4. Специализированные по условиям окружающей среды - двигатели, удовлетворяющие повышенным требованиям в части условий применения. К ним относятся следующие исполнения: тропическое, влагоморозостойкое, химостойкое. Они отличаются от двигателей основного исполнения изоляционными материалами и защитными покрытиями.

На базе серии АИ (ее основного исполнения или модификаций) электропромышленностью выпускаются узкоспециализированные исполнения двигателей, предназначенные для конкретных приводов, например лифтовые, для морского флота (для привода судовых механизмов), для сельского хозяйства, для атомных электростанций.

Таблица 12.4

Ниже приведено краткое описание некоторых модификаций и специализированных исполнений.

Двигатели с фазным ротором изготовляются со степенью защиты IP54 и IP23 на частоты вращения 1500, 1000 и 750 об/мин. Машины со степенью защиты IP54 выполняются по варианту Р при Н= 100... 355 мм и по варианту С при Я= 112... 400 мм. Соответственно машины со степенью защиты IP23 выполняются по варианту Р при Я=200..355 мм, а по варианту С при Я=200...315 мм. Получить в двигателях с фазным ротором такую же мощность, что и в машинах с короткозамкнутым ротором при одинаковой высоте оси вращения, в большинстве случаев невозможно. Двигатели предназначены для работы в режимах S1, S3, S4 и S8 по стандарту СЭВ 1346-78, а также в режиме с регулированием частоты вращения вниз от синхронной частоты включением активного сопротивления в цепь ротора. Климатическое исполнение N, категория размещения 3, выполняется по стандарту СЭВ 458-77.

Номинальные значения основных параметров для двигателей различной мощности указаны в табл. 12.4.

Двигатели с повышенным пусковым моментом выпускаются в диапазоне высот оси вращения 160... 250 мм при синхронных часто-

тах вращения 1500, 1000 и 750 об/мин. По шкале мощности и высоты оси вращения эти двигатели соответствуют основному исполнению серии (двигатели с короткозамкнутым ротором со степенью защиты IP54) и унифицированы с ним по всем конструктивным элементам, главным размерам активной части и размерам пазов статора.

В этих двигателях кратности пускового и минимального моментов в соответствии с рекомендациями МЭК-72 должны быть в 1,5 раза выше, чем в двигателях нормального исполнения, при этом Л1п/Л1ном2 и Л1т1п/Л1ном 1,4. Кратность максимального момента Л1тах/Л1ном должна быть такой же, как и для двигателей нормального исполнения, но не менее 1,9.

Повышение пускового момента достигается путем увеличения магнитного потока в среднем на 10% по сравнению с базовыми машинами основного исполнения (без увеличения длины сердечника) и применения ротора с двойной клеткой. КПД этих машин соответствует КПД двигателей основного исполнения, а коэффициент мощности ниже на 0,01 ...0,03 при 2р=4 и на 0,03 ...0,07 при 2р=6 и 2р-8 в результате более высоких индукций в магнитопроводе.

Двигатели с повышенным скольжением предназначены для привода рабочих механизмов с переменным режимом нагрузки, требующих во время работы больших кратковременных вращающихся моментов. Для создания таких моментов двигатель должен иметь большое скольжение, а для более равномерной его загрузки рабочий механизм обычно снабжают маховиком. Во время работы значительную часть необходимого вращающего момента рабочий механизм берет от маховика, а во время перерыва между двумя последовательными высокими нагрузками приводной двигатель совершает разгон маховика (заряжает энергией маховик до достижения им частоты вращения, соответствующей приблизительно синхронной частоте вращения двигателя).

Двигатели с повышенным скольжением выпускаются в диапазоне высот оси вращения 71...280 мм при синхронных частотах вращения 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин. Они рассчитаны для работы в повторно-кратковременном режиме S3 при продолжительности включения (ПВ) 15, 25, 40 и 60%. Номинальные мощности двигателей относятся к ПВ=40%- Мощность двигателей в режимах S3 и S6, отличных от указанного, ориентировочно можно определить умножая номинальную мощность на коэффициенты fep, приведенные в табл. 12.5.

Двигатели также могут работать в длительном режиме S1; при этом мощность составляет около 0,8 номинальной мощности.

Скольжение двигателей при номинальной мощности составляет 0,05... 0,14; критическое скольжение - не менее 0,3. Двигатели спроектированы на базе основного исполнения со степенью защиты IP54 и унифицированы с ним по всем активным и конструктивным элементам, за исключением ротора.

Пусковые свойства двигателей с повышенным скольжением приведены в табл. 12.6.

