Конструктивное устройство генераторов и электродвигателей в принципе почти одинаково. Не различаются существенно и приемы монтажа генераторов и электродвигателей. В особенности это относится к машинам малой и средней мощности. Ниже речь будет идти в основном об электродвигателях, но большинство этих сведений относится также и к генераторам.
Электродвигатель характеризуется мощностью в киловаттах, напряжением в вольтах, потребляемым током в амперах, частотой вращения, определяемой числом оборотов в минуту. Эти данные, а также заводской номер, тип электродвигателя и наименование завода, изготовившего электродвигатель, содержатся в табличке, прикрепляемой к корпусу электродвигателя.
Как уже указывалось выше, наиболее распространенными электродвигателями являются асинхронные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Широкое применение их обусловлено простотой конструкции и высокой надежностью в эксплуатации. Кроме того, управление этими электродвигателями легче всего поддается автоматизации. Основные недостатки их — относительно низкий коэффициент мощности и снижение частоты вращения при возрастании нагрузки.
Основное исполнение асинхронных электродвигателей, предназначенное для применения в сетях с частотой 50 Гц в электроприводах общего применения без специальных требований в отношении пусковых характеристик и скольжения, имеет модификации: а) с повышенными пусковым моментом и скольжением; б) десяти- и двенадцатиполюсные; в) многоскоростные; г) на частоту 60 Гц; д) однофазные с пусковым, рабочим сопротивлением и конденсатором; е) с фазным ротором.
Специализированное исполнение электродвигателей по конструкции имеет разновидности: а) встраиваемые; б) с встроенным электромагнитным тормозом; в) малошумные; г) с встроенной температурной защитой; д) с повышенной точностью по установочным размерам.
Специализированное исполнение электродвигателей по условиям окружающей среды бывает: а) влаго-, морозостойкое; б) химически стойкое; в) для тропического климата.
Узкоспециализированное исполнение электродвигателей: а) для сельского хозяйства; б) для судов речного и морского флота; в) для условий Крайнего Севера.
Типы электродвигателей. Электродвигатели серии АОЗ в закрытом обдуваемом исполнении предназначены для приводов вентиляторов, дымососов, центробежных насосов, компрессоров, дробильных механизмов, металлорежущих станков, транспортеров, устанавливаемых в запыленных и загрязненных помещениях (во взрывоопасных, пожароопасных зонах и в помещениях с химически активной средой применяют другие электродвигатели).
Станина 1 электродвигателей отлита из чугуна (рис. 1). Для улучшения теплоотдачи станина имеет внешние продольные ребра 2. Внутренняя поверхность станины — цилиндрическая. Подшипниковые щиты 3 — чугунные, с торцевыми окнами. Для защиты от попадания воды щиты снабжены жалюзи 4. Обдув станины охлаждающим воздухом производится наружным вентилятором 5, насаженным на вал 6. Двигатели имеют унифицированную коробку выводов 7. Подшипниковые узлы имеют специальное устройство, позволяющее заменять смазку без разборки двигателя. Обмотка статора двух-, четырех-, шести- и восьмиполюсных двигателей изготовлена в виде жестких полукатушек 8 из прямоугольного провода с прочной теплостойкой эмалевой изоляцией (ПЭТВП). Полукатушки заложены в полузакрытые пазы 9.
Электродвигатели серий АЗ и АКЗ в защищенном исполнении предназначены для работы в закрытых помещениях. Двигатели АЗ имеют короткозамкнутый, а АКЗ — фазный роторы. Станина двигателя — литая чугунная. Двигатели имеют подшипники качения, устанавливаемые в чугунных подшипниковых щитах.
Асинхронные электродвигатели серии 4А (рис. 2) имеют следующие преимущества по сравнению с двигателями серии А2, А02: меньшие масса (в среднем на 18%), габариты, высота оси вращения и другие установочные размеры; сниженные уровни воздушного шума и вибраций; большие пусковые моменты, большее удобство при монтаже и эксплуатации; повышенная надежность.
Рис. 1, Асинхронные электродвигатели серии АОЗ, АЗ, АКЗ
Обозначение электродвигателей серии 4А расшифровывается следующим образом: например 4AH200LJ38: 4 — номер серии; А — асинхронный; Н — защищенный; 200 — высота оси вращения, мм; L(S, М)— установочные размеры по длине корпуса; В (А)— длина сердечника (указывается, когда на одном установочном размере предусмотрены две мощности); 8(2, 4, 6) — число полюсов.
