Асинхронные двигатели единой серии 4А

Асинхронные машины являются самыми распространенными электрическими машинами в народном хозяйстве. В основном они используются как двигатели, реже — как генераторы. Более 80% всех электродвигателей, выпускаемых промышленностью, являются именно асинхронными. Столь широкое распространение данных двигателей объясняется их хорошими эксплуатационными свойствами, простотой устройства и обслуживания, надежностью в работе и невысокой стоимостью.
Асинхронные машины — это бесколлекторные машины переменного тока, у которых отношение частоты вращения ротора к частоте тока в цепи, подключенной к машине, зависит от нагрузок (ГОСТ 27471-87, СТ СЭВ 169-86).
Значительная часть асинхронных двигателей применяется для привода механизмов с неизменно частотой вращения. Так, например, более 80% всех асинхронных двигателей общепромышленного значения используют для привода вентиляторов, насосов, транспортеров и обрабатывающих станков — устройств, не требующих регулирования частоты вращения приводного двигателя.
Электрические машины, используемые, в народном хозяйстве, выпускаются сериями. Серия электрических машин представляет собой ряд электрических машин возрастающей мощности, имеющих однотипную конструкцию и удовлетворяющих общему комплексу требований.
Электрические машины, предназначенные для массового применения, выпускаются едиными сериями. Для электрических машин единых серий характерны высокий уровень унификации деталей и узлов и их максимальная взаимозаменяемость. С этой целью одни и те же штампованные пластины статоров и роторов используют в машинах разной мощности, применяя разную длину пакетов. По мере развития науки и техники, совершенствования, технологии, создания новых электротехнических материалов разрабатываются новые, более совершенные серии электрических машин.
Единая серия 4А охватывает диапазон мощностей от 0,06 до 360 кВт. В основу разделения двигателей на типоразмеры положен конструктивный параметр — высота от оси вращения h, определяемая расстоянием от оси вращения (для машин с горизонтальной осью вращения) до опорной плоскости. Двигатели единой серии 4А изготавливаются с высотами оси вращения 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355 мм. Двигатели каждой высоты оси вращения выполняются двух типоразмеров с разной длиной пакетов сердечников, но одинаковым штампом пластин этих сердечников. Двигатели изготавливаются на синхронные частоты вращения 3000, 1500,1000, 750, 600 и 500 об/мин.
Двигатели единой серии 4А изготавливаются в двух исполнениях: закрытый обдуваемый и защищенный с внутренней самовентиляцией (рис 1). Двигатели закрытого исполнения всего диапазона осей вращения изготовляются с короткозамкнутым ротором, а осей вращения 200, 225 и 250 мм — еще и с фазным ротором (4АК). Двигатели защищенного исполнения изготовляются с короткозамкнутым ротором (4АН) при высоте оси вращения h > 160 мм, а при высоте оси вращения h > 200 мм — еще и с фазным ротором (4АНК).
В двигателях единой серии с высотами оси вращения от 50 до 132 мм применяется изоляция класса нагревостойкости В, а в двигателях с высотами оси вращения от 160 до 355 мм — изоляция нагревостойкости F.
Асинхронные двигатели единой серии 4А предназначены для самого широкого применения во всех отраслях народного хозяйства и помимо основного имеют несколько электрических модификаций и специализированных исполнений (рис. 2).
Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые серии 4А* с высотой оси вращения 50...355 мм (ГОСТ 19523—81Е). Основное исполнение: электродвигатель с короткозамкнутым ротором, /ном = 50 Гц, привод механизмов основного применения в условиях умеренного климата (У) категорий размещения 2 и 3, для продолжительной работы S1. Электродвигатели изготовляются защищенными (IP23) и закрытыми обдуваемыми (IP44).

