2020-05-25
502
Почти все электрические машины имеют вращательное движение, причем вращается одна часть машины – ротор.
Независимо от рода питания (постоянного или переменного тока) электрические машины можно разделить на явно- и неявнополюсные. К неявнополюсным машинам относятся асинхронные машины и быстроходные синхронные машины (турбогенераторы и турбодвигатели). Явно выраженные полюсы располагают либо на роторе (синхронные машины), либо на статоре (машины постоянного тока). В специальных случаях машины постоянного тока могут быть с вращающимися обмотками возбуждения, а синхронные машины – с неподвижными. Такие машины принято называть обращенными.
За 100 лет промышленного применения электрических машин их конструкция претерпела значительные изменения. На рис. (1.3 
) дана одна из первых конструкций машины постоянного тока, сконструированной З. Граммом и изготовленной фирмой «Альянс» в середине семидесятых годов ХIХ века. В этой машине на станине 1 укреплены электромагниты 2 с полюсными наконечниками 3, между которыми вращается якорь 4. Щетки скользят по коллектору 5.
Рис. 1.3. Машина постоянного тока:
а — фирма «Альянс»
На рис.(1.3 
) представлен общий вид машины постоянного тока серии ПН, которая выпускалась в СССР после Отечественной войны. На рис.(1.3 
) дана конструкция машины серии 2П, которая выпускалась в начале 70-х годов ХХ в.
Рис. 1.3. Машины постоянного тока:
б — серии ПН; в — серии 2П
Конструкция машины новой серии 4П показана на рис. (1.3 
). Эта унифицированная конструкция, имеющая ряд деталей, заимствованных от серии асинхронных машин 4А, выпускается с середины 80-х годов ХХ в.
Рис. 1.3. Машина постоянного тока:
г — серии 4П
Условия, в которых работают электрические машины, классифицируют по ряду признаков (направление оси вала, чистота окружающего воздуха, его температура, влажность и т.п.), в зависимости от которых выпускают машины различных конструктивных исполнений.
При эксплуатации электрических машин возникает необходимость устанавливать их не только в горизонтальном, но и в вертикальном положениях. В зависимости от способа крепления, направления оси вала и конструкции подшипниковых узлов конструктивные исполнения машин по способу монтажа делят на девять конструктивных групп (ГОСТ 2479), каждая из которых подразделяется, в свою очередь, на несколько форм исполнения. Условное обозначение содержит буквы латинского алфавита IМ и четыре цифры. Первая цифра определяет группу конструктивного исполнения (от 1 до 9), вторая и третья – способ монтажа и направление конца вала, четвертая – исполнение конца вала (от 0 до 8).
Структура условного обозначения конструктивного исполнения электрических машин по способу монтажа:
IM 
Группы конструктивных исполнений:
1 – на лапах с подшипниковыми щитами (с пристроенным редуктором);
2 – на лапах с подшипниковыми щитами, с фланцем на подшипниковом щите (или щитах);
3 – без лап, с подшипниковыми щитами, с фланцем на одном подшипниковом щите (или щитах), с цокольным фланцем;
4 – без лап с подшипниковыми щитами, с фланцем на станине;
5 - без подшипниковых щитов;
6 – на лапах с подшипниковыми щитами и стояковыми подшипниками;
7 – на лапах со стояковыми подшипниками (без щитов);
8 – с вертикальным валом, кроме групп от IМ1 до IМ4;
9 – специального исполнения по способу монтажа.
Исполнения концов вала (концом вала называется его часть, выступающая за подшипник):
0 – без конца вала;
1 – с одним цилиндрическим;
2 – с двумя цилиндрическими;
3 – с одним коническим;
4 – с двумя коническими;
5 – с одним фланцевым;
6 – с двумя фланцевыми;
7 – с фланцевым со стороны привода и цилиндрическим на противоположной стороне;
8 – все прочие исполнения концов вала.
Примеры условного обозначения форм конструктивного исполнения электрических машин приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1.
