Электрические машины
и аппараты

Вращающаяся электрическая машина служит для преобразования энергии. Различают следующие виды машин:

Конструктивное исполнение электрических машин зависит: от рода тока, мощности, частоты вращения, способа крепления на месте установки, защиты обслуживающего персонала от случайного прикосновения к токоведущим частям, защиты от воздействия внешней среды и т. п.

Под защитой электрических машин подразумевается защита обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, находящимися внутри машины, и защита машин от попадания внутрь твердых посторонних тел и воды.

В обозначение способов охлаждения входят две латинские буквы 1С и следующая за ними характеристика цепи охлаждения, которая состоит из прописной буквы, указывающей вид хладагента (А — воздух, Н — водород, W — вода), и двух цифр.

В соответствии с СТ СЭВ 246-76 условное обозначение конструктивного исполнения и способа монтажа состоит из латинских букв IМ и четырех цифр, из которых первая означает конструктивное исполнение, две следующие — способ монтажа и последняя — исполнение конца вала. Наиболее широко применяют машины конструктивного исполнения и способа монтажа, приведенные в таблице.

Надежность работы электрической машины зависит от того, насколько в конструкции и исполнении предусмотрена способность противостоять воздействию климатических факторов внешней среды, в условиях которой машина должна эксплуатироваться.

Асинхронные электродвигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и широко применяются для привода большинства производственных, сельскохозяйственных и бытовых механизмов. В настоящее время они потребляют более 40% вырабатываемой в стране электроэнергии. Асинхронные электродвигатели общепромышленного назначения имеют простую конструкцию и надежны в эксплуатации. Их годовой выпуск исчисляется миллионами штук.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, степенью защиты IР44 и способом охлаждения IС0141 состоит из следующих основных узлов: статора, ротора и подшипниковых щитов, соединяющих их.

Конструкция этой машины почти аналогична конструкции машины IР44, но отличается от последней наличием в подшипниковых щитах вентиляционных отверстий 3, закрытых жалюзи, и воздухонаправляющих щитков 2. На роторе совместно с кольцом отлиты вентиляционные лопатки 1. Сердечник статора крепится в корпусе всей поверхностью, а на четырех или шести ребрах, находящихся на станине. Таким образом, между станиной и сердечником, за исключением мест крепления, имеется воздушное пространство, по которому может двигаться охлаждающий воздух (на рисунке обозначен стрелками).

Эти электродвигатели используют для привода механизмов с большим моментом сопротивления при пуске, а также при необходимости регулирования частоты вращения в небольших пределах.

В этом двигателе в отличие от двигателя с защитой 1Р44 узел контактных колец 4 располагают не внутри машины, а снаружи, за подшипником, и закрывают кожухом 3. Для охлаждения на роторе устанавливают вентилятор 2.

Как любая электрическая машина, крупный асинхронный электродвигатель имеет сердечник.5 и обмотку 6 статора, а также сердечник 8 и обмотку 7 ротора. Ротор устроен так. К втулке 2 приварено несколько спиц 3, на которых расположен обод 4. На ободе размещен сердечник, собранный из отдельных сегментов, и крепящийся шайбами 9, шпильками и болтами. Сердечник статора собирается из отдельных сегментов, которые крепятся к сварному корпусу шпильками с помощью шайб.

Синхронные машины широко применяются в качестве генераторов переменного тока и являются основным источником электроэнергии. Их используют также в качестве двигателей средней мощности при необходимости постоянной частоты вращения.

Турбогенераторы работают с частотой вращения 3000 об/мин (иногда при 1500 об/мин), при этом максимальный диаметр их роторов не превышает 1000 — 1200 мм. При больших диаметрах роторов происходит механическое разрушение зубцов от центробежных сил. Длина ротора достигает 5000 — 6000 мм, общая длина турбогенератора значительно превышает его диаметр.

Гидрогенераторы имеют небольшие частоты вращения и сочленяются с валом гидротурбины вертикально, поэтому их изготовляют с ротором большого диаметра и малой осевой длиной. В зависимости от расположения подпятника (опоры, несущей основную нагрузку) они могут быть подвесными и зонтичными. Рассмотрим подвесной генератор с диаметром ротора 4530 мм и осевой длиной 1600 мм.

Корпус двигателя сварной из листовой стали. Сердечник 6 статора собран из сегментов, отштампованных из электротехнической стали. В аксиальном направлении сегменты стянуты шпильками между нажимными кольцами 7, служащими одновременно для крепления сердечника в корпусе. В сердечник уложена обмотка 10, лобовые части которой прибандажированы к кольцам 9.

При использовании бензиновых двигателей в качестве привода синхронных генераторов последние изготовляют на частоту, вращения 3000 об/мин, а при использовании дизельных — на 1500 об/мин.

Электрические машины постоянного тока применяют в качестве двигателей для привода механизмов и машин, требующих регулирования частоты вращения. Возможность плавного регулирования в широком диапазоне частоты вращения, высокие перегрузочные, пусковые и тормозные моменты в сочетании с различными механическими характеристиками определили область их применения в промышленном производстве.