Устройство и ремонт электрических машин - Конструкции электрических машин

Электрические машины отличаются от других видов электрооборудования разнообразием конструктивных исполнений. Это объясняется тем, что в прошлом каждый завод выпускал электрические машины собственной конструкции по принятым у себя технологии и чертежам, в результате чего  при одной и той же мощности они имели различные исполнения, габаритные и установочные размеры. Конструкции их сборочных единиц и деталей также были различными, что создавало трудности при монтаже и эксплуатации электрических машин, но особенно при ремонте. Основные затруднения при ремонте возникали из-за отсутствия взаимозаменяемости сборочных единиц и деталей электрических машин. При выходе их из строя эксплуатирующие и ремонтные, предприятия обращались с просьбой к заводам-изготовителям о поставке необходимых сборочных единиц и деталей, но чаще всего изготовляли их сами. Поэтому возникла необходимость унификации и нормализации сборочных единиц и деталей и создания на этой основе электрических машин единой серии.
В 1949—1951 годах такая серия была разработана и внедрена на ряде заводов электротехнической промышленности, получив наименование А — защищенное исполнение и  АО — закрытое обдуваемое исполнение. Одновременно была принята твердая шкала исполнений машин по мощности, а также разработаны необходимые модификации и конструктивные исполнения электрических машин.
В период с 1951 по 1970 г. совершенствовалась технология изготовления электрических машин и были созданы асинхронные электродвигатели серий А2 и А02, а затем АЗ и АОЗГ-С 1970 по 1975 г. происходила интенсивная разработка средств технологического оснащения и внедрение в производство единой серии асинхронных двигателей 4А, охватывающей диапазон мощностей от 0,12 до 400 кВт (высота осей вращения двигателей колеблется от 56 до 355 мм). Эта серия выпускается и в настоящее время.
Каждая вновь спроектированная серия электрических машин отличается от предыдущей большей надежностью, болеё. высокими техническими характеристиками и совершенными технологическими процессами изготовления.
При разработке каждой серии электрических машин предусматривалась широкая унификация и нормализация их сборочных единиц и деталей. Это позволило  в короткие сроки организовать их массовое или серийное производство С внедрением более совершенных процессов изготовления.    -
В настоящее время разрабатываются и в ближайшее время будут внедрены в производство асинхронные двигатели новой единой серии, отличающиеся от предыдущих машин высокими техническими и экономическими показателями.
Электрические машины различают по способу монтажа и конструкции, климатическому исполнению, степени защиты, способу охлаждения.
Исполнение по способу монтажа имеет следующее условное обозначение: общую буквенную часть, состоящую из двух букв (IM), затем одну цифру (от 1 до 9), указывающую группу конструктивного исполнения, после этого две цифры, означающие способ монтажа, и, наконец, одну цифру (от О до 8), характеризующую конец вала.
Цифры (от 1 до 9), характеризующие группы конструктивных исполнений электрических машин, означают следующее: 1 — машина на лапах с подшипниковыми щитами; 2 — с подшипниковыми щитами, с фланцем на подшипниковом щите;
— без лап, с подшипниковыми щитами, с фланцем на одном щите; 4 — без лап, с подшипниковыми щитами, с фланцем на станине; 5 — без подшипников; 6 — с подшипниковыми щитами и стояковыми подшипниками; 7 — со стояковыми подшипниками (без щитов); 8 — с вертикальным валом (машина, hq охватываемая группами IM1—IM4); 9 — специального исполнения.
Цифровое обозначение конца вала (его часть, выступающая за подшипник) расшифровывается таким образом: 0 — без конца вала; 1 — с одним цилиндрическим; 2 — с двумя цилиндрическими; 3 — с одним коническим; 4 — с двумя коническими;
— с одним фланцевым; 6 — с двумя фланцевыми; 7 — с фланцевым со стороны  привода и цилиндрическим на противоположной стороне; 8 — все прочие исполнения валов. Например, условное обозначение IM210L означает машину на лапах с подшипниковыми щитами, с фланцем на подшипниковом щите, с горизонтальным расположением вала, конец которого имеет цилиндрическую форму.
По климатическому исполнению электрические машины обозначают одной или двумя буквами (например, машину, предназначенную для эксплуатации на суше, реках и озерах в макроклиматических районах с умеренным климатом — буквой У, с холодным климатом — ХЛ, во всех климатических районах на суше — буквой О — общеклиматический и, т. д.).  За буквами ставят цифры, указывающие категорию размещения электрических двигателей: 1 — двигатели, рассчитанные на работу на открытом воздухе; 2 — в закрытом помещении, где температура и влажность воздуха несущественно отличаются от колебаний наружного воздуха; 3 — в закрытых помещениях, где колебания температуры и влажности, а также воздействие песка и пыли  на двигатель меньше, чем на открытом воздухе; 4 —в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями  (например, в закрытых отапливаемых, помещениях); 5 —в помещениях с повышенной влажностью, где возможно длительное наличие воды и конденсация влаги на стенах и потолке (например, в неотапливаемых и невентилируемых подземных помещениях). Например, электродвигатели общего назначения, имеющие обозначение УЗ, могут эксплуатироваться в районах с - умеренным климатом в закрытом помещении категории 3, с обозначением ХЛ 1 — в районах с холодным климатом при установке на открытом воздухе и т. д.
Исполнение по степени защиты электрических машин, предусмотрено ГОСТом, установившим буквенно-цифровое обозначение, состоящее из двух букв (IP) и двух цифр. Первая из цифр (от 0 до 6) характеризует степень защиты персонала от соприкосновения с токопроводящими или вращающимися частями, находящимися внутри машины, вторая (от 0 до 8) — степень защиты самой машины от проникновения в неё влаги. Например, обозначение IP22 соответствует защите от возможности соприкосновения с токопроводящими и вращающимися частями машины пальцев человека и твердых предметов диаметром более 12,5 мм (первая цифра 2 в данном обозначении), а также защите от попадания в машину влаги в виде капель, падающих под углом не более 15° к вертикали (вторая цифра 2 в обозначении). Электрическая машина открытого исполнения, в конструкции которой не предусмотрено каких-либо мер защиты, обозначается IP00.
. Исполнение по способу охлаждения электрических машин определяет принятую систему вентиляции, расположение вентилятора и способ забора охлаждающего воздуха.
Охлаждение электрических машин может быть естественным или искусственным. При естественном охлаждении у машин отсутствуют специальные, устройства, например вентилятор, и циркуляция охлаждающего воздуха осуществляется главным образом за счет вентилирующего действия вращающихся частей машины. Машины с искусственным охлаждением, имеющие специальные устройства, различают с самовентиляцией и независимой вентиляцией. Самдвентилируемые машины имеют систему вентиляции, при которой ее активные части охлаждаются потоком воздуха, нагнетаемого вентилятором, установленным на собственном роторе машины; у машин с независимой вентиляцией охлаждающая среда (газообразная или жидкая) подается в машину специальным устройством (вентилятором или насосом), имеющим отдельный двигатель.
Электрическую машину наиболее распространенного исполнения IP22 обычно выполняют с самовентиляцией и продувом воздуха через машину, при этом вентилятор располагается на ее валу, а воздух, проходя внутри корпуса, охлаждает обмотки и  сердечники.
В машинах других исполнений, например IP44, используется такая система охлаждения, как наружный обдув, при котором охлаждающий воздух прогоняется вдоль наружной поверхности оребренного корпуса с помощью вентилятора, установленного вне корпуса на выступающем конце вала и с противоположной стороны от его выходного конца.