С целью увеличения активного сопротивления беличьей клетки роторы заливают алюминиевым сплавом АК-10 или АКМТ повышенного сопротивления. В некоторых двигателях беличью клетку

Таблица 12.5

изготовляют из чистого алюминия, а сечение ее стержней уменьшают по сравнению с базовыми двигателями так, чтобы критическое скольжение увеличилось до необходимого значения. В двигателях малой мощности сечение пазов ротора оставлено неизменным, а магнитный поток увеличен в среднем на 10%.

Таблица 12.6

Многоскоростные двигатели выпускаются с высотами оси вращения Я=65... 355 мм. Они выполнены на базе двигателей основного исполнения со степенью защиты IP54. Эти двигатели отличаются от машин основного исполнения главным образом выполнением обмотки статора. Двухскоростные двигатели имеют соотношение синхронных частот вращения 1500/3000, 750/1500, 1000/1500 и 500/1000; трехскоростные- 1000/1500/3000; 750/1500/3000; 750/ 1000/1500; четырехскоростные -750/1000/1500/3000 и 500/750/ 1000/1500. Все конструктивные элементы, а также сердечники статора и ротора этих двигателей приняты такими же, как и для двигателей основного исполнения соответствующих габаритов: для машин с соотношением числа полюсов 4:2, 6:4:2 и 8:4:2 - как у четырехполюсных двигателей; с соотношением числа полюсов 6:4, 8:6:4 и 12:8:4 - как у шестиполюсных двигателей; с соотношением числа полюсов 8:4 -как у восьмиполюсных двигателей.

В двигателях с Я= 160 ...250 мм на роторе используют двойную беличью клетку, унифицированную с клеткой двигателей с повышенным пусковым моментом. Двухскоростные двигатели с соотношением числа полюсов 4 : 2, 8: 4 и 12:6 имеют одну полюснопере-ключаемую обмотку статора, которая соединяется в треугольник на низшей частоте вращения и в двойную звезду на высшей (схема Даландера). Двухскоростные двигатели с соотношением числа полюсов 6:4 и 8:6 имеют одну обмотку статора с переключением числа полюсов по принципу амплитудно-фазной модуляции. Такую обмотку можно выполнить при числе полюсов статора 36; 54 и 72. В машинах с вентиляторной характеристикой фазы обмотки статора соединяют в звезду при низшей частоте вращения и в двойную звезду - при высшей.

Трехскоростные двигатели имеют две независимые обмотки, в одной из которых число полюсов переключается по схеме Даландера. В четырехскоростных двигателях также применяют две независимые обмотки, переключаемые каждая по схеме Даландера.

Частотно-регулируемые двигатели предусмотрены в двух исполнениях. Первое предназначено для работы в диапазоне изменения частоты вращения 1 : 3,75; второе - 1 : 22,5. Такое разделение обусловлено тем, что часть регулируемых двигателей работает в ограниченном диапазоне частот вращения и может изготовляться с максимальным использованием узлов и деталей двигателей общего назначения, на том же оборудовании. Двигатели с широким диапазоном регулирования должны иметь увеличенный воздушный зазор и специальные штампы статора.

Двигатели первого исполнения могут работать в диапазоне регулирования частоты вращения вниз от номинальной 2,5: 1 и вверх от номинальной 1 : 1,5. Частота тока при этом должна изменяться соответственно в диапазонах 60... 24 и 60... 90 Гц. Двигатели второго исполнения могут работать в диапазоне регулирования частоты вращения вниз от номинальной 15: 1 и вверх от номинальной 1: 1,5; при этом частота тока должна изменяться соответственно в диапазонах 60... 5 и 60... 90.

Закон изменения вращающего момента и напряжения в указанных диапазонах приведен в табл. 6.3.

Двигатели обоих исполнений выполняются на 14 высотах оси вращения от 71 до 355 мм. Ряд мощностей соответствует ряду мощностей двигателей общего применения от 0,37 до 400 кВт. Двигатели с Я=71 ..250 мм имеют 2, 4 и 6 полюсов; с Я=280...355 мм - 4, 6 и 8 полюсов, степень защиты IP54.

Двигатели предназначены для продолжительного режима работы S1 во всем диапазоне регулирования. Номинальная частота тока 60 Гц. Номинальное фазное напряжение (сумма первой и высших гармонических) равно 220 В для двигателей мощностью 0,37... ПО кВт и 380 В для двигателей мощностью 132... 400 кВт. При этом предельный коэффициент искажения синусоидальной кривой напряжения составляет 30%.

Двигатели с диапазоном регулирования частоты вращения в пределах 1 :3,75 всех мощностей выполняются с самовентиляцией, а с диапазоном 1 : 22,5 с высотами оси вращения 132 ...355 мм - с независимой вентиляцией. Конструкция двигателей предусматривает возможность крепления датчика скорости на валу.