Рис. 2. Асинхронные электродвигатели серии 4А:
а — закрытое обдуваемое исполнение; б — защищенное исполнение с высотой оси вращения 160—250 мм
Станина и подшипниковые щиты в зависимости от высоты оси вращения выполняются: при 56 и 63 мм — из алюминия, при 71—100 мм — из алюминия и чугуна, при 112—355 мм — из чугуна.
Расположение коробки выводов у двигателей с высотой оси вращения 56—250 мм — сверху станины; 280—355 мм — сбоку. При этом коробка выводов допускает поворот с фиксацией положения через 90° для электродвигателей с высотой оси вращения 56—132 мм и через 180° — с высотой 160—250 мм. Коробка выводов может быть с доской и без доски контактных зажимов. Она выпускается с двумя штуцерами, за исключением малых двигателей с высотой оси вращения 56—63 мм, у которых коробка имеет только один штуцер.
У электродвигателей с высотой оси вращения 71 мм и более предусмотрена возможность закрепления стальной трубы или металлорукава с проводами или кабелей с медными или алюминиевыми жилами и с оболочкой из пластмассы. Коробка выводов у электродвигателей с высотой оси вращения 160 мм и более допускает присоединение кабеля в кабельной муфте, заливаемой мастикой.
Электродвигатели имеют подшипники качения. Вал и подшипники рассчитаны на применение клиноременной или зубчатой передачи.
Электродвигатели с высотой оси вращения 56—250 мм имеют всыпную обмотку статора из круглого провода, а с высотой оси вращения 280—355 мм—из прямоугольного провода с жесткими секциями. Изоляция обмотки по классу нагревостойкости: при высоте оси вращения 56 и 63 мм— В, 71 —132 мм — В, 160—355 мм — F. (Изоляция допускает предельную температуру охлаждающей среды, °С, для классов: А — 105, Е — 120, В — 130, F — 155. Температура окружающей среды принимается 35 °С). Короткозамкнутая обмотка (клетка) ротора выполняется литой из алюминия.
Закрытые электродвигатели имеют вентиляцию, аналогичную показанной па рис. 1. Воздух продувается вентилятором в аксиальном направлении вдоль ребер станины. Закрытые электродвигатели с высотой оси вращения 280—355 мм снабжены дополнительной вентиляцией, осуществляемой через внутренние каналы ротора.
В защищенных электродвигателях вентиляция осуществляется с помощью лопаток, расположенных на короткозамыкающих кольцах клетки ротора, при этом воздух поступает внутрь электродвигателя через подшипниковые щиты и выходит через отверстие в станине.
Асинхронные электродвигатели серии АИ. Электротехническая промышленность осваивает пятую по счету единую серию асинхронных двигателей — АИ, разработанную по программе Интерэлектро. В рамках Интерэлектро начата разработка следующей серии двигателей — 2АИ. Освоение производства двигателей этой серии намечено на 90-е годы. Важнейшими требованиями для новых серий асинхронных двигателей, как и при разработке серии АИ, остаются повышение энергетических показателей, и в первую очередь КПД и надежность работы в эксплуатации, а также улучшение виброакустических характеристик. В связи с переходом промышленности на двух- и трехсменную работу и, следовательно, значительным увеличением числа часов использования электродвигателей особую актуальность приобретает дальнейшее повышение КПД двигателей. Это может быть достигнуто путем повышения электромагнитных свойств стали и увеличения расхода активных материалов.
У нас в стране начат серийный выпуск электротехнической стали марки 2214, имеющей удельные потери Pi,5 — 4 Вт/кг и индукцию В2500=1,62 Тл. В 1986 г. на Ашинском металлургическом заводе была получена опытно-промышленная партия ленты из так называемой аморфной стали с очень низкими значениями удельных потерь. Ожидается освоение серийного выпуска этой стали в 90-х годах.
В конструкции двигателей серии АИ предусмотрен ряд мероприятий, повышающих их надежность, в частности применение встроенной температурной (позисторной) защиты. Однако обеспечение надежности работы двигателей связано не только с качеством их изготовления, но и в первую очередь с уровнем эксплуатации, который в настоящее время остается еще низким. Повышению надежности эксплуатации электроприводов будут способствовать комплектная поставка электроприводов с пускозащитной и регулировочной аппаратурой.
Применение полупроводниковой и микропроцессорной техники позволяет создать многофункциональные аппараты, обеспечивающие плавный пуск, защиту и регулирование напряжения питания в зависимости от нагрузки. Применение таких регуляторов обеспечивает большую экономию электроэнергии в приводах механизмов, работающих значительную часть времени при малых нагрузках.
