Конструкции двигателей серии 4А

 

Отрезок серии двигателей с короткозамкнутым ротором закрытого обдуваемого исполнения с высотами оси вращения от 160 до 250 мм охватывает диапазон мощностей от 15 до 90 кВт (в четырехполюсном исполнении). На рис. 1.1 показана конструкция одной из таких машин. Станина 1 и торцевые щиты 2 отлиты из чугуна. Наружный вентилятор 3 крепится на выступающем конце вала 4. Вентилятор закрыт кожухом из листовой стали 5. На станине укреплена коробка выводов 6. При установке она может быть повернута в удобном для подводки питающего кабеля направлении.

Сердечник статора 7 выполнен из листов электротехнической стали 2013 и после опрессовки скреплен скобами 8. Сердечник закреплен в станине стопорными винтами 9, предохраняющими его от проворачивания. Пазы сердечника — полузакрытые. Обмотка 10 — всыпная из круглого обмоточного провода марки ПЭТ-155 или ПЕТ-155М. Сердечник ротора 11 выполняется из той же стали, что и статор, и в спрессованном состоянии заливается алюминием. Одновременно с заливкой пазов отливаются замыкающие кольца 12 и вентиляционные лопатки. На замыкающих кольцах с обоих торцов ротора крепятся балансировочные грузы 13.

Сердечник ротора в машинах с высотой оси вращения h <255 мм крепится на валу горячей посадкой. При больших h для крепления применяют шпонки. Вал ротора выполнен из стали 45. Вентилятор — литой из алюминия на стальной втулке 14, которая служит для крепления вентилятора на валу.

Подшипниковые щиты крепятся к станине при помощи болтов 15. В центре щита имеются отверстия, расточенные под посадку наружных обойм подшипников 16 и 17. Каждый из подшипников закрыт с обеих сторон подшипниковыми крышками 18 и 19, препятствующими вытеканию смазки при работе машины. Подшипниковые крышки имеют развитые поверхности прилегания к валу с лабиринтными уплотнениями.

В двигателях меньшей мощности устанавливаются два шариковых подшипника. При большей мощности со стороны выводного конца устанавливают роликовый подшипник, а с противоположной стороны — шариковый.

 

Рис. 1.1 Конструкция асинхронного двигателя серии 4А со степенью защиты IP44, h =160 мм.

 

Рис. 1.2 Асинхронный двигатель серии 4А со степенью защиты IP23, h =180 мм.

а - общий вид; б - продольный и поперечный разрезы.

Станина крепится к фундаменту с помощью лап, имеющих отверстия под крепежные болты. Сверху станина имеет прилив с резьбовым отверстием, в которое ввинчивается рым-болт 20 для подъема двигателя при монтаже.

На лапах выполнены отверстия с резьбой, в которые ввинчиваются болты 21 для подсоединения шин заземления.

Пазы роторов двигателей отрезка серии с высотой оси вращения 160—250 мм — закрытые грушевидные, а в двухполюсных двигателях с h =250 мм — закрытые лопаточные.

Двигатели защищенного исполнения этого отрезка серии (рис. 1.2) отличаются от рассмотренных выше конструкцией станины 1, подшипниковых щитов 2 и наличием диффузоров 3. Наружный вентилятор в них отсутствует. Охлаждающий воздух под действием вентиляционных лопаток на замыкающих кольцах ротора засасывается в жалюзи 4, расположенные на подшипниковых щитах, омывает лобовые части обмотки 5 и ярмо сердечника статора 6 и выбрасывается в выходные отверстия станины 7. Диффузоры служат для разделения областей с пониженным давлением (перед вентиляционными лопатками) и с повышенным давлением (выше вентиляционных лопаток).

Двигатели отрезка серии с высотами оси вращения 280, 315 и 355 мм имеют существенные конструктивные отличия от рассмотренных выше.

