типа "Монолит-2". Обмотка ротора выполнена паяной из медных стержней коллекторного профиля и медных или бронзовых короткозамыкающих колец. У части электродвигателей на короткозамыкающие кольца надеты бандажные кольца из немагнитной стали. Вводные устройства электродвигателей в исполнении IM7211 состоят из фарфоровых изоляторов, укрепленных на обшивке корпуса статора внутри электродвигателей, и кабельных муфт с сальниками, также размещенных внутри электродвигателей на фундаментной плите. Для установки кабельных муфт в фундаментной плите имеются окна. Вводные устройства рассчитаны на присоединение двух- или трехжильных кабелей с медными или алюминиевыми жилами сечением жилы до 150 мм2.

Рис. 4. Электродвигатель серии АТД2 4-го и 5-го габаритов:
1 — нижний вкладыш подшипника; 2 — вал; 3 — верхний вкладыш подшипника; 4 — крышка подшипника; 5 — воздухонаправляющий наружный щит; 6 — кожух; 7 — диффузор; 8 — воздухонаправляющий внутренний щит; 9 — вентилятор; 10 — сердечник ротора; 11 - корпус статора; 12 — сердечник статора; 13 - изоляторы вводного устройства; 14 — лабиринтные уплотнения; 15 - воздухоохладитель; 16 - вводное устройство; 17 — фундаментная плита

На валу электродвигателей имеются два осевых вентилятора. Для разделения камер входа и выхода воздуха служат внутренние щиты, закрывающие лобовые части обмотки статора. Подшипники имеют разъемные самоустанавливающиеся вкладыши с шаровой посадкой в корпус. Нижние вкладыши залиты баббитом Б-83, верхние - Б-16. Смазка подшипников принудительная. На каждой подшипниковой шейке вала имеется по два свободновисящих смазочных кольца. У электродвигателей с двумя концами вала оба подшипника имеют изоляцию от подшипниковых токов. Электродвигатели с одним концом вала имеют один изолированный подшипник.
Электродвигатели серии АТД4 (рис. 5) имеют бескорпусное исполнение статора. Сердечник статора электродвигателей этой серии при изготовлении шихтуют на оправке по внутреннему диаметру. Без снятия с оправки производят прессовку сердечника, приварку к нему стяжных полос и других конструктивных элементов и обработку  посадочных поверхностей нажимных колец.

Рис. 5. Электродвигатель серии АТД4:
1 — щит; 2 — корпус подшипника; 3 — кольцо смазочное; 4 — нижний вкладыш; 5, 8 — лабиринтное уплотнение; 6 — вкладыш верхний; 7 — крышка подшипника; 9 — щит воздухонаправляющий; 10 — воздухоохладитель; 11 — ротор; 12 — статор; 13, 14 — кожух верхний и нижний

После укладки обмотки, пропитки и запечки (вместе с сердечником) сердечник статора электродвигателей, имеющих щитовые подшипники, крепят к подшипниковым щитам, а сердечник статора электродвигателей со стояковыми подшипниками - к фундаментной плите. Особенностью сердечника статора электродвигателей серии АТД4 является то, что его пазы для укладки обмотки имеют подпазовые вентиляционные каналы, а ширина пазов в листах сердечника больше ширины катушки на размер вентиляционного щелевого канала. Сердечник шихтуют из отдельных пакетов толщиной 5-10 мм с поворотом каждого следующего пакета относительно предыдущего на 180°. Этим достигается чередование расположения вентиляционных каналов слева и справа относительно оси паза. Система охлаждения электродвигателей серии АТД4 - симметричная аксиальная нагнетательная четырехструнная с применением подпазовых каналов и многоструйной продувки зубцовой зоны статора по щелевым радиальным каналам. Схема вентиляции приведена на рис. 6.
Электродвигатели серий ДА302 выполнены 12, 13, 14 и 15-го габаритов, соответствующих наружным диаметрам сердечника статора 850, 990, 1180 и 1430 мм, а также 16-18-го габаритов. Электродвигатели 16-го и 17-го габаритов имеют исполнение, аналогичное электродвигателям ДАЗО 14-го и 15-го габаритов, т.е. со щитовыми подшипниками.