Большинство трехфазных двигателей используется для привода вентиляторов, компрессоров, воздуходувок, насосов. В этих случаях обеспечивает экономию электроэнергии (до 25 %) применение регулирования частоты вращения. В сериях 4А и АИ предусмотрена модификация частотнорегулируемых двигателей. Выпуск асинхронных двигателей в комплекте с преобразователем частоты, имеющих микропроцессорное управление, ежегодно будет возрастать.
В 1986 г. ПО Харьковский электромеханический завод освоено производство комплектных устройств (КУ) новой серии ПЧТ-1 для частотно-регулируемых электроприводов с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором 380 В мощностью от 18 до 400 кВт, позволяющих осуществлять регулирование частоты вращения приводного двигателя от 0,1 до 1,2 номинальной частоты вращения. Комплектные устройства новой серии обеспечивают плавный частотный пуск с регулируемым темпом и ограничением пускового тока, рекуперитивное торможение, регулирование частоты вращения двигателя в указанном диапазоне, поддержание заданной частоты при изменении момента нагрузки, а также защиту двигателя от токов перегрузки, КЗ, перенапряжений и исчезновения напряжения питающей сети; КПД устройства при номинальном режиме — не ниже 0,95. Управление и регулирование может осуществляться как местное (со щита КУ) или дистанционно (с пульта). Дистанционное регулирование частоты может производиться от потенциометра или от выходного сигнала технологического регулятора.
Мощность КУ — от 33 кВ-A (ПЧТ-11211) до 528 кВ-A (ПЧТ- 17211), ток — от 50 до 800 А, мощность приводного двигателя — соответственно от 18,22 до 400 кВт. Комплектное устройство представляет собой двухзвенный преобразователь частоты, выполненный по схеме управляемый выпрямитель (УВ) — автономный инвертор тока с отсекающими диодами (АИТ). Система выпускается в реверсивном и нереверсивном вариантах. Конструктивно КУ представляет собой щит, состоящий из двух шкафов высотой 1800 мм.
Исполнение щита двигателей мощностью до 55 кВ г — одно стороннего обслуживания дня 75 кВт и выше — двухстороннего обслуживания
Массогабаритные показатели КУ улучшены по сравнению с ранее выпускавшимся оборудованием в 1,5—2 раза и по основным техникоэкономическим показателям находятся на уровне лучших зарубежных образцов Эффективность использования асинхронных электроприводов с КУ серии ПЧТ 1 подтверждена опытом их эксплуатации на ряде объектов Применение ПЧТ целесообразно в различных отраслях народного хозяйства в качестве простого и надежного средства автоматизации и энергосбережения
Описание выпускаемых электропромышленностью устройств управления электроприводами приведено ниже.
Вентильные электродвигатели* с постоянным магнитом на роторе Автоматизация производства, применение робототехнических систем требует создания глубокорегулируемых приводов с двигателями, имеющими хорошие регулировочные характеристики, высокий КПД и удельные показатели Таким требованиям наиболее полно удовлетворяет вентильный двигатель с постоянным магнитом на роторе. По принципу действия и механическим характеристикам он подобен коллекторному двигателю постоянного тока, но при этом у него нет недостатков, присущих последнему (отсутствуют коллектор, щеточное устройство и т. п). Конструктивная аналогия основных узлов вентильного и асинхронного двигателей позволила разработать ряд машин для станков и роботов на базе двигателей серии 4А В них использованы узлы асинхронного двигателя серии 4А, за исключением обмотки статора и ротора, выполняемого с постоянным магнитом
*вентиль электрический (полупроводниковые диоды, транзисторы, электронные и ртутные выпрямители и другие преобразователи) — ото прибор, обладающий односторонней проводимостью высокой для токов одного (прямого) направления и низкой для токов противоположного (обратною) направления Вентильным электроприводом называют такой, в котором регулирование режима двигателя производится с помощью управляемых электрических вентилей (преобразователей частоты, выпрямителем, регуляторов тока).
Использование однофазных вентильных электродвигателей с микропроцессорным управлением для привода компрессоров бытовых холодильников, вентиляторов, кондиционеров и других бытовых приборов даст значительную экономию электроэнергии. В 90-х годах такие электродвигатели получат широкое распространение.
