Глава первая
КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Электрические машины, устанавливаемые на промышленных предприятиях, классифицируют в зависимости от способов защиты от механических повреждений, пыли и влажного воздуха, способов охлаждения и способов подачи охлаждающего воздуха.
По способам защиты от механических повреждений, пыли и влажного воздуха электрические машины подразделяют на открытые, закрытые, защищенные и с защищенными контактными кольцами.
Открытая машина не имеет специальных приспособлений для предохранения от случайного прикосновения к вращающимся и токопроводящим частям, а также для предотвращения попадания внутрь машины посторонних предметов. Машины этого типа можно устанавливать только в промышленных помещениях, обслуживаемых обученным персоналом.
Закрытая машина полностью закрыта боковыми щитами, предохраняющими ее от попадания пыли.
Защищенная машина предохранена специальными приспособлениями от случайного прикосновения к вращающимся и токопроводящим частям, а также от попадания внутрь посторонних предметов и капель воды. От пыли, влажного воздуха и газов такая машина не защищена.
Защищенные контактные кольца у машин закрыты металлическим съемным кожухом.
По способу охлаждения электрические машины подразделяют на машины с естественным охлаждением, самовентиляцией, наружной самовентиляцией и посторонним охлаждением.
Машины с естественным охлаждением не имеют никаких приспособлений для охлаждения. Машины с самовентиляцией оборудованы вентилятором, составляющим с вращающейся частью машины одно целое. У машин с наружной самовентиляцией внешняя поверхность охлаждается самовентиляцией, а активные части закрыты для доступа внешнего воздуха. Машины с посторонним охлаждением получают охлажденный воздух извне, для чего они оборудованы отдельно сооруженным устройством, в котором воздух охлаждается и вентилятором подается в машину. К последним относятся также машины, охлаждение которых производится водородом.
По способу подачи охлаждающего воздуха машины подразделяют на машины с проточной и замкнутой вентиляцией. В первом случае воздух подается извне, прогоняется вентилятором через машину и выбрасывается наружу. Во втором случае через машину циркулирует воздух постоянного объема, который охлаждается водяными поверхностными охладителями. Охлаждающий воздух должен быть сухим, т. е. иметь относительную влажность не выше 70 %.
Технология, очередность операций и состав работ по монтажу электрических машин зависят от их мощности и назначения, габаритов, способов поставки заводами-изготовителями, формы исполнения и конструктивных особенностей.
В зависимости от мощности и назначения электрические машины выполняются с подшипниками, встроенными в подшипниковые щиты (щитовыми) или с выносными подшипниками (отдельно стоящими), к первым относятся электрические машины малой мощности и большинство машин средней мощности, имеющих подшипники качения шариковые или роликовые, встроенные в лобовые щиты. Ко вторым — тихоходные машины средней мощности и крупные электрические машины, имеющие, как правило, выносные стояковые подшипники скольжения.
Габариты электрических машин зависят от их мощности и частоты вращения. Чем меньше частота вращения, тем больше габариты и соответственно масса машин.
Способы поставки электрических машин определяются их мощностью и габаритами. Электрические машины в зависимости от мощности и габаритов могут поставляться в полностью собранном виде (машины малой мощности, быстроходные машины средней мощности и отдельные виды крупных электрических машин) или разобранными.
Упомянутые виды поставки электрических машин определяются ограничениями габаритов и предельной массы при транспортировании по железным дорогам. Поэтому большинство крупных электрических машин поставляется в разобранном виде, а тихоходные электрические машины, кроме того, и с разобранным статором.
В машинах постоянного тока разъемные статоры применяют при мощности 500 кВт и более. В машинах переменного тока разъемный статор вызывает дополнительные трудности, связанные с необходимостью выполнения разъема сердечника, набранного из листов или сегментов. Поэтому машины переменного тока выполняют с разъемными статорами лишь при мощностях в несколько тысяч киловатт и более.
Машины с подшипниковыми стояками, устанавливаемыми на отдельных фундаментных плитах, обычно поставляют в разобранном виде.
Преобразовательные агрегаты, состоящие из двух или более машин, если позволяет железнодорожный габарит, поставляют в собранном виде, со сцентрованными валами, на общей фундаментной плите.
Машины постоянного тока, входящие в комплект преобразовательных агрегатов, и синхронные машины для привода компрессоров и крупных насосов поставляют с одним подшипниковым стояком.
Для непосредственного привода поршневых компрессоров тихоходные синхронные двигатели поставляют с отдельно упакованным ротором, который при монтаже насаживают на вал компрессора.
