2.2 Система обозначений асинхронных двигателей современных серий
В современных сериях асинхронных двигателей принята следующая система обозначений:
,
где 1 – наименование серии (4А или АIР);
2 – исполнение асинхронного (АД) двигателя по способу защиты:
буква Н – исполнение IP23, отсутствие буквы означает исполнение IР44;
3 – исполнение АД по материалу станины и щитов: А – станина и щиты алюминиевые; X – станина алюминиевая, щиты чугунные (или обратное сочетание); отсутствие буквы - станина и щиты чугунные или стальные;
– высота оси вращения (две или три цифры);
5 – установочный размер по длине станины: буквы S (short), М (middle) или L(long) (меньший, средний или больший);
6 – длина сердечника: А – меньшая, В – большая при условии сохранения установочного размера; отсутствие буквы означает, что при данном установочном размере (S, М или L) выполняется только одна длина сердечника статора;
7 – число полюсов АД (одна или две цифры);
8 – климатическое исполнение и категория размещения.
Различные модификации и специальные исполнения АД обозначают дополнительными буквами, место которых в обозначении установлено для каждой из модификаций особо.
2.3 Асинхронные двигатели современных серий
В современном электромашиностроении асинхронные двигатели, как правило, выпускаются сериями. В СССР впервые в мировой практике в 1946-1948 г. была разработана первая единая государственная серия асинхронных машин общего назначения мощностью до 100 кВт - серия А(АО). Учитывая возрастающие требования промышленности и используя достижения в области развития металлургии и производства изоляционных материалов, а также развитие теории проектирования и расчёта серий машин с использованием вычислительной техники, были разработаны и внедрены серии АД: в 60-е годы - серия А2(АО2) и в 1969 - 1972 годы - серия 4А.
В разработке серии 4А принимали участие: Ереванское отделение ВНИИЭМ (двигатели с высотами оси вращения h = 50 – 63 мм), специальное конструкторское бюро Харьковского электротехнического завода (h = 71 – 100 мм), специальное конструкторское бюро Томского завода «Сибэлектромотор» (h = 112 – 132 мм), Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения (h = 160 – 250 мм) и Московский электромеханический завод (h = 280 – 355 мм).
В серии 4А за счёт применения новых электротехнических материалов и рациональной конструкции мощность двигателя при данной высоте оси вращения повышена на две - три ступени по сравнению с машинами серии А2, что дало большую экономию дефицитных материалов.
В настоящее время в промышленности продолжается эксплуатация АД серии 4 А. Серия 4 А являлась массовой серией АД, рассчитанной на применение в различных отраслях промышленности. Она охватывала диапазон мощностей от 0.06 до 400 кВт и выполнялась на 17 стандартных высотах оси вращения - от 50 до 355 мм. На всех высотах оси вращения, кроме h = 225 мм, выпускались машины двух мощностей. Следовательно, шкала мощностей содержала 33 ступени.
Машины основного исполнения - это трёхфазные машины с коротко-замкнутым ротором, рассчитанные на частоту сети 50 Гц, имели степень защиты IР44 или IР23.
На базе машин основного исполнения выпускались модификации АД специализированные АД.
К электрическим модификациям относились АД с повышенным пусковым моментом, с повышенным номинальным скольжением, многоскоростные двигатели и двигатели с частотой питающей сети 60 Гц.
К конструктивным модификациям относились АД с фазным ротором, малошумные, со встроенным электромагнитным тормозом, встраиваемые, cо встроенной релейной защитой, для моноблочных насосов.
Модификации исполнений по условиям окружающей среды включали АД тропического исполнения, химостойкого, сельскохозяйственного, влаго-морозостойкого, пылезащищённого и рудничного исполнений.
К специальным исполнениям АД относились высокоточные двигатели, двигатели привода лифтов, частотно управляемые двигатели и двигатели для привода деревообрабатывающих станков.
Технические данные асинхронных двигателей серии 4А представлены в приложении А.
Двигатели серии АИ являются новой, разработанной совместно со странами Интерэлектро унифицированной серией асинхронных двигателей, отвечающих перспективному уровню развития мирового электромашиностроения. Они предназначены для нужд народного хозяйства и поставок на экспорт в страны с умеренным и тропическим климатом. Двигатели серии АИ должны полностью заменить АД серии 4А.