Магнитоэлектрический вентильный синхронный двигатель разработан (Чувашским государственным университетом и ВНИИР) электропривод ЭТС1 с магнитоэлектрическим вентильным синхронным двигателем (СДПМ), тиристорным непосредственным преобразователем частоты и моментом до 170 Н-м. Электропривод позволяет изменять частоту вращения при постоянном моменте в диапазоне
: 10 000. Этот электропривод должен заменить на тяжелых металлорежущих станках с ЧПУ электропривод подачи, выполняемый в настоящее время на базе электродвигателя постоянного тока с реверсивным тиристорным преобразователем переменного тока в постоянный. Электропривод ЭТС1 имеет все достоинства указанного электропривода постоянного тока и лишен его недостатков, связанных с наличием щеточно-коллекторного узла.
Регулируемые вентильные электродвигатели серии ВЦ изготовляются мощностью от 200 до 3150 кВт. Механические и регулировочные характеристики этих двигателей аналогичны характеристикам коллекторных двигателей, используемых с тиристорными преобразователями. Отсутствие коллектора позволяет использовать широкорегулирусмые электродвигатели серии ВД в тех условиях эксплуатации, которые исключают применение коллекторных машин в агрессивных, взрывоопасных или стерильных средах.
Электродвигатели серии ВД имеют преимущества перед регулируемыми двигателями переменного тока других типов, используемыми в приводах с диапазоном регулирования 1 : 5 и более. Двигатели серии ВД предназначены для работы в электроприводах химического машиностроения, мельничного оборудования, шахтного подъема, буровых установок, насосов, вентиляторов и других механизмов, требующих регулирования частоты вращения.
Электродвигатели серии ВД выполнены в указанном выше диапазоне мощностей при максимальных (номинальных) частотах вращения от 100 до 1000 об/мин. Комплект электропривода состоит из электромеханической части (машины) и электронной (коммутатора). Все машины серии выполнены в четырех габаритах (условная высота оси вращения 800, 1000, 1250 и 1600 мм) при трех длинах сердечника в каждом габарите.
Электромеханическая часть состоит из: машины М, вращающегося асинхронного трансформатора АТ, датчика положения ротора ДПР, вращающегося выпрямителя ВВ. Электрическая схема двигателей мощностью от 200 до 2000 кВт приведена на рис. 3.
Коммутаторы К типа ТНТРВ состоят из нескольких самостоятельных унифицированных частей: шкафа управления, тиристорных шкафов, шкафа автоматических выключателей и сглаживающего дросселя Д. В зависимости от мощности двигателя коммутатор включает один или несколько (2, 3, 4, 6) одинаковых шкафов тиристоров; один или два шкафа автоматических выключателей; один или два дросселя. Количество шкафов в комплекте коммутатора — от 3 (при мощности электропривода 200—630 кВт) до 11 (при мощности 3150 кВт). Общая длина ряда шкафов— от 2800 до 10 000 мм, а общая масса коммутаторов (комплекта) — от 3,2 до 13,3 т соответственно.
Рис. 3. Электрическая схема вентильных двигателей серии ВД мощностью от 200 до 2000 кВт
Приведем описание схемы на рис. 3. Напряжение сети через шестиобмоточный дроссель Д подается на силовые тиристоры Т, которые соединены по схеме преобразователя частоты непосредственного типа. К трехфазному выходу преобразователя подключена обмотка статора машины М, соединенная в звезду. Переключение тиристоров, а следовательно, и коммутация фаз обмоток машины М осуществляются системой управления СУ, на вход которой поступают сигналы от датчиков положения ротора ДПР, несущие информацию об угле поворота ротора ф и угловой скорости а также сигнал с задающего устройства о не обходимом уровне угловой скорости. Система возбуждения выполнена бесконтактной Напряжение питания поступает на тиристорный блок системы возбуждения БСВ, позволяющий получить на выходе регулируемое трехфазное напряжение, которое подается на обмотку статора асинхронного трансформатора АТ Напряжение с роторной обмотки трансформатора АТ через вращающийся выпрямитель ВВ подается на обмотку возбуждения на роторе машины М Автоматический выключатель на входе коммутатора К, быстродействующие предохранители, установленные в катоде каждого тиристора, и защита от перенапряжений (схема RC цепочки) на схеме рис 9 3 не показаны Система управления СУ выполнена на интегральных микросхемах с перспективой использования управляющей микроЭВМ Система позволяет осуществлять как аналоговое так и цифровое регулирование частоты вращения двигателя.
Датчик положения ротора ДПР — фотоэлектрического типа, выдает в СУ прямоуготьные импульсные напряжения, сдвинутые в каждом канале относительно друг друга на 120°
Машины серии ВД конструктивно подобны синхронным явнополюсным двигателям Изоляция обмоток статора — термореактивная, корпусная изоляция — типа монолит.