Рис. 1. Асинхронные двигатели серии 4А а — закрытого обдуваемого исполнения; б — защищенного исполнения

Рис. 2. Асинхронный электродвигатель единой серии 4А 1, 13 — передний и задний щиты; 2 — вал; 3 — шпонка; 4 — установочная пружина; 5 — подшипник;  6  — крыльчатка; 7 — 11 — сердечники статора и ротора; 12 — кожух вентилятора; 14 — вентилятор; 15 — балансировочный грузик

Со степенью защиты IP23 выпускаются электродвигатели только основного исполнения; все модификации имеют исполнение IP44.
Электродвигатели могут работать при t воздуха от -40 до +40 °С и относительной влажности до 98 % при 25 °С. Шкала мощностей: 0,06...400 кВт.
Электродвигатели 0,06...0,37 кВт изготовляются на 220 и 380 В; 0,55...11 кВт — на 220, 380 и 660 В; 15...110 кВт — на 220/380 и 380/ 660 В; 132...400 кВт — на 380/660 В.
Количество выводных концов обмотки электродвигателей до 11 кВт — 3, схема соединения обмоток Д или У, а для электродвигателей 15 кВт и выше — 6 и Д/У.
Электродвигатели 4АН (IP23) допускают запыленность воздуха не более 2 мг/м3, а 4А (IP44) — не более 10 мг/м3.
Изоляция электродвигателей по классам нагревостойкости выполняется для двигателей с высотами оси вращения 50... 132 мм — класса В, 160.,.355 мм — класса F.
Электродвигатели со степенью защиты IP54 пылезащищенного исполнения предназначены для эксплуатации в помещениях классов B-IIa и II-II согласно ПУЭ.
Модификации основного исполнения:
с повышенным пусковым моментом — привод механизмов с большой нагрузкой в момент пуска: компрессоры, дробилки и др.;
с повышенным скольжением — привод механизмов с большим моментом инерции, с нагрузкой пульсирующего характера с большой частотой пусков и реверсов;
с повышенными энергетическими показателями (т| cos φ) — привод механизмов с круглосуточной работой, при которой особое значение имеет повышение т|;
с фазным ротором — по условиям пуска и плавного регулирования частоты вращения;
малошумные — повышенные требования по уровню шума;
многоскоростные — ступенчатое регулирование частоты вращения;
встраиваемые — для встраивания в станки и механизмы;
по условиям окружающей среды — пылезащищенные, химически стойкие и др.;
со встроенной защитой — охватывают весь диапазон высот осей вращения (56...355 мм);
повышенной точности — для особо точных станков. Охлаждение двигателя осуществляется методом обдува наружной оребренной поверхности корпуса. Поток воздуха создается центробежным вентилятором 14, прикрытым кожухом 12. На торцовой поверхности этого кожуха имеются отверстия для забора воздуха. Двигатели мощностью 15 кВт и более помимо закрытого делают еще и защищенного исполнения с внутренней самовентиляцией. В подшипниковых щитах этих двигателей имеются отверстия (жалюзи), через которые воздух посредством вентилятора прогоняется через внутреннюю полость двигателя.
Монтаж двигателя в месте его установки осуществляется либо посредством лап 12, либо посредством фланца. В последнем случае на подшипниковом щите (обычно со стороны выступающего конца вала) делают фланец с отверстиями для крепления двигателя на рабочей машине. Для предохранения обслуживающего персонала от возможного поражения электрическим током двигатели снабжаются болтами заземления (не менее двух).
Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструкцию и менее надежны, но они обладают лучшими регулировочными и пусковыми свойствами, чем двигатели с короткозамкнутым ротором. Принципиальная схема включения в трехфазную сеть асинхронного двигателя с фазным ротором показана на рис. 3, б. Обмотка ротора этого двигателя соединена с пусковым реостатом ПР, создающим в цепи ротора добавочное сопротивление /?до6.
На корпусе асинхронного двигателя прикреплена табличка, на которой указаны тип двигателя, завод-изготовитель, год выпуска и технические данные (полезная мощность, напряжение, ток, коэффициент мощности, частота вращения и КПД).
На корпусе машины устанавливается коробка выводов с шестью выводами обмотки статора, а на двигателе с фазным ротором — и с выводами обмотки ротора.

