Глава 11 Проектирование машин постоянного тока (Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин), страница 2

(пазы овальные полузакрытые, обмотка двухслойная всыпная из круглого

эмалированного провода, напряжение до 600В)

Примечание. Прокладку между катушками в лобовых частях обмотки выполняют из изофлекса.

Концы обмоток якоря впаивают в петушки коллекторных пластин. Траверса щеткодержателей крепится с помощью болтов к подшипниковому щиту со стороны коллектора. Щеткодержате­ли изолированы от подшипниковых щитов текстолитовыми коль­цами. Аксиальную принудительную вентиляцию двигателя осуществляют со стороны привода. Воздух забирается через жалюзи, выполненные в защитной ленте со стороны коллектора, и выбрасывается через от­верстия в защитной ленте со стороны привода (выходного вала). Для рационального распределения охлаждающего воздуха над ак­тивными частями машины предусмотрен диффузор.

Со стороны коллектора на валу предусмотрено балансировоч­ное кольцо. В подшипниковых щитах со стороны привода и со сто­роны коллектора установлены шариковые или роликовые подшип­ники. Концы обмоток якоря и возбуждения выводят к болтам панели, размещенной в коробке выводов.

В конце 70-х годов было начато проектирование ив 1984 г. за­вершено освоение новой серии 4П двигателей постоянного тока, на базе которых создаются регулируемые электроприводы с высокими динамическими и эксплуатационными показателями для нужд стан­костроения и других областей машиностроения. Двигатели серии III имеют диапазон регулирования частоты вращения 1:5 при регулировании магнитным потоком двигателя и 1:1000 при тиристор-ном регулировании напряжения в цепи якоря [5, 16].

Конструктивно эти двигатели выполнены закрытыми, со степе­нью защиты IР44, с полностью шихтованным магнитопроводом стартера, запрессованным в круглый чугунный или алюминиевый кор­пус. Способ охлаждения — IС0041 (без вентиляции) или IС0141 с поверхностным охлаждением посредством вентилятора, установлен­ного на валу двигателя. При прямоугольном сечении пакета статора двигатели выполняют без корпуса, способ охлаждения — IС06 или IС05.

По условиям эксплуатации серия 4П выпускается для нормаль­ных условий и для тяжелых условий эксплуатации, соответствующих их работе в механизмах экскаваторов, буровых установок, в оборудовании металлургического производства, в крановом обору­довании и др. Структура серии 4П приведена в табл. 10.7.

Закрытые и обдуваемые двигатели мощностью до 10 кВт с регулированием частоты вращения магнитным потоком составляют почти 2/3 общей потребности народного хозяйства в машинах по­стоянного тока.

Для повышения технологичности конструкции двигателей серии 4П и использования в их производстве технологического оборудо­вания, созданного под серию 4А асинхронных двигателей, магнитопровод статора этих машин унифицирован с пакетом статора асинхронных машин. При такой конструкции магнитопровода ста­тора машин серии 4П обмотка возбуждения укладывается в два паза в пределах полюсной дуги основного потока, а во всех остальных пазах равномерно располагается компенсационная обмотка. Рас­пределение обмоток возбуждения и компенсационной обмотки в па­зах магнитопровода статора позволяет обеспечить полную компен­сацию реакции якоря не только в режимах номинальной нагрузки, но и при больших кратностях перегрузки по току якоря.

Распределение обмоток по пазам статора одновременно улучша­ет теплоотдачу обмоток, позволяет увеличить плотность тока в об­мотках возбуждения, компенсационной и добавочных полюсов и довести их до уровней, установленных для статорных обмоток асин­хронных машин. При применении шихтованного магнитопровода статора машин постоянного тока уменьшается магнитная несиммет­рия и повышается коммутационная надежность двигателей в стаци­онарных и динамических режимах, улучшаются динамические пока­затели машины при питании от тиристорных преобразователей напряжения.

Таблица 11.5. Изоляция обмотки якоря машин постоянного тока (пазы открыты, обмотка из прямоугольного провода, h= 225...315 мм, напряжение 600 В)

Эти двигатели допускают работу без включения в цепь якоря до­полнительного сглаживающего реактора. При номинальной мощ­ности допустима пульсация тока до 15%, а при увеличении коэффи­циента пульсации до 45% мощность двигателя должна быть снижена на 10%.

На рис. 11.4 показана конструкция двигателя постоянного тока типа 4ПО, в которой детали и узлы максимально унифицированы с конструкциями асинхронных машин. Приняты одинаковыми внеш­ние диаметры пакетов стали статоров и длины пакетов в обеих кон­струкциях. Подшипниковые щиты на стороне, противоположной коллектору, станины, коробки выводов, вентиляционные и подшип­никовые узлы, используемые в конструкциях серии 4А, могут быть применены в двигателе серии 4П. Поэтому операции штамповки ли­стов, сборки пакетов статора и ротора, запрессовки их в станину и на вал осуществляются на оборудовании, предназначенном для про­изводства асинхронных двигателей.

Воздушный зазор в рассматриваемых конструкциях выполняется равномерным, без увеличения его под краями главных полюсов. Ис­полнение двигателя по степени защиты IР44 повышает надежность этих двигателей в эксплуатации. Конструкция изоляции обмоток якоря и статора двигателей се­рии 4П соответствует изоляции асинхронных машин серии 4А и ма­шин постоянного тока серии 2П. Класс нагревостойкости изоляции обмоток: F — для магнитной системы и Н — для якоря.

Рис. 11.4. Машина постоянного тока серии 4П:

1 — корпус; 2 — магнитопровод статора; 3 — щит подшипниковый передний;

4 — сердечник якоря; 6 - кожух, 7 – коробка выводов; 8 — коллектор; 9 — токосъемное устройство

Таблица 11.6. Изоляция обмотки якоря двигателей постоянного тока (пазы прямоугольные, открытые, обмотки двухслойная петлевая, волновая, лягушачья разрезная с жёсткими формированными катушками из провода марки ПСД (Класс нагревостойкости F) и ПСДК (Класс нагревостойкости H), h=355…500 мм, напряжение 1000В.

Таблица 11.7. Структура двигателей серии 4П

Сравнение степени использования объема двигателей постоян­ного тока серии 4П и асинхронных двигателей серии 4А показыва­ет, что мощность двигателя постоянного тока унифицированной конструкции равна приблизительно 2/3 номинальной мощности «синхронного двигателя серии 4А при той же высоте оси вращения. Однако по сравнению с двигателями серии 2П достигнуто значите­льное снижение расхода активных материалов на единицу мощно­сти. Например, в диапазоне мощностей от 15 кВт до 20 кВт расход обмоточной меди в двигателях новой серии на 20...30 % меньше, чем в двигателях серии 2П [5, 16].