Техническая характеристика двигателей серии ВД номинальная мощность 200—3150 кВт, максимальная (номинальная) частота вращения 100—1000 об/мин, напряжение трехфазной сети (линейное) 660 В, частота сети 50 Гц, диапазон регулирования 1 10, КПД в номинальном режиме 90—96 % , коэффициент мощности в номинальном режиме— не менее 0,9, напряжение трехфазной сети собственных нужд (линейное) 380 В, степень защиты машины — IP44, коммутатора — 1Р20.
У нас в стране и за рубежом ведется поиск конструктивных решений асинхронных двигателей, наиболее простых в изготовлении и эксплуатации Электротехническая промышленность начала выпуск закрытых обдуваемых электродвигателей так называемой неразборной конструкции 1) со станиной из полого алюминиевого профиля, получаемого способом прессования (экструзии), с высотами оси вращения
и 80 мм и электрической частью двигателей серии 4А; 2) бескорпусных с опрессовкой пластмассой, с высотой оси вращения 71 мм, с электрической частью и установочными размерами выше на одну ступень шкалы по сравнению с двигателями 4А; 3) с чугунными станиной и щитами, с высотой оси вращения 71 и 90 мм, с электрической частью и установочными размерами выше на одну ступень шкалы по сравнению с двигателями 4А.
Двигатели неразборных конструкций имеют существенно повышенную надежность по сравнению с двигателями обычной конструкции по следующим причинам: принудительная установка равномерности воздушного зазора; надежная пропитка пазовых частей обмотки компаундной массой с одновременным капсулированием лобовых частей; заметно расширяющаяся возможность применения двигателей в разных средах и климатических условиях; повышение долговечности работы подшипников, так как при сборке двигателей на клеевой массе исключается их случайный принудительный перекос, а возможность демонтажа и замены отработавших ресурс подшипников без нарушения сборки двигателя значительно увеличивает срок службы двигателей.
Рис. 4. Асинхронные двухполюсные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии АТД2 с разомкнутым циклом вентиляции мощностью 1000—1600 кВ г:
1 — статор; 2 — вал; 3 — вводная коробка; 4 — кабельная муфта; 5 — стояковый подшипник, 6 — фундаментная плита, 7— подсоединение маслопровода системы принудительной циркуляции масла; размеры даны для верхнего предела мощности
Электродвигатели серии АТД2 (рис. 4) (мощность 315—6300 кВт, частота вращения 3000 об/мин) имеют улучшенные энергетические показатели по сравнению с электродвигателями старой серии АТД: КПД выше в среднем на 0,9%, коэффициент мощности — на 1,2%, масса уменьшена примерно на 28%. Электродвигатели предназначены для привода быстроходных механизмов собственных нужд электростанций — насосов, компрессоров, нагнетателей, а также для быстроходных механизмов в металлургической, химической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Основное исполнение электродвигателей предназначено для работы при 6 кВ. Электродвигатели 500—800 кВт имеют модификацию на 660 В, 1000 кВт и более — до 10 кВ. Электродвигатели до 1600 кВт выпускают с разомкнутым и замкнутым циклами вентиляции; электродвигатели большей мощности — только с замкнутым циклом вентиляции. Охлаждение циркулирующего воздуха при замкнутом цикле вентиляции осуществляется с помощью встроенных водяных воздухоохладителей. Электродвигатели до 800 кВт выпускают с подшипниками качения, установленными в подшипниковых щитах.
Смазка подшипников — консистентная. Рекомендуется применять смазку ЦИАТИМ-201. Электродвигатели имеют конструкцию подшипниковых узлов, обеспечивающую возможность пополнять их свежей смазкой без остановки. Отработанная смазка сбрасывается в сборные коробки.
Электродвигатели большой мощности имеют стояковые подшипники скольжения (см. рис. 4) с принудительной циркуляцией масла. Стояковые подшипники собраны вместе со статором на общей фундаментной плите. Для смазки рекомендуется применять масло турбинное 30 или 22 под избыточным давлением около 30—50 кПа (0,3— 0,5 ат).
Электродвигатели до 800 кВт имеют коробку выводов с муфтой для разделки кабеля. При необходимости коробка может быть перенесена на противоположную сторону статора. Возможность переноса вводного устройства на противоположную сторону предусмотрена также и у электродвигателей большей мощности с разомкнутым циклом вентиляции.
Вводные устройства рассчитаны на подсоединение кабелей с алюминиевыми жилами с помощью медно-алюминиевых кабельных наконечников.
