Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Общие сведения об электрических машинах

Конструктивные исполнения электрических машин - Общие сведения об электрических машинах

Оглавление
Общие сведения об электрических машинах
Нагрев вращающихся машин переменного тока
Номинальные режимы работы
Конструктивные исполнения электрических машин
Регулирование скорости вращения трехфазных асинхронных двигателей
Изменение скорости вращения путем изменения первичного напряжения и другие
Работа трехфазного асинхронного двигателя в неноминальных условиях
Синхронные машины
Неявнополюсные синхронные генераторы
Системы возбуждения синхронных генераторов
Машины постоянного тока
Коллекторные машины постоянного тока
Устройство и конструкция коллекторной машины постоянного тока
Обмотки барабанных якорей
Петлевые обмотки барабанных якорей
Волновые обмотки барабанных якорей
Комбинированная обмотка машин постоянного тока и выбор
Характеристики генераторов постоянного тока
Генератор смешанного возбуждения
Сельсины
Работа однофазных сельсинов в индикаторном режиме
Поворотные трансформаторы
Синхронные реактивные двигатели
Однофазные реактивные двигатели
Синхронный гистерезисный двигатель

Конструктивные исполнения электрических машин

ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ИСПОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Предельные превышения температур в значительной степени зависят от условий теплорассеяния нагревающихся частей. Усиленной вентиляцией можно получить меньшие предельные температуры или при тех же температурах повысить мощность машины. Поэтому расчету вентиляции при проектировании и изготовлении электрических машин уделяется большое внимание. Конструктивное исполнение электрической машины органически связано с примененной в ней системой вентиляции,

Конструктивные исполнения электрических машин

В основном электрические машины выпускают в защищенном и в закрытом исполнениях. Один из вариантов защищенного исполнения — брызгозащищенное. Вариант закрытого исполнения — закрытое обдуваемое, широко применяемое прежде всего в трехфазных асинхронных двигателях малой и средней мощности.
Электрические машины защищенного исполнения предохранены от случайного прикосновения к вращающимся и токоведущим частям и от попадания внутрь посторонних предметов. На рисунке 122, а показан внешний вид трехфазногс асинхронного двигателя защищенного исполнения. Брызгозащищенные машины дополнительно закрыты от попадания внутрь капель влаги, падающих под углом до 45° к вертикали. Брызгозащищенные машины могут быть использованы также на открытом воздухе.
Трехфазный асинхронный двигатель
Рис. 122. Трехфазный асинхронный двигатель:
а — защищенного исполнения; б — закрытого обдуваемого исполнения; 1 — вал; 2 — подшипниковый щит; 3 — отверстие для выхода охлаждающего воздуха; 4 — ребристый корпус; 5 — крышка, закрывающая вентилятор.

В закрытых машинах внутреннее пространство полностью отделено от внешней среды. В электрических машинах закрытого обдуваемого исполнения внутренние части отделены от внешней среды оболочкой, защищающей их от проникновения пыли; на конце вала машины вне ее корпуса помещен защищенный крышкой вентилятор, который обдувает обычно ребристый корпус машины.
На рисунке 122,б показан внешний вид трехфазного асинхронного двигателя закрытого обдуваемого исполнения. В машинах закрытого обдуваемого исполнения часто применяют и внутренний вентилятор, благодаря чему усиливаются циркуляция воздуха внутри машины и отвод тепла от обмоток и сердечника к корпусу машины, обдуваемому внешним вентилятором.
Дальнейшим развитием закрытых машин является взрывобезопасное и герметическое исполнение. Взрывобезопасные машины применяются на шахтах, на химических предприятиях, где искрение или взрыв внутри машины могут привести к взрыву или воспламенению газов во внешней среде.
Примером машины герметического исполнения являются трехфазные асинхронные погружные двигатели, используемые в качестве приводов погружных насосов в сельскохозяйственном водоснабжении и на нефтескважинах (рис. 123).

Системы вентиляции

Количество охлаждающей среды (м3), необходимое для отвода тепла из машины, находят из равенства

где               Рп — мощность отводимых потерь, вт;
с—удельная теплоёмкость охлаждающей среды, дж/(град - м3)\
— превышение температуры выходящей из машины нагретой охлаждающей среды над температурой поступающей в машину охлаждающей среды С.
Большинство электрических машин охлаждается воздухом, для которого с = 1100 дж/ (град • м3).
Электродвигатель погружного насоса
Рис. 123. Электродвигатель погружного насоса:
1 и 4— корпуса подшипников; 2 — корпус электродвигателя; 3 — статор; 5 — вывод; 6 — ротор; 7 — торцовое уплотнение.
Превышение температуры выходящего машины воздуха над температурой входящего воздуха тв в зависимости от системы вентиляции, конструкции машины и ее мощности изменяется в пределах от 12 до 30° С. Тогда количество воздуха, необходимое для отвода 1 квт потерь,
(138)
Вентиляция должна обеспечить прохождение через машину нужного количества воздуха при минимальных вентиляционных потерях и эффективном охлаждении наиболее нагретых частей машины.
При эксплуатации электрических машин не должно создаваться таких условий, когда обмен охлаждающего воздуха недостаточен.
По способу охлаждения электрические машины делятся на машины с естественным охлаждением и вентилируемые.
В машинах с естественным охлаждением нет специальных приспособлений для охлаждения. Такие машины в настоящее время изготовляются лишь мощностью до нескольких сотен ватт (электрические машины малой мощности — микромашины).
В вентилируемых машинах вентиляция может быть следующих систем:
а)   радиальная или аксиальная, в зависимости от направления потока воздуха, омывающего нагретые части машины. При аксиальной вентиляции воздух, продвигаясь вдоль охлаждаемых поверхностей в аксиальном направлении машины, подогревается, и охлаждение машины в направлении воздухопроводов будет неодинаковым. Поэтому аксиальная вентиляция применяется обычно при активной длине машины до 250 мм;
б)   всасывающая или нагнетательная, в зависимости от места установки вентилятора по направлению воздухопроводов. В первом случае вентилятор находится в конце воздухопроводов, вентиляция по сути вытяжная. Ее преимущество в том, что в машину поступает холодный воздух, недостаток — размещение вентилятора может привести к некоторому усложнению конструкций. При нагнетательной вентиляции вентилятор установлен в начале воздухопроводов, поступающий в машину воздух подогревается за счет потерь в вентиляторе примерно на 3—7° С. Потребный для вентиляции объем воздуха увеличивается на 15—20%, растут вентиляционные потери. Поэтому всасывающая вентиляция предпочтительнее.
Основными по способу охлаждения являются электрические машины с внутренней самовентиляцией. Охлаждение в них происходит при помощи вентиляторов или каких-либо других специальных приспособлений, укрепленных на вращающейся части машины и вентилирующих внутренние полости машины воздухом, поступающим из окружающего ее пространства.