На рис. 1.3 показана конструкция короткозамкнутого двигателя в закрытом обдуваемом исполнении. Сердечник статора 1 шихтуется и опрессовывается непосредственно в станине между двумя нажимными шайбами 2, после чего закрепляется кольцевыми шпонками 3. Усилие от нажимных шайб передается на листы сердечника через нажимные пальцы 4, чем достигается равномерное распределение давления на всю торцевую поверхность, включая зубцы сердечника.

 

 

Обмотка статора 5 этих двигателей выполнена из прямоугольного провода и укладывается в полуоткрытые пазы (см. рис. 1.9, б). Лобовые части обмотки закреплены с помощью дистанционных прокладок и бандажных колец 6.

В рассматриваемых двигателях ротор 7 выполнен продувным, т. е. по его аксиальным каналам проходит наружный воздух, обеспечивая значительно более интенсивное охлаждение, чем в машинах обычных исполнений. Для того чтобы воздух не проникал к обмоткам машины, в аксиальные отверстия ротора вставлены трубки 8, вторые концы которых закреплены в отверстиях дисков 9, насаженных на вал ротора 10. Наружный воздух прогоняется через аксиальные каналы ротора тем же вентилятором 11, который служит и для обдува наружной поверхности двигателя. Торцевые щиты 12 имеют жалюзи 13 для прохода воздуха к трубкам и выхода его наружу. Для предотвращения возможности проникновения наружного воздуха, продуваемого через ротор, внутрь машины предусмотрены направляющие кольца 14, на поверхности соприкосновения которых с вращающимися дисками 9 выполнены уплотнения.

Сердечник ротора крепится на валу с помощью шпонки 15. Место посадки сердечника на вал фиксируется буртиком вала и упорным кольцом 16.

Коробка выводов 17 расположена сбоку станины. Масленка 18, соединенная трубой маслопровода 19 с подшипниковым узлом, позволяет производить смазку подшипника 20, не снимая кожуха 21 наружного вентилятора.

В остальном конструкция закрытых обдуваемых двигателей второго отрезка серии аналогична рассмотренной выше конструкции двигателя меньшей мощности такого же исполнения (см. рис. 1.1).

Двигатели защищенного исполнения с короткозамкнутыми и фазными роторами с высотами оси вращения 280—355 мм по конструкции корпуса отличны от описанных выше двигателей.

На рис. 1.4 показан двигатель с короткозамкнутым ротором.

 

Рис. 1.4 Асинхронный двигатель серии 4А со степенью защиты IP23 с короткозамкнутым ротором (4АН315М4У3), h =315 мм.

 

Отказ от цельной станины существенно уменьшил общую массу двигателей, а выполнение корпуса в виде параллелограмма вместо традиционной для электрических машин цилиндрической формы позволил улучшить условия охлаждения двигателей без увеличения их габаритных размеров.

 

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ. ВЫБОР БАЗОВОЙ КОНСТРУКЦИИ

 

Техническое задание на учебное проектирование асинхронного двигателя содержит номинальные данные проектируемой машины, указания о режиме ее работы, конструктивной форме исполнения, степени защиты от воздействия окружающей среды, системе охлаждения. В отношении требований, не оговоренных в задании, спроектированная машина должна удовлетворять соответствующим ГОСТ.

Проектирование новой машины начинают с выбора базовой модели. При проектировании асинхронных двигателей общего назначения малой и средней мощности (до 400 кВт) в качестве базовой модели следует выбирать конструкцию двигателей серии 4А предусмотренного в техническом задании исполнения.

Требования к пусковым характеристикам машин с короткозамкнутым ротором следует обязательно учитывать при выборе конфигурации пазов ротора. Так, узкие и глубокие пазы с сужающейся верхней частью обеспечивают большое увеличение расчетного активного сопротивления ротора при пуске и большие пусковые моменты, но одновременно при таких пазах возрастает индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора и уменьшаются перегрузочная способность двигателя и коэффициент мощности при номинальном режиме.

Перед началом расчета следует детально изучить конструкцию базового двигателя, критически оценить принятые в ней соотношения размеров, уровни электромагнитных нагрузок и другие данные и лишь после этого приступить к расчету.