Электродвигатели соединяют с приводными механизмами при помощи муфт. Муфты не должны передавать на вал двигателя осевых усилий.
Электродвигатели серии АДО. Электропромышленностью разработаны и освоены в производстве асинхронные электродвигатели повышенной надежности для приводов в энергетике на напряжение 6 кВ мощностью 1250, 1600, 2500 и 3150 кВт и частотой вращения 600—1000 об/мин.
Электродвигатели предназначены для привода молотковых мельниц и теплодутьевых механизмов.
Асинхронные электродвигатели серии МТН с фазным ротором и МТКН с короткозамкнутым ротором для условий тяжелого металлургического режима при повышенной температуре окружающей среды выпускаются взамен электродвигателей серии МТМ и МТКМ.
Электродвигатели предназначены для привода механизмов с повторно-кратковременным режимом работы (при ПВ = 25-г-60 %), в том числе для крановых механизмов. Электродвигатели имеют кремнийорганическую изоляцию класса Н. Новая серия электродвигателей МТН металлургического исполнения имеет повышенные в среднем на 40 % значения мощности и максимального момента по сравнению с двигателями серии МТМ и МТКМ. Двигатели МТН выпускают на напряжение 380 В.
Электродвигатели взрывобезопасные серии ВА02 наряду с высокой эксплуатационной надежностью отличаются от двигателей серии ВАО уменьшенными массой и размерами. Масса уменьшена в среднем на 20%, а высота оси вращения снижена до 450—630 мм по сравнению с 450— 800 мм; КПД двигателей ВА02 примерно на 1 % выше, чем двигателей серии ВАО, в основном за счет снижения механических потерь на вентиляцию, а также потерь в обмотке и сердечнике статора. Пусковые и максимальные моменты и пусковые токи сохранены на том же уровне, что и для двигателей серии ВАО.
Асинхронные электродвигатели с фазным ротором серии АКН-2 (мощность от 315 до 2000 кВт, частота вращения— от 250 до 1000 об/мин, напряжение б кВ и частота 50 Гц) предназначены, так же как и описанные выше вентильные электродвигатели серии ВД*, для привода механизмов с частыми и тяжелыми условиями пуска, а также для механизмов, требующих регулирования частоты вращения (шахтные подъемные машины, вентиляторы, насосы и др.). Эта серия электродвигателей была выпущена взамен серии АКН. По сравнению с последними у электродвигателей АКН-2 повышены: перегрузочная способность — до 2,3 и выше; КПД — на 0,5—1,5%; уменьшены: габариты и установочные размеры, расход меди, электротехнической стали и изоляции, масса; повышена надежность в эксплуатации. Электродвигатели выпускают пяти габаритов: 15, 16, 18-го и 19-го. Электродвигатели 15—17-го габаритов имеют подшипники качения. Контактные кольца и щетки вынесены для удобства обслуживания за пределы корпуса статора. Двигатели 18-го и 19-го габаритов имеют стояковые подшипники скольжения.
*В дальнейшем электропривод с двигателями серии АКН-2 все больше будет уступать место более совершенным электроприводам с вентильными двигателями серии ВД.
Обозначение двигателей АКН-2-15-57-6 расшифровывается так: А — асинхронный; К — с фазным ротором; Н — нормального исполнения; 2 — номер серии; 15 — габарит;
— полная длина магнитопровода, см; 6 — число пар полюсов.
Регулирование режима электропривода с двигателями с фазным ротором обеспечивается изменением активного сопротивления в фазах цепи роторного тока. Проведенные разработки и исследования показали, что применение индукционных сопротивлений вместо активных сопротивлений обеспечивает лучшие пусковые характеристики электродвигателя. Можно ожидать, что применение индукционных резисторов для пуска электроприводов с асинхронными двигателями с фазным ротором найдет свою область применения.
Асинхронные электродвигатели на напряжение 10 кВ, трехфазные серии АЧ, АКЧ и ДА304 общепромышленного применения. Двигатели с короткозамкнутым ротором серии АЧ и ДА304 предназначены для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения (насосы, вентиляторы, дымососы и др.). Двигатели с фазным ротором серии АКЧ предназначены для привода механизмов, требующих регулирования частоты вращения, а также механизмов с тяжелыми условиями пуска. Степень защиты от условий окружающей среды двигателей серий АЧ и АКЧ — IP23, двигателей ДА304—IP44. Изоляция статорной обмотки— термореактивная типа «монолит-2».