Рис. 3

Кроме того, на корпусе закрепляется пластина с таблицей, в которой указаны: тип двигателя, завод-изготовитель, полезная мощность, напряжение питания, значение потребляемого тока, коэффициент мощности cos ф, частота вращения и КПД.  
Электродвигатели асинхронные серии А4. Электродвигатели асинхронные переменного тока с короткозамкнутым ротором серии А4 предназначены для привода механизмов с тяжелыми условиями пуска, а также насосов типа 1Д, АД, СЭ, АСЭ, ГрАТ, ГрАК, АЦН, ЦН, ЦНСА, ЦНСМА, ЦНК, ЦНС, ЦНСГ, БМ, вентиляторов, дымососов и других механизмов с аналогичными характеристиками при пуске.
ОАО «СЭЗ» имеет лицензию Госатомнадзора на конструирование и изготовление двигателей А4 для атомных электростанций.

Преимущества электродвигателей А4:

эффективная система сброса отработанной смазки подшипников;
усиленная конструкция короткозамкнутой обмотки ротора.
надежная конструкция крепления выводных концов обмотки статора;
качественные высоковольтные провода марки ПВБск класса нагревостойкости «Н» для выводных концов.
У Пуск двигателя прямой от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6000 В.
У Вид климатического исполнения — УЗ.
У Номинальный режим работы — продолжительный S1.
/ Способ охлаждения двигателей — ICA01.
У Конструктивное исполнение двигателей по способу монтажа — IM1001.
/ Степень защиты — IP23.
У Изоляция обмотки статора термореактивная типа «Монолит 2» класса нагревостойкости «F» с температурным использованием по классу «В».
/ Направление вращения двигателей — любое (изменение направления вращения — из состояния покоя).
Двигатели А4 напряжением 380/660 В могут работать в составе частотно-регулируемого электропривода.
По назначению А4 могут заменить двигатели синхронные СД, СД2, СДЗ с аналогичными номинальными данными.

При выборе электродвигателя учитывают следующие требования:
/ соответствие механической характеристики электродвигателя машине (приводу); соответствие значений скольжения, отношений пускового и максимального моментов к номинальному, а также устойчивость работы электродвигателя при отклонениях напряжения в допустимых пределах; / максимальное использование мощности электродвигателя в процессе работы;
У соответствие конструкции электродвигателя условиям окружающей среды в зависимости от способа и места установки; / обеспечение необходимых условий обслуживания электродвигателя. Исходя из этих требований, предусматривают проверку электродвигателя по нагреву, мощности, перегрузочной способности, пусковому моменту.
Проверка электродвигателя по нагреву В зависимости от продолжительности и характера нагрузки электродвигателя режимы его работы подразделяются на продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный и перемежающийся при постоянной и переменной нагрузках.
Продолжительный номинальный режим характеризуется длительной работой двигателя с постоянной нагрузкой, причем рабочий период настолько велик, что превышение температуры лобовых частей достигает допустимого значения.
Кратковременный номинальный режим характеризуется чередованием периодов работы и остановки. За период работы электродвигатель не успевает нагреться до температуры выше допустимой, а за период остановки охлаждается до температуры окружающей среды. В таком режиме электродвигатели выпускаются для работы продолжительностью 10, 30, 60, 90 мин.
Повторно-кратковременный номинальный режим работы электродвигателя характеризуется чередованием периодов номинальной нагрузки продолжительностью 10 мин с остановками. В таком режиме работают электродвигатели, имеющие продолжительность включения 15, 25, 40, 60%.
При перемежающемся номинальном режиме кратковременные рабочие периоды чередуются с периодами холостого хода.
В таком режиме работают электродвигатели с продолжительностью нагрузки (ПН) 15, 25, 40, 60% при принятой продолжительности одного цикла 10 мин.