П римеры условного обозначения форм конструктивного исполнения электрических машин
| Группа исполнения | Конструктивное исполнение | Обозначение |
| IM1 Машины на лапах с подшипниковыми щитами | С двумя подшипниковыми щитами, на лапах, вал горизонтальный с цилиндрическим концом | IM 1001 
|
| То же, вал вертикальный с цилиндрическим концом, направленным вниз | IM 1011 
| |
|
IM2 Машины на лапах с подшипниковыми щитами, с фланцем на подшипниковом щите (или щитах) | На лапах, с фланцем на одном подшипниковом щите, доступным с обратной стороны, вал горизонтальный с цилиндрическим концом | IM 2001 
|
| На лапах, с фланцем на одном подшипниковом щите, недоступным с обратной стороны, вал вертикальный с цилиндрическим концом, направленным вверх | IM 2131 
| |
| IM3 Машины без лап, с подшипниковыми щитами, с фланцем на одном подшипниковом щите (или щитах) | С двумя подшипниковыми щитами, с фланцем на стороне D, доступным с обратной стороны, вал горизонтальный с цилиндрическим концом | IM 3001 
|
| С двумя подшипниковыми щитами, с фланцами, доступными с обратной стороны на обоих подшипниковых щитах, вал вертикальный с цилиндрическим концом | IM 3912 
| |
| IM4 Машины без лап с фланцем на станине | С двумя подшипниковыми щитами, с фланцем на стороне D, доступным с обратной стороны, вал горизонтальный с цилиндрическим концом | IM 4001 
|
| С одним подшипниковым щитом, с фланцем на стороне N, доступным с обратной стороны, вал вертикальный с цилиндрическим концом, направленным вверх | IM 4731 
| |
| IM5 Машины без подшипниковых щитов | Без станины с ротором и горизонтальным валом с цилиндрическим концом | IM 5001 
|
| Со станиной на лапах, с ротором, без вала | IM 5410 
| |
| IM6 Машины с подшипниковыми щитами и стояковыми подшипниками | На лапах с двумя подшипниковыми щитами, с одним стояковым подшипником на стороне D, без фундаментальной плиты | IM 6000 
|
| Со станиной на лапах, с фундаментальной плитой, с одним стояковым подшипником на стороне N, c одним подшипниковым щитом | IM 6211 
| |
| IM7 Машины со стояковыми подшипниками (без подшипниковых щитов) | Без фундаментальной или опорной плиты, станина на лапах, с одним стояковым подшипником | IM 7001 
|
| С фундаментальной плитой на приподнятых лапах, с двумя стояковыми подшипниками | IM 7610 
| |
| IM8 Машины с вертикальным валом, кроме машин групп от IM1 до IM4
| С подпятником и направляющим подшипником, расположенными под ротором, с валом, без маховика | IM 8201 
|
| С подпятником и направляющим подшипником, расположенными под ротором, с валом, без маховика | IM 8411 
| |
| IM9 Машины специального исполнения по способу монтажа
| Встраиваемое исполнение с цилиндрической станиной (или без станины), с двумя подшипниковыми щитами, вал горизонтальный с цилиндрическим концом | IM 90001 
|
| С двумя подшипниковыми щитами на лапах в горизонтальной плоскости, вал вертикальный с цилиндрическим концом | IM 9631 
|
Примечание: Под стороной вала D понимается сторона, обращенная к приводному механизму для двигателей, а для генераторов – сторона, обращенная к турбине или дизелю. При двух концах вала D – сторона вала с концом большего размера, а при равных диаметрах для машин на лапах с коробкой выводов, расположенных не сверху, - сторона, с которой коробка выводов видна справа. N – сторона вала, противоположная D.
Электрические машины эксплуатируются в различных климатических условиях, различной влажности, температуре окружающего воздуха, давлении (различной высоте над уровнем моря), в атмосфере, содержащей те или иные коррозионно-активные элементы, и при других условиях, существенно отличающихся от нормальных. В нашей стране за нормальные условия принимают температуру окружающей среды (+25 ± 10)0С, относительную влажность воздуха 35…80% и атмосферное давление 84…106 кПа. Чем более отличны условия, в которых эксплуатируется машина, от нормальных, тем значительнее отличается конструкция ее корпуса, обмоток, различных уплотнений и изоляции от принятых в машинах общего назначения. ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-89Е классифицируют макроклиматические районы и места установки машин в зависимости от факторов, влияющих на условия эксплуатации электрических машин, и определяют обозначения машин, предназначенных для работы в тех или иных условиях (табл. 1.2).
ТАБЛИЦА 1.2
Условное обозначение
| Исполнение | Обозначение |
| Электрические машины, предназначенные для эксплуатации на суше, реках, озерах для макроклиматических районов: с умеренным климатом | У |
| с холодным климатом | ХЛ |
| с влажным тропическим климатом | ТВ |
| с сухим тропическим климатом | ТС |
| как с сухим, так и с влажным тропическим климатом | Т |
| для всех макроклиматических районов на суше (общеклиматическое исполнение) | О |
| Электрические машины, предназначенные для установки на морских судах для макроклиматических районов: с умеренно холодным морским климатом | М |
| с тропическим морским климатом для судов каботажного плавания или иных, предназначенных для плавания только в тропической зоне | ТМ |
| для неограниченного района плавания | ОМ |
| Электрические машины, предназначенные для всех макроклиматических районов на суше и на море | В |
Категория размещения электрических машин обозначается цифрой (от 1 до 5), следующей за буквенным обозначением климатического исполнения.
Машины, которые можно эксплуатировать на открытом воздухе обозначаются цифрой 1, в закрытом помещении, где температура и влажность воздуха несущественно отличаются от колебаний наружного воздуха, — 2, если машины рассчитаны на работу в закрытых помещениях, в которых колебания температуры и влажности, а также воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе, — 3; в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями, например в закрытых отапливаемых помещениях, — 4; в помещениях с повышенной влажностью, в которых возможно длительное наличие воды и происходит частая конденсация влаги на стенах и потолке, например в неотапливаемых и невентилируемых подземных помещениях, —5.
Обозначение ХЛ1 означает, что машина может работать в районах с холодным климатом при установке на открытом воздухе. Двигатели общего назначения, к которым не предъявляют каких-либо дополнительных требований, имеют исполнение У3 или У4, т. е. они могут работать в районах с умеренным климатом в закрытых помещениях категории 3 или 4.
Существуют исполнения по степени защиты от попадания внутрь машины твердых посторонних тел и воды и от соприкосновения обслуживающего персонала с токоведущими и вращающимися частями, находящимися внутри машины. Этот вид исполнения обычно называют исполнением по степени защиты. ГОСТ 14254—80 устанавливает буквенно-цифровое обозначение исполнения, состоящее из латинских букв IP и двух цифр. Первая цифра (от 0 до 6) характеризует степень защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, находящимися внутри машины, а также степень защиты самой машины от попадания в нее твердых посторонних тел; вторая цифра (от 0 до 8) — степень защиты машины от проникновения в нее воды
ТАБЛИЦА 1.3