Двигатели выпускаются: серии АЧ — при 1500 об/мин— мощностью 630 и 800 кВт, при 1000 об/мин — 500 и 630 кВт, при 750 об/мин — 500 кВт; серии ДА304—при 1500 об/мин— 500 и 630 кВт, при 1000 об/мин — 400 и 500 кВт, при 750 об/ /мин — 400 кВт; серии АКЧ — при 1500 об/мин — 630 и 800 кВт, при 1000 об/мин — 500 и 630 кВт, при 750 об/ /мин — 500 кВт.
Синхронные электродвигатели. Когда это возможно по условиям работы электропривода, стремятся применять синхронные электродвигатели. Они обеспечивают повышение коэффициента мощности, а следовательно, лучшее использование проводов сети и трансформаторов, уменьшают колебания напряжения и повышают устойчивость работы электродвигателей при посадках напряжения в сети при КЗ. Синхронные электродвигатели применяют, как правило, для нерегулируемых механизмов длительного режима работы, например вентиляторов, воздуходувок, насосов, компрессоров и дробилок. Для привода этих механизмов применяют синхронные электродвигатели серии СДН-2 и СДН-3 (габариты 16—21*) от 315 до 5000 кВт, 6 кВ (рис. 5). Обозначение электродвигателя, например СДНЗ-2-21-46-24, расшифровывается следующим образом: СДН — синхронный двигатель нормального исполнения; 3 — закрытый; 2 — второй серии; 21 — габарит; 46 — длина сердечника статора, см; 24 — число полюсов.
Рис. 5. Синхронные электродвигатели серии СДН-2 и СДНЗ-2, 3200 кВт, 250 об/мин:
1 — статор; 2 — коробка выводов; 3— стояковые подшипники; 4 — фундаментные болты
*Порядковый номер диаметра пакета статора двигателя.
Обмотка статора имеет шесть выводных концов и должна соединяться в звезду. Выводные концы расположены в коробке выводов, установленной на корпусе. Электродвигатели 3200 кВт и выше имеют две коробки выводов, расположенные по обе стороны корпуса. Изоляция обмотки статора — класса В, обмотки и возбуждения — класса В или F Для заземления на корпусе электродвигателя и в коробке выводов предусмотрены заземляющие болты
Возбуждение электродвигателей предусмотрено от тиристорных возбудительных устройств (ТВУ) с системой управления и автоматического регулирования тока возбуждения Устройство ТВУ, укомплектованное трансформатором питания, поставляется комплектно с электродвигателем Охлаждение электродвигателей — воздушное в режиме самовентиляции. Двигатели СДНЗ-2 допускают также принудительную вентиляцию по разомкнутому циклу. Электродвигатели имеют стояковые подшипники скольжения, но могут быть изготовлены по заказу и с подшипниками качения
Для нефтяной промышленности освоен выпуск высокоэффективных синхронных электродвигателей на 6 и 10 кВ серии СТД взамен двигателей серии СТМ Двигатели предназначены для прямого пуска от сети 6 или 10 кВ
По данным эксплуатации и исследований рекомендуется на зажимах крупных синхронных (и асинхронных) двигателей 6—10 кВ поддерживать напряжение на уровне 0,95—1 Uuом В этом режиме достигается существенная экономия электроэнергии Так, например, при снижении напряжения от 1,1 до 0 95 номинальные потери электроэнергии в двигателях сокращаются на 32 % Реактивная мощность РМ, генерируемая синхронным двигателем (СД), существенно зависит от уровня напряжения на обмотке статора, причем с увеличением напряжения РМ снижается у всех СД При напряжении сети 1 05—1 Uaом РМ может составлять от 0 82 до нуля номинального значения. Дополнительные потери активной мощности и электроэнергии в СД, связанные с генерацией РМ при повышении рабочего напряжения заметно увеличиваются — при 1, 1 Uном они увеличиваются на 30 % по сравнению с номинальными Вероятность выпадения СД из синхронизма в режимах кратковременных глубоких снижений напряжения увеличивается при снижении рабочею напряжения в пределах, указанных в I ОСТ 183—741*, т е в меньшей степени, чем при снижении тока возбуждения допускаемом на практике.
Приведенные данные говорят о целесообразности выпуска электропромышленностью модификации СД на напряжение 6,3 и 10,5 кВ для случаев питания двигателей от шин ГПП.