Машины серии АИ выполнены в 18 габаритах, характеризуемых стандартными высотами оси вращения от 45 до 355 мм.
Шкала мощностей машин серии АИ аналогична шкале мощностей машин серии 4А. Она состоит из 34 ступеней и охватывает мощности от 0,025 до 400 кВт.
Структура унифицированной серии АД предусматривает наличие следующих групп исполнений: основного, модификаций по характеристикам, по условиям окружающей среды, по точности установочных размеров, с дополнительными устройствами, узкоспециализированного.
Привязка мощностей к установочным размерам в АД серии предусмотрена в двух исполнениях:
/ вариант (АИР) - привязка в соответствии с PC - 3031 - 71 для АД с высотами оси вращения 45 – 355 мм и степенями защиты IР44(IР54) и IР23, предназначенных для внутренних поставок и поставок на экспорт.
// вариант (АИС) привязка в соответствии с нормами CENELEK - DOKUMENT 28/64 для АД с высотами оси вращения 56 – 315 мм и степенью защиты IР44(IР54), предназначенных только для поставок на экспорт.
Двигатели серии АИ в отличие от АД серии 4А имеют: улучшенные энергетические показатели, улучшенные пусковые характеристики, соответствующие рекомендациям Публикации МЭК 34 – 12, повышенные показатели надёжности, улучшенные виброакустические характеристики (уровень шума снижен по сравнению с машинами серии 4А на 10–15 дБ), сниженный расход активных материалов (меди – на 2,5 %, электротехнической стали - на 4%), сниженную массу АД и конструктивных материалов на 10 – 15 и 15 – 20 % соответственно.
На Ярославском электромашиностроительном заводе (ЯЭМЗ) в 1999 году началась разработка новой серии асинхронных машин «Российские асинхронные» (РА). Обычно разработка новой серии занимала несколько лет. Коллектив ЯЭМЗ создавал новую серию в течение одного года.
В новой разработанной серии асинхронных машин применена конструкция станины со съёмными лапами, которые фиксируются по четырём направлениям. Применение съёмных лап связано с увеличением трудоёмкости, но и даёт определённые преимущества:
а) в одной конструкции можно объединить несколько исполнений машины (на лапах, фланцевое и на лапах с фланцем);
б) потребитель может заменить повреждённую лапу новой. В конструкции с постоянно прилитыми лапами поломка лапы привела бы к полной замене двигателя;
в) экономятся оборотные средства завода.
При создании новой серии РА особое внимание уделено вопросам унификации. Это связано с тем, что на одной высоте оси вращения количество типоисполнений превышает несколько тысяч. Основным достоинством серии РА является возможность выпуска асинхронных двигателей, удовлетворяющих требованиям государственных стандартов, DIN и SENELEK при максимальной унификации узлов и деталей машины.
В серии РА станины машин с высотой оси вращения от 71 мм до 132 мм включительно - алюминиевые, получаемые экструзией, щиты также алюминиевые.
Внедрение профильной экструзионной станины в серии РА позволило снизить трудоёмкость изготовления, повысить качество и снизить массу двигателя за счёт лучшей теплоотдачи с поверхности станины. Экструзионные станины позволили отказаться от чистовой обработки замков статора, а также уменьшить аксиальную длину станины, так как они нарезаются из заготовки, получаемой с металлургических заводов.
Применение экстразионных станин на ЯЭМЗ ограничивалось двигателями с высотой оси вращения до 132 мм из-за технологических возможностей завода, но такие станины могут выполняться и для машин с большей высотой оси вращения. Основным недостатком экстразионных станин является их более высокая стоимость по сравнению с литыми станинами.
Для машин с высотой оси вращения более 132 мм станина и щиты выполняются чугунными. Все станины имеют горизонтально-вертикальное оребрение, что позволяет улучшить теплоотдачу при снижении массы двигателя и улучшить эстетичность его формы.
Внутренний диаметр сердечника статора D выбран так, что при фиксированном наружном диаметре DH1 оптимизирован весь ряд мощностей для нескольких высот оси вращения. Например, для машин с высотой оси вращения 160 мм и 180 мм (DH1 = 273 мм) при числе полюсов 2р = 6 выбран внутренний диаметр D = 185 мм, то для последующего наружного диаметра 296 мм (высота оси вращения 200 и 225 мм) сохраняется тот же внутренний диаметр 185 мм, но уже при числе полюсов 2р = 4.