Рис. 6. Схема вентиляции электродвигателей серии АТД4

Электродвигатели ДА302 18-го габарита, а также электродвигатель типа ДА302-16-59-4У1 выполнены со стояковыми подшипниками скольжения.
Электродвигатели серий ДАЗО 12-го и 13-го габаритов (рис. 7) имеют сварной корпус прямоугольной формы с лапами. Открытая верхняя часть корпуса использована для установки водоохладителей типа "воздух-воздух". Один конец вала рабочий. На другом конце вала установлен вентилятор наружного охлаждения электродвигателя, закрытый кожухом с центральным отверстием для забора охлаждающего воздуха. Подшипники качения размещения в подшипниковых щитах, отлитых из чугуна. На стороне привода установлен однорядный роликовый подшипник, со стороны вентилятора - шариковый подшипник. Изоляция обмотки статора термореактивная. Пазовые части катушек обмотки изолированы предварительно пропитанными стеклослюдинитовыми или стеклослюдопластовыми лентами, лобовые части и головки катушек - стеклоэскапоновой лентой. Часть электродвигателей серии ДА302 изготовлена с термореактивной изоляцией типа "ремтриз".
Выводы обмотки размещены в коробках штампованной конструкции с четырьмя фарфоровыми изоляторами. Двухскоростные электродвигатели низкого напряжения имеют по две литые коробки выводов. Крепят выводные концы в коробках к изоляционным доскам. Обмотка ротора состоит из прямоугольных алюминиевых шин, приваренных к алюминиевым короткозамыкающим кольцам. Электродвигатели имеют встроенные электронагреватели.

Рис. 7. Электродвигатель серии ДАЗО 12-го и 13-го габаритов:
1 — коробка выводов; 2 — подшипник шариковый; 3 — вентилятор; 4 — сердечник ротора; 5 — щит подшипниковый; 6 — сердечник статора; 7 — кожух; 8 - воздухоохладитель; 9 — щит внутренний; 10 — обмотка статора; 11 — короткозамкнутая обмотка ротора; 12 — вентилятор; 13 — обойма подшипника; 14 — подшипник роликовый; 15 — вал; 16 — корпус статора

С 1977 г. изготовляют более экономичные электродвигатели серии ДА304 с термореактивной изоляцией обмотки статора "Монолит-2", которая обладает хорошей влаго- и морозостойкостью, поэтому электродвигатели встроенных электронагревателей не имеют. Наружный вентилятор имеет прямые лопатки, что обеспечивает возможность как правого, так и левого направления вращения электродвигателя. В остальном конструкция электродвигателей ДА304 аналогична конструкции электродвигателей ДАЗО 12-го и 13-го габаритов.
Все типы электродвигателей серии ДА302 имеют трубчатый охладитель типа "воздух-воздух", состоящий из нескольких секций, размещенных по окружности статора между обшивкой корпуса статора и статорным сердечником.

Рис. 8. Электродвигатель серии ВАН 143:
1 - колпак; 2 - втулка подпятника; 3 - крестовина верхняя; 4 — сегмент подпятника; 5 - кольцо уплотнительное; 6 - кольцо приема протечек масла из верхней крестовины; 7—запорное кольцо; 8 — гайка; 9 - полумуфта; 10- крышка подшипника наружная; 11- подшипник нижний направляющий; 12 — крышка подшипника внутренняя; 13 — щит подшипниковый нижний; 14 - щит; 15 - ротор; 16 - статор; 17- вводное устройство; 18 - маслоохладитель; 19 - запорное кольцо втулки; 20 - подшипник верхний направляющий; 21 — гнездо направляющего подшипника

