Электрические машины, как и любые другие проектируемые изделия, должны удовлетворять целому комплексу требований, так как только в этом случае они будут успешно выполнять функции, для которых они предназначены. Поэтому прежде чем приступить к проектированию электрической машины, необходимо конкретизировать требования, которым она должна удовлетворять.

Современный уровень развития электромашиностроения характеризуется большим разнообразием электрических машин, различающихся конструкцией, рабочими характеристиками, способностью выдерживать воздействие внешних факторов (температуры, влажности) и т. п. Поэтому требования, предъявляемые к этим машинам, также весьма разнообразны. Весь комплекс этих требований разделяют на два вида - технические и экономические.

Технические требования можно обобщить и сформулировать следующим образом: электрическая машина должна надежно работать в условиях, для которых она предназначена, в течение срока не менее указанного в технических условиях (ТУ), развивая при этом требуемую мощность при установленных напряжении, частоте вращения, КПД и других параметрах, указанных в паспорте машины;при этом машина должна быть удобной и безопасной в эксплуатации.

Однако приведенная формулировка технических требований не содержит конкретных сведений о допускаемых отклонениях параметров машины от номинальных, о допускаемых значениях температуры окружающей среды и влажности, а также целый ряд других конкретных сведений, без знания которых проектирование электрической машины невозможно.

Необходимые технические требования к проектируемой электрической машине изложены в соответствующих ГОСТ. Например, ГОСТ 183-74 Машины электрические вращающиеся определяет общие технические требования ко всем вращающимся электрическим машинам (кроме машин для бортовых систем подвижных средств транспорта). Эти общие технические требования дополняются техническими требованиями других ГОСТ, определяемыми в-зависимости от назначения проектируемой машины (электродвигатель, генератор или преобразователь), ее мощности, напряжения и

т, п. Кроме того, отдельные отрасли народного хозяйства предъявляют к электрическим машинам некоторые дополнительные технические требования. Эти требования обычно регламентируются отраслевыми нормалями или стандартами, ТУ. Возможны также и совершенно индивидуальные требования, вытекающие из конкретных условий эксплуатации проектируемой машины.

Экономические требования к проектируемой машине в конечном итоге сводятся к тому, чтобы процесс преобразования энергии с применением новой (проектируемой) электрической машины давал большую экономию общественного труда, чем это было при применении старой машины. При этом имеется в виду экономия и в сфе-

)е эксплуатации электрической машины, и в сфере ее производства.

Тоэтому экономические требования к проектируемой машине определяются, с одной стороны, эксплуатационными свойствами электрической машины, а с другой,- технологичностью ее конструкции и стоимостью примененных в ней материалов.

Эксплуатационные свойства электрической машины определяются удобством ее монтажа и простотой управления, энергетическими показателями (КПД, созф!), возможностью ремонта и другими свойствами, характеризующими экономичность машины в процессе ее эксплуатации.

Значительные резервы для удовлетворения экономических требований к проектируемой машине заложены в создании технологичной конструкции машины. Конструкция машины считается технологичной, если она, полностью удовлетворяя техническим требованиям и обеспечивая необходимые эксплуатационные свойства, позволяет fipHMCHHTb при ее изготовлении высокопроизводительные технологические процессы при минимальных затратах рабочей силы и рациональном использовании оборудования и материалов.

При этом следует учитывать некоторые факторы, влияющие на технологичность конструкции электрической машины, например масштаб производства, определяющий целесообразность применения тех или иных методов обработки (например, конструкция машины, технологичная в условиях единичного прозводства, может оказаться нетехнологичной при серийном изготовлении).

К основным способам повышения технологичности конструкции машины относят: сокращение числа деталей машины без усложнения их конструкции; максимальную унификацию деталей и сборочных едийиц проектируемых машин; соответствие выбранной точности изготовления и качества обработки поверхности техническим требованиям, предъявляемым к машине; сокращение количества отверстий, резьб, фасок и других конструктивных элементов; широкое внедрение деталей, изготавливаемых из заменителей дорогих и дефицитных материалов, например из пластмасс.

Непрерывная связь конструкции машины и технологии ее изготовления обязывает конструкторов электрических машин уделять серьезное внимание тщательной проработке технологичности каждой сборочной единицы, каждой детали. При этом конструктор дол-

жен учитывать существующий уровень производства и реальную возможность его усовершенствования, для того чтобы весь комплекс необходимых технологических усовершенствований можно было осуществить в течение срока освоения новой электрической машины.

Формулируя технические и экономические требования для проектируемой электрической машины, необ.ходимо помнить, что новая машина по своим технико-экономическим показателям (КПД, габариты, удельная материалоемкость, стоимость и т. д.) должна быть лучше выпускаемых в настоящее время электрических машин. При этом в качестве объекта для сравнения следует выбирать лучшие из имеющихся в отечественной и зарубежной практике аналогов.

1.2. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Стандартизация основных параметров электрических машин: номинальной мощности, номинального напряжения, номинальной частоты вращения, высоты оси вращения, установочных и присоединительных размеров - создает определенные удобства и выгоду как при проектировании и изготовлении электрических машин, так и при комплектовании этими машинами энергетических установок и устройств электропривода. Стандартизация указанных параметров позволяет избежать неоправданного увеличения типоразмеров электрических машин. Кроме того, такая стандартизация необходима для международной торговли электрическими машинами и различным оборудованием, на котором эти машины устанавливаются.

Для электрических машин мощностью до 1000 кВт ГОСТ 12139-74 установлен следующий ряд номинальных мощностей, кВт:

0,06 0,09 0,12

0,18 0,25 , 0,37

0,55 0,75

1,5 2,2 3,0

4,0 5,5 7,5

11 15

18,5

30 37

45 90 160 315 630 55 ПО 200 400 800 75 132 . 250 500 1000

Номинальные напряжения питающих сетей переменного и постоянного тока до 1000 В определяет ГОСТ 21128-75, а сетей переменного тока свыше 1000 В-ГОСТ 721-77.

Номинальные напряжения. В, .для электрических машин (до 1000 В) приведены в табл. 1.1.

В настоящее время установлена определенная экономически обоснованная связь между номинальной мощностью и напряжением для двигателей напряжением до 1000 В:

для асинхронных двигателей

Мощность, кВт Напряжение, В

0,06-0,37 220, 380

0,55-11 220, 380, 660

15-110 220/380, 380/660

ДЛЯ двигателей постоянного тока

Мощность, кВт . .0,12-0,55 0,12-315 22-800 Напряжение. В . Ио 220 440

132-400 380/660

400-1000 . 500-1000 600 750

Примечание. Для трехфазного тока указаны линейные напряжения.

Асинