ГЛАВА 9 Проектирование асинхронных машин (Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин), страница 6

Магнитопроводы двигателей выполнены из холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0,5 мм, причем двигатели с h = 45...63 мм — из стали марки 2013, с h = 71...160 мм — марки 2214, с h = 160...250 мм — марки 2212 или 2214 и с h = 280...355 мм — из стали марки 2312 или 2412.

Отдельные элементы кон­струкции двигателей несколько различаются в зависи­мости от высоты оси враще­ния.

Двигатели с h = 45...112 мм (рис. 9.11) имеют литые из высокопрочного алюми­ниевого сплава корпуса с го­ризонтально-вертикальным оребрением. Такая конст­рукция позволяет использовать для отливки четырехразъемные пресс-формы, что существенно упрощает технологию их изготовления. Корпуса отливают с лапами

Рис. 9.11. Двигатель серии АИ с короткозамкнутым

ротором со степенью защиты IP54, h = 100 мм

для крепления к фундаментной плите и основанием коробки выводов. Подшипниковые щиты двигателей с высотой оси вращения до 63 мм также выполняют из алюминия. Они имеют наружные ребра для улучшения охлаждения. Сердечники статоров после опрессовки скрепляют несколькими швами сварки по наружной поверхности по длине сердечника. Наружные вентиляторы выполняют из высоко­прочной и термостойкой пластмассы и защищают кожухом из того же материала.

Корпуса двигателей с h = 132... 180 мм мало отличаются от кор­пусов соответствующих двигателей серии 4А (см. рис. 9.7). Они вы­полняются либо из сплава алюминия с вертикально-горизонталь­ным оребрением, либо из чугуна с радиальным оребрением. По мере совершенствования технологии литья чугунные корпуса двигателей выполняются также с горизонтально-вертикальным оребрением, при этом массу чугунных отливок удается снизить на 15...25 %. Под­шипниковые щиты — чугунные без охлаждающих ребер. Вентиля­торы из пластмассы выполняют только для двигателей с h = 132 мм. У двигателей с большей высотой оси вращения вентиляторы отли­вают из алюминиевого сплава на чугунную втулку для посадки на вал. Кожухи вентиляторов — штампованные из листовой стали. Сердечники статоров у всех двигателей с h ≥ 132 мм скреплены ско­бами, которые приваривают в нескольких местах к наружной повер­хности сердечника.

Двигатели с h = 200...250 мм (рис. 9.12) выпускают с чугунными литыми корпусами и подшипниковыми щитами. Оребрение корпу­сов радиальное. Подшипниковые щиты имеют внутренние ребра, к которым крепят диффузоры, создающие направленный поток воздуха, заключенного в корпусе двигателя.

Корпуса двигателей с высотой оси вращения h = 280...355 мм по своей конструкции резко отличаются от рассмотренных выше (рис. 9.13). Их выполняют из гофрированной рулонной стали тол­щиной 2...2,5 мм, что уменьшает их массу по сравнению с литыми из чугуна примерно в 2,8 раза. Подшипниковые щиты в двигателях чу­гунные. Лапы для крепления к фундаменту прикреплены к корпусу сваркой либо болтами.

Обмотка статора всех двигателей с h = 45...250 мм и двигате­лей с 2р = 10 и 12,с h = 280...355 мм выполнена из круглого обмо­точного провода (см. гл. 3). В двигателях меньших мощностей с h = 45... 132 мм обмотка однослойная концентрическая, в ряде ти­поразмеров выполнена вразвалку; в двигателях с h = 160... 250 мм — одно-двухслойная, а в многополюсных двигателях с h - 280...355 мм — двухслойная концентрическая. Таким обра­зом, конструкция и схемы обмоток из круглого провода всех дви­гателей серии позволяют применять механизированные способы ее намотки.

Рис. 9.12. Двигатель серии АИ с короткозамкнутым

ротором со степенью защиты IP54, h = 225 мм:

1, 14 — подшипники; 2. 11 — подшипниковые щиты; 3 — короткозамыкаюшее кольцо ротора;

4 — лобовые части обмотки статора; 5 — коробка выводов;

6 — корпус; 7 — сердечник статора;

8 — сердечник ротора; 9 — вентиляционные лопатки ротора;

10 — диффузоры; 12 — вентилятор; 13 — кожух вентилятора;

15 — вал

Обмотка статора двигателей с h = 280...355 мм (кроме 10- и 12-полюсных) выполнена из прямоугольного обмоточного провода, двухслойная из подразделенных катушек, что позволяет укладывать их в полуоткрытые пазы статора. Лобовые части обмотки укрепле­ны бандажными кольцами. С помощью дистанционных прокладок между лобовыми частями катушек обмотки создаются промежутки для прохода охлаждающего воздуха.