Электродвигатели и генераторы постоянного тока серии ПН1 — 550 кВт, 110 — 440 В, 550—2800 об/мин Электродвигатели постоянного тока с широким регулированием частоты вращения серии П, 110—440 В заменяются электродвигателями новых серий 2П мощностью до 200 кВт- и П2 мощностью выше 200 кВт. Закрытые электродвигатели последовательного, параллельного и последовательно-параллельного возбуждения со стабилизацией возбуждения в повторно-кратковременных режимах работы (ПВ = 15, ПВ = 25, ПВ = 40, ПВ = 60 и ПВ = 100%) выпускают на напряжение 220 и 440 В мощностью от 2,5 до 185 кВт с частотой вращения 440—1420 об/мин. Электродвигатели постоянного тока более сложны по конструкции и в эксплуатации, их применяют только для привода механизмов, требующих широкой и плавной регулировки частоты вращения. Однако в связи с быстрым прогрессом в области регулируемого вентильного электропривода с двигателями переменного тока область применения электродвигателей постоянного тока продолжает быстро сокращаться.
Электродвигатели постоянного тока серии МП предназначены для главного привода и вспомогательных механизмов прокатных станов и привода подъемных машин, требующих широких пределов регулирования частоты вращения, частых реверсов, сопровождающихся кратковременными перегрузками. Электродвигатели серии МП выпускаются мощностью 75—11 000 кВт при напряжении 220—930 В и частотой вращения 25 — 700 об/мин.
Электродвигатели постоянного тока серии ДПУ предназначены для работы в составе следяще-регулируемых электроприводов, используемых в станках с программным управлением. Серийно выпускаются электродвигатели: ДПУ-240-1100 мощностью Р=1100 Вт, напряжением UHOm~ — 122 В, номинальная частота вращения дНом = 3000 об/мин, номинальный ток /Ном=11 А, номинальный момент Мном = 3,5 Н-м; ДПУ-200-550 мощностью Р = 550 Вт, UHOM = 140 В, Дном=3000 об/мин, /Ном = 5,5 А, •Мном= 1,7 Н*м. Двигатели по заказу потребителей могут комплектоваться тахогенераторами типа ТС-1М.
Схемы обмоток и выводы.
Асинхронные и синхронные электродвигатели трехфазного тока имеют соединение обмоток статора, как правило, в звезду, но могут быть соединены и в треугольник. Многоскоростные электродвигатели серии АОЗ, АЗ, АКЗ и 4А имеют схемы обмоток, сочетающие соединения в звезду и треугольник.
Так, например, двухскоростной двигатель с переключением обмоток статора может иметь схему треугольник — двойная звезда, что позволяет удваивать число полюсов обмотки (2/4; 4/8 и 6/12), или две отдельные обмотки, каждая из которых соединена в звезду, что позволяет получить сочетание числа полюсов 4 и 6. Четырехскоростной двигатель имеет две независимые обмотки, соединенные в треугольник — двойная звезда.
а — соединение обмоток звездой при трех выводах; 6 — соединение обмоток треугольником при трех выводах; в — соединение обмоток звездой при шести выводах; г — соединение обмоток треугольником при шести выводах
Рис. 7. Схемы внутренних соединений, выводы и направления вращения электродвигателей и генераторов постоянного тока серии ПН: а —схема; б — выводы электродвигателя; в — выводы генераторов ПН-5—ПН-17,5
Рис. 9 6. Схемы асинхронных электродвигателей:
Схемы соединения и обозначения выводов обмоток односкоростных электродвигателей приведены на рис. 6.
Выводы обмоток статора обозначаются буквой С, при этом при соединении в звезду начала обмоток обозначают: первой фазы—С1, второй — С2, третьей — СЗ, а концы обмоток— соответственно С4, С5 и Сб. Нулевую точку обозначают О.
При соединении треугольником первый зажим обозначают Cl, второй — С2, третий — С3. Выводы многоскоростных двигателем обозначают аналогично, только спереди добавляют цифру, соответствующую числу полюсов, например для четырех полюсов — 4С1, 4С2, 4СЗ, для шести — 6С1, 6С2, 6СЗ и л д.
Па рис 9 7 приведены схемы внутренних соединений и обозначения выводов для электродвигателей и генераторов постоянного тока. Выводы якоря обозначают Я1 (начало) и Я2 (конец), компенсационные обмотки — соответственно К1 и К2, обмотки добавочных полюсов —Д1 и Д2, последовательной обмотки возбуждения — С1 и СЗ, параллельной обмотки возбуждения — Ш1 и Ш2, пусковой обмотки — П1 и П2, уравнительной обмотки (или провода) — У1 и У2, обмоток особого назначения — 01 и 02, 03 и 04 и т. д