Охлаждающий воздух в трубку охладителя нагнетает вентилятор, установленный на валу электродвигателя. Остальные электродвигатели в наружном цикле вентиляции имеют вентиляторы, установленные на валу электродвигателя.
Электродвигатели серий ВАН, ВАЗ, ВДА, ДВДА, ДВДА2 имеют вертикальное исполнение подвесного типа. Разрез электродвигателя серии ВАН приведен на рис. 8. Корпус статора — цилиндрической формы. В обшивке корпуса имеются окна для выхода воздуха. У электродвигателей серий ВАН, ДВДА и ДВДА2 окна закрыты жалюзи. У электродвигателей серии ВАЗ на окна установлены четыре секции воздухоохладителей. Обмотка статора у электродвигателей выпуска после 1979 г. выполнены с изоляцией "Монолит-2". Электродвигатели серии ДВДА имеют две катушечные двухслойные обмотки, соответствующие двум возможным частотам вращения электродвигателей. Электродвигатели серии ДВДА2 имеют одну полюсно-переключаемую обмотку статора. Валы электродвигателей имеют фланцы или фланцевые полумуфты для жесткого соединения с валами насосов. Сердечник ротора укреплен на сварном корпусе клиньями. Короткозамкнутая обмотка ротора имеет одно- или двухклеточную конструкцию. Одноклеточная обмотка выполнена из медных стержней колбовидного профиля. У двухклеточных обмоток применены круглые стержни из латуни и меди. Опорами ротора являются подпятник и направляющие подшипники. Большинство электродвигателей имеет направляющие подшипники скольжения. Верхний направляющий подшипник вместе с подпятником размещен в масляной ванне верхней грузонесущей крестовины. Нижний направляющий подшипник размещен в масляной ванне в центральной части нижней крестовины. Масляные ванны подшипников снабжены маслоохладителями. У электродвигателей серий ВАН 118, ВАН 143 и ДВДА-143 применены подшипники качения с консистентной смазкой. Верхней опорой служит радиальный однорядный шарикоподшипник, нижней - радиальный сферический двухрядный роликовый подшипник. У электродвигателей мощностью более 1250 кВ в статор встроены терморезисторы для контроля температуры обмотки и сердечника статора.
Электродвигатели серии А4 отличаются от электродвигателей ранее выпускаемой серии А уменьшенными габаритами, сварной конструкцией станины и подшипниковых щитов, применением для обмотки статора изоляции "Монолит-2". Вход и выход охлаждающего воздуха у электродвигателей серии А4 происходит через окна в кожухе наверху станины.

Электродвигатели серии АН32 (рис. 9) имеют сварную станину с опорными лапами и патрубками для входа и выхода охлаждающего воздуха. В станину запрессован собранный отдельно сердечник статора с обмоткой, имеющей изоляцию "Монолит-2". Опорами являются подшипники качения, установленные в подшипниковых щитах. Вал ротора имеет приваренные ребра. Обмотка ротора короткозамкнутая - двухклеточная. Охлаждающий воздух в электродвигатель подается посторонним вентилятором.

Рис. 9. Электродвигатель серии АН32:
1 — патрубок системы охлаждения; 2 — корпус статора; 3 — коробка выводов; 4 — подшипник роликовый двухрядный; 5 — щит подшипниковый; 6 — остов ротора; 7 — корот- козамкнутая обмотка; 8 - обмотка статора; 9 — корпус статора; 10 - корпус сердечника статора; 11 — сердечник статора; 12 — сердечник ротора; 13 — подшипник роликовый

Сердечник ротора (12 на рис. 9) набирается на ребра, приваренные к валу. Смазка подшипников консистентная. Подшипниковые узлы позволяют производить замену и пополнение смазки без их разборки.
В двигателя 16-го и 17-го габаритов возможно появление подшипниковых токов, а поэтому подшипник (4 на рис. 9) монтируют в переходное кольцо с изоляцией.