а — простая — каналы только на роторе; б — двойная — каналы на роторе и статоре.
Радиально-осевая система вентиляции асинхронной машины
Рис. 125. Радиально-осевая система вентиляции асинхронной машины.
Схема охлаждения закрытой обдуваемой асинхронной машины
Рис. 126. Аксиальная система вентиляции асинхронной машины:
Рис. 124. Радиальная система вентиляции асинхронной машины.
Рис. 127. Схема охлаждения закрытой обдуваемой асинхронной машины.

В электрических машинах защищенного исполнения, в которых воздух подводится через отверстия, расположенные в подшипниковых щитах, направляется вентиляционными лопатками ротора и выходит через боковые отверстия с обеих сторон корпуса, рациональной будет радиальная система вентиляции. На рисунке 124 показана схема радиальной вентиляции асинхронной машины.
В машинах больших мощностей применяется радиально-осевая система вентиляции (рис. 125). Так же осуществляется вентиляция в нормальных явнополюсных синхронных машинах мощностью до 3000— 4000 квт. Здесь значительное вентилирующее действие создают полюса. Поэтому короткие машины свыполняют часто без особых вентиляторов.

К преимуществам радиальной системы вентиляции относятся сравнительно малые аэродинамические потери, достаточно равномерное охлаждение машины, хорошее охлаждение лобовых частей. Недостатки этой системы вентиляции — некоторая некомпактность, так как вентиляционные каналы занимают место по длине машины, и сильное влияние на вентиляцию возможного осевого перемещения ротора.
В аксиальной системе вентиляции передача тепла воздуху происходит при его движении вдоль охлаждающих поверхностей в аксиальном направлении, воздух при этом успевает подогреться, и, следовательно, отвод тепла в этой части машины ухудшается. Это недостаток аксиальной вентиляции. Аксиальная система вентиляции применительно к асинхронной машине показана на рисунке 126. Можно считать, что в машинах малой и частично средней мощности предпочтительной является аксиальная система вентиляции, а в машинах средней и большой мощности — радиальная.
Описанная выше закрытая машина обдуваемого исполнения (рис. 122,6) представляет собой машину с наружной самовентиляцией. Схема охлаждения закрытой обдуваемой машины показана на рисунке 127.
При протяжной вентиляции охлаждающий воздух поступает в машину из окружающего внешнего пространства и после прохождения через машину возвращается в атмосферу; на охлаждающих поверхностях возможно осаждение пыли и грязи, всегда содержащихся в воздухе, что нежелательно. При закрытом обдуваемом исполнении устраняется угроза загрязнения внутренних частей машины, но возможность
ухудшения наружной вентиляции остается. Так, при среде, содержащей волокнистую и хлопьевидную пыль (зерноочистительные и молотильные пункты, пункты первичной обработки хлопка, льна и т. п.), не исключено забивание волокнистыми отходами пространства между кожухом вентилятора и корпусом закрытого обдуваемого электродвигателя (рис. 122,б).
При протяжной вентиляции можно достичь того, что охлаждающий воздух, поступающий в машину, будет более чистый по составу, чем воздух окружающей среды. Для этого необходимо охлаждающий воздух предварительно пропускать через фильтры или забирать его из другого помещения с лучшим составом охлаждающей среды. Фильтры увеличивают сопротивление потоку воздуха, поэтому нужны вентиляторы большей мощности. Сами фильтры необходимо систематически очищать, так как через машину даже средней мощности в соответствии с формулой (138) проходит в секунду несколько кубических метров воздуха.
Недостатки, свойственные протяжной вентиляции, устраняются при переходе на замкнутую систему вентиляции, при которой один и тот же воздух циркулирует в машине, причем в схему замкнутой вентиляции обычно входят воздухоохладители. Охладители представляют собой систему ребристых с внешней стороны трубок, омываемых нагретым воздухом, внутри трубок протекает охлаждающая вода. Применяется как нагнетательная, так и всасывающая вентиляция.
Синхронные машины мощностью свыше 4000 кВА выполняют обычно с вентиляцией по замкнутому циклу.
Вопрос об охлаждении крупных синхронных машин (турбогенераторов и гидрогенераторов) мощностью несколько десятков тысяч киловольт-ампер и выше, вплоть до сотен тысяч киловольт-ампер, является одним из сложных в современном электромашиностроении.
Краткие сведения об охлаждении мощных синхронных машин приводятся при рассмотрении их конструктивных выполнений.



 
« Общие методы измерения вибраций   Объем и периодичность ремонта генераторов и синхронных компенсаторов »
электрические сети