Обмотки двигателей всех высот оси вращения выполнены проводом марки ПЭТМ-155 или ПЭТД-180. Для пазовой и межфазовой изоляций применяют материалы на основе фенелона, имеющие класс нагревостойкости F. Так как расчетный нагрев обмоток соответстствует классу нагревостойкости В, то при таком решении повы­силась надежность обмотки.

Обмотки короткозамкнутых роторов выполнены заливкой сплавом алюминия. Одновременно отливают и замыкающие кольца с вентиляционными лопатками. Для крепления балансировочных грузов в замыкающих кольцах роторов двигателей с h ≤ 200 мм преду­смотрены кольцевые канавки, а в двигателях с большей высотой оси вращения — штыри между вентиляционными лопатками.

Все двигатели исполнения по степени защиты IP54 охлаждаются с помощью наружного вентилятора, прогоняющего окружающий двигатель воздух вдоль ребер корпуса. Перенос тепла от обмотки статора и лобовых частей обмотки статора к внутренней поверхности и корпуса и подшипниковых щитов происходит за счет циркуля­ции воздуха, находящегося внутри корпуса. В двигателях с h = 45... 180 мм воздух перемешивается вентиляционными лопатками замыкающих колец. В двигателях с h = 200...250 мм внутри корпуса вентиляционными лопатками создается направленная циркуляция воздуха. Для этого на внутренних ребрах подшипниковых щитов с обоих торцов сердечника ротора установлены диффузоры (см. рис. 9.12).

Диффузоры разделяют область пониженного давления — перед вентиляционными лопатками и повышенного давления — над ло­патками. Воздух нагревается, соприкасаясь с замыкающими кольца­ми и вентиляционными лопатками ротора и лобовыми частями обмотки статора, проходит к внутренней поверхности корпуса, в полость между диффузором и внутренними ребрами подшипниковых щитов и отдает им тепло.

В двигателях с h = 280...355 мм с гофрированным корпусом (см. рис. 9.13) схема охлаждения отличается от рассмотренной выше. В сердечниках роторов этих двигателей выполнены аксиаль­ные вентиляционные каналы, а внутри корпуса установлен центробежный вентилятор. Внутренний вентилятор прогоняет нагретый от лобовых частей обмоток ротора и статора воздух в полости, образованные ребрами гофрированного корпуса и наружной поверхно­стью сердечника статора. В то же время наружный вентилятор на­правляет холодный воздух, окружающий двигатель, вдоль ребер снаружи корпуса. Этим достигается более интенсивное охлаждение воздуха, заключенного внутри корпуса. Охлажденный воздух посту­пает в аксиальные каналы ротора и вновь к лопаткам внутреннего вентилятора.

В защищенном исполнении двигатели с короткозамкнутым ротором выпускаются в диапазоне осей вращения от 200 до 355 мм со степенью защиты IP23. Корпуса и подшипниковые щиты двигателей несколько отличны по своей конструкции от двигателей исполнения IP54. Это связано с изменением системы вентиляции. Двигатели имеют двустороннюю радиальную систему вентиляции. Нагнетательными элементами служат вентиляционные лопатки на замы­кающих кольцах. Как и в двигателях исполнения по степени защиты IP54, лопатки служат также радиаторами, отводящими тепло от пазовой части стержней обмотки ротора. В двигателях с h = 200...250 мм (см. рис. 9.4) воздух засасывается через жалюзи в подшипниковых щитах торцов ротора, направляется диффузорами на

Рис. 9.13. Двигатель серии АИ с короткозамкнутым ротором со степенью защиты

IP54, h = 280 мм, с гофрированной станиной:

1 — вал; 2, 17 — подшипники; 3. 15 — подшипниковые щиты; 4 — коробка выводов;

5 — лобо­вые части обмотки статора; 6 — нажимное кольцо статора;

7 — гофрированная станина; 8 — сер­дечник статора; 9 — сердечник ротора;