Электрические машины малой и средней мощности, поставляемые в собранном виде, в ряде случаев поступают установленными на общей фундаментной плите и сцентрированными с приводимыми ими в движение машинами и механизмами (преобразовательные агрегаты, насосные установки и др.).
По форме исполнения электрические машины разделяют на девять групп (ГОСТ 2479—79):
Электрические машины малой и средней мощности относятся к группам IM 1, ΙΜ 2, ΙΜ 3, ΙΜ 4 и ΙΜ 5.
Группу встраиваемых (пристраиваемых) машин ΙΜ5 составляют электродвигатели малой мощности (к последним, в частности, относятся встраиваемые электродвигатели для врубовых машин, механизированного инструмента и др.). Эта группа машин в настоящей книге не рассматривается.
К группе ΙΜ8 относятся крупные вертикальные асинхронные и синхронные электродвигатели, применяемые для привода осевых насосов атомных и других электростанций.
Крупные электрические машины выпускаются в основном со стояковыми подшипниками и в соответствии с классификацией (ГОСТ 2479—79) относятся к группам ΙΜ 6 и ΙΜ 7.
Группа ΙΜ6 делится на восемь видов: ΙΜ60, ΙΜ61, ΙΜ 62, ΙΜ 63, ΙΜ 65, ΙΜ 66, ΙΜ 67, ΙΜ 68. Каждый вид машин в этой группе может быть выполнен в одном из двух исполнений — без фундаментной плиты (обозначается третьей цифрой 0) или с плитой (обозначается цифрой 1).
Группа ΙΜ 7 включает семь видов: ΙΜ70, ΙΜ71, ΙΜ72, ΙΜ73, ΙΜ 74, ΙΜ 75, ΙΜ 76. Каждый вид машин в этой группе может быть выполнен в одном из четырех исполнений — без фундаментных или опорных плит (обозначается третьей цифрой 0), с фундаментной плитой (третья цифра 1), с опорной плитой (третья цифра 2) или с фундаментной и опорной плитами (третья цифра 3).
Условное обозначение каждой машины состоит из четырех цифр: например ΙΜ7012. В данном случае первая цифра указывает принадлежность к группе ΙΜ7, первая и вторая цифры — вид (ΙΜ70), а первые три цифры — исполнение (цифра 1 — исполнение с фундаментной плитой). Четвертая цифра (в данном случае 2) указывает форму исполнения конца вала.
Концы валов электрических машин могут иметь цилиндрическую форму, коническую или фланцевую. Установлены следующие условные обозначения исполнения концов вала электрических машин (четвертая цифра): 0 — без конца вала; 1 — с одним цилиндрическим концом вала; 2 — с двумя цилиндрическими концами вала; 3 — с одним коническим концом вала; 4 — с двумя коническими концами вала; 5 — с одним фланцевым концом вала; 6 — с двумя фланцевыми концами вала; 7 — с фланцевым концом вала на приводной стороне двигателя (или на приводимой стороне генератора) и цилиндрическим концом вала на противоположной стороне машины; 9 — прочие исполнения концов вала.
Чаще всего на промышленных предприятиях применяют: машины с двумя подшипниковыми щитами, одним подшипниковым стояком, с фланцевым концом вала, на общей фундаментной плите (форма IM 6015), машины без подшипниковых щитов, с одним подшипниковым стояком, с фланцевым концом вала, на общей фундаментной плите (форма IM7015), машины без подшипниковых щитов, с двумя подшипниковыми стояками, с цилиндрическим концом вала, на общей фундаментной плите (форма IM 7211), машины без подшипниковых щитов, с двумя подшипниковыми стояками, с цилиндрическим концом вала, без фундаментной плиты (форма IM7201), машины без подшипниковых щитов, с двумя подшипниковыми стояками, с цилиндрическим концом вала, на опорных плитах (форма IM7221).
Рис. 1.1. Условные изображения отдельных наиболее распространенных форм исполнения крупных электрических машин:
а — с двумя подшипниковыми щитами, одним подшипниковым стояком, на общей фундаментной плите (форма IM. 6015); б — без подшипниковых щитов, с одним подшипниковым стояком, на общей фундаментной плите (форма IM 7015): в — без подшипниковых щитов, с двумя подшипниковыми стояками, на общей фундаментной плите (форма IM 7211); г — без подшипниковых щитов, с двумя подшипниковыми стояками, на опорных плитах (форма IM 7221)
На рис. 1.1 приведены условные изображения отдельных наиболее распространенных форм исполнения крупных электрических машин.