При разработке частотно-регулируемых двигателей удается получить в заданном габарите ту же мощность, что и у двигателей общего назначения, поскольку при разработке двигателей исключаются весьма жесткие требования к величинам пускового и минимального моментов, пускового тока, а также требования учета колебания напряжения сети.

Относительные значения максимального момента к номинальному Мщах/Лном при максимальной частоте тока 90 Гц -не менее 1,3; при номинальной частоте 60 Гц - не менее 2,0. Относительные значения пускового момента к номинальному Мп/Л1ном при минимальной частоте тока не менее 1,25; пускового тока к номинальному /п ном -не более 2; минимального момента к номинальному MminJMaoM двигателей первого исполнения - не менее 0,8.

Двигатели со встроенным электромагнитным тормозом выпускаются на базе двигателей основного исполнения или двигателей с повышенным скольжением в диапазоне высот вращения Я=56.. 160 мм. Тормозное устройство (рис. 12.1), состоящее из электромагнита, нажимного диска фрикционных элементов и пружин, смонтировано на конце вала со стороны вентилятора и закрыто общим с ним кожухом. Тормозные элементы выполнены из металлокерамики или материалов на основе асбокаучуковой композиции. При включении двигателя одновременно подается напряжение на катушку электромагнита, его якорь притягивается к ярму и, сжимая пружины, освобождает нажимный диск, вследствие чего двигатель растормаживается. При отключении двигателя от сети прекращается протекание тока по катушке электромагнита и его якорь под действием пружин прижимает нажимный диск к тормозным элементам, обеспечивая создание на валу тормозного момента. Охлаждение тормозного устройства осуществляется вентилятором двигателя, протягивающим охлаждающий воздух через тормозную систему.

Рис. 12.1. Тормозная система двигателя:

/ - вентилятор; 2 - тормозной элемент; 3 - якорь электромагнита, 4 - ярмо, 5 -катушка. £ -нажимный диск

Двигатели рассчитаны на повторно-кратковременный режим S4 с частыми пусками под нагрузкой (в зависимости от числа полюсов и режима работы в пределах 120... 1500 пусков в час) при ПВ = = 40%. Тормозное устройство обеспечивает тормозной момент не менее (1,75.. 2)Л1ном.

Время торможения составляет не более 40... 100 мс, время рас-тормаживания - не более 100... 200 мс. Мощность, потребляемая тормозным устройством в установившемся режиме, не превышает 0,5% от мощности, потребляемой электродвигателем. Энергетические показатели и пусковые характеристики рассматриваемых двигателей не более чем на 1... 1,5% хуже, чем у двигателей серии АИ основного исполнения. Питание тормозного магнита осуществляется от сети через специальное устройство; для обеспечения быстрого растормаживания при пуске применена форсировка тормозного магнита. Тормозное устройство обладает высокой надежностью и долговечностью. Оно обеспечивает 1-2 млн. срабатываний при вероятности безотказной работы 0,95.

Двигатели с встроенной температурной защитой снабжены устройством, которое отключает двигатель при любых аварийных тепловых режимах: заклинивании вращающихся частей приводимого механизма или разрушении подшипников двигателя (в этом случае возникает ток короткого замыкания), работе двигателя на двух фазах, длительной работе двигателя с перегрузкой, значительном снижении напряжения сети, а также в тех случаях, когда перегрев двигателя связан с ухудшением условий охлаждения или повышением сверх нормы температуры окружающей среды. Действие температурной защиты основано на принципе контроля температуры обмотки статора. Для этой цели в обмотку статора встроены температурные датчики, выполненные в виде проводниковых терморезисторов (позисторов), которые при недопустимом повышении температуры обмоток подают сигнал на отключение двигателя от сети. Эту операцию осуществляет защитное устройство, смонтированное в аппаратуре управления двигателем.

На основании проведенных исследований установлено, что наи более нагретыми участками обмотки статора при работе двигателей в продолжительном, повторно-кратковременном и аварийных режимах, а также при перегрузках по току до 100% являются лобовые части. Поэтому позисторы устанавливают в лобовой части со стороны свободного конца вала -по одному в каждую фазу. Все три позистора соединены последовательно, а начало и конец этой цепи выведены в коробку выводов.

Однофазные двигатели основного исполнения выпускаются в виде трех рядов типоразмеров: ряд £ - с рабочим конденсатором; ряд U - C пусковым конденсатором и ряд Г -с пусковым и рабочим конденсатором. Кроме того, изготовляют двигатели с вспомогательной обмоткой, имеющей повышенное сопротивление (обозначение R), а также с рабочим конденсатором и ротором с повышенным сопротивлением (обозначение ER). Двигатели имеют короткозам-