10 — короткозамыкающие кольца; 11 — вентиляционные лопатки;

12 — внутренний вентилятор; 13 — масленка для смазки подшипника;

14 — кожух вен­тилятора; 16 — наружный вентилятор;

18 — втулка вентилятора (стрелками показаны направле­ния потоков охлаждающего воздуха)

вентиляционные лопатки ротора, охлаждает обмотку ротора и отбрасывается лопатками на лобовые части обмотки статора, обдувает внешнюю поверхность сердечника статора и выходит наружу через жалюзи в средней части корпуса двигателя. Корпуса двигателей этого отрезка серии отлиты из чугуна и внутри имеют продоль­ные ребра, которые служат для установки сердечника статора. Сер­дечник закреплен на ребрах эксцентрично по отношению к корпусу, и площадь поперечного сечения вентиляционных каналов сверху сердечника больше, чем снизу.

Корпуса двигателей с h = 280...355 мм, так же как и в аналогич­ных двигателях серии 4А (см. рис. 9.9), состоят из сварной полуста­нины, выполненной из стального листа, и штампованного из листо­вой стали верхнего кожуха. На полустанине имеются четыре вертикальные стойки, соединенные с основанием продольными планками, а сверху между собой продольными ребрами. В кольце­вых проточках боковых ребер располагаются подшипниковые щиты. Сердечник статора устанавливают нижней половиной на цен­трирующие заточки внутренних стоек и крепят с помощью массив­ных нажимных колец. Вентиляция двигателей — радиальная двусто­ронняя. Циркуляция охлаждающего воздуха имеет такую же схему, как в двигателях исполнения со степенью защиты IP23 меньших вы­сот оси вращения.

Асинхронные двигатели с фазными роторами выпускают как модификации серии АИР (АИС) в диапазоне высот оси вращения 160...355 мм в исполнениях по степени защиты IP44 — АИРФ (АИСФ) и IP23 — АИРНФ. Обмотки фазных роторов двигателей мощностью до 50...60 кВт выполнены из круглого провода, двух­слойные, равнокатушечные с укороченным шагом. Пазы ротора — трапецеидальные, полузакрытые. В двигателях большей мощности обмотки стержневые волновые, пазы с параллельными стенками, полузакрытые с узким шлицем. В пазовой части обмотка закреплена клиньями, в лобовой части — бандажами из стальной проволоки или нетканой (бандажной) стеклоленты.

Напряжение на кольцах ротора у большинства двигателей при­мерно равно линейному напряжению обмотки статора.

Двигатели с фазными роторами со степенью защиты IP54 имеют ребристый корпус и охлаждаются наружным вентилятором, как и двигатели с короткозамкнутыми роторами. Контактные кольца рас­положены внутри корпуса (рис. 9.14) в полости, отделенной от ста­тора перегородкой с лабиринтными уплотнениями, предотвращаю­щими попадание пыли от щеток на обмотки статора и ротора.

Контактные кольца двигателей исполнения IP23 с высотой оси вращения 160...200 мм (рис. 9.15) установлены на выступающем кон­це вала, противоположном рабочему, и закрыты кожухом с отвер­стиями для прохода охлаждающего воздуха. Контактные кольца с токоотводами запрессованы в пластмассу. В пластмассовой части колец (рис. 9.16, а) имеются отверстия для прохода охлаждающего воздуха и вентиляционные лопатки для засасывания воздуха в про­странство между кольцами. Выводные концы обмотки ротора подходят к контактным кольцам через внутреннее отверстие на валу ротора.

Рис. 9.14. Двигатель серии АИ с фазным ротором со степенью

защиты IP54, h =180 мм:

1— вал; 2, 10 — подшипниковые щиты; 3 — контактные кольца; 4 — корпус; 5 — коробка выдов;

6 — сердечник статора; 7 — сердечник ротора; 8 — лобовые части обмотки ротора;

9 — лобовые части обмотки статора; 11 — вентилятор;

12 — кожух вентилятора; 13 — втулка вентилятора

Рис. 9.15. Двигатель серии АИ с фазным ротором со степенью защиты IP23,

h =180 мм, с аксиальной вентиляцией:

1 — вал; 2,9 — подшипниковые щиты; 3 — коробка выводов; 4 — сердечник статора;

5 — сердеч­ник ротора; 6 — лобовые части обмотки статора;