Технические требования к конструкции электрических машин

Конструкция и технология изготовления электрической машины должны удовлетворять основным техническим требованиям, которые сформулированы в государственных стандартах.
Согласно ГОСТ 183-74 «Машины электрические. Общие технические требования», любая электрическая машина должна быть сконструирована таким образом, чтобы она могла надежно эксплуатироваться в номинальном режиме работы, для которого она предназначена (стандартизованы также предельные условия, в которых машина эксплуатируется: температура газообразной охлаждающей среды 40 °С, высота над уровнем моря не более 1000 м). Кроме того, машина должна выдерживать без повреждений перегрузки по току, отклонения напряжения, повышение частоты вращения, а также токи, напряжения и электромагнитные моменты при пуске в режиме двигателя и при различных переходных процессах, величины которых оговорены в указанном ГОСТ. Правильность выбора материалов и размеров активных и конструктивных частей проверяется при электромагнитном расчете, а также при расчете изоляции, механическом расчете напряжений и деформаций, гидравлическом и тепловом расчетах системы охлаждения. Изоляция между витками должна быть рассчитана на напряжение между витками, корпусная изоляция должна выдерживать напряжение между проводниками обмоток и сталью заземленного магнитопровода.
Конструкция и технология изготовления изоляции (изоляционные и пропиточные материалы, изоляционные расстояния, радиусы закругления проводников и т.п.) должны быть выбраны таким образом, чтобы максимальная напряженность электрического поля в изоляции при наибольшем рабочем напряжении не превосходила допустимых значений и тем самым обеспечивалась длительная электрическая прочность изоляции. Должна быть проверена также кратковременная электрическая прочность изоляции, под которой понимается способность многократно выдерживать воздействующие на нее атмосферные и коммутационные перенапряжения. Электрическая прочность и сопротивление изоляции машин проверяются во время испытаний корпусной и витковой изоляции, которые они должны выдерживать без повреждений.
Изоляция обмотки должна обладать достаточной механической прочностью при всех возможных видах механических воздействий при монтаже и в эксплуатации (статических, ударных, вибрационных). Требования к механической прочности изоляции облегчаются в связи с тем, что электромагнитные силы, передаваемые от проводников к стенкам пазов в тангенциальном направлении, незначительны (главную роль играют пульсирующие силы от взаимодействия токов с полем рассеяния, прижимающие проводники ко дну паза).

Таблица 1. Температура обмоток, °С, при изоляции различного класса нагревостойкости

Допустимая температура, при которой обеспечиваются электрическая и механическая прочность изоляции и ее нагревостойкость (способность сохранить свои свойства без существенных изменений в течение 15—30 лет), зависит от класса нагревостойкости, к которому относится изоляция (табл. 1). Более подробные сведения о предельно допустимой температуре обмоток при различных способах ее определения приводятся в литературе.
При изготовлении электрических машин употребляются в основном следующие изоляционные материалы:
класса А — волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка или шелка, пропитанные в жидком органическом изоляционном материале;
класса Е — некоторые синтетические пленки;
класса В — материалы на основе слюды (в том числе на органических подложках), асбеста или стекловолокна, применяемые с органическими связующими и пропитывающими составами;
класса F — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающими составами;
класса Н — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с кремнийорганическими связующими и пропитывающими составами.
При проектировании электрических машин подробные расчеты изоляции обычно не делаются, а используются проверенные в эксплуатации изоляционные конструкции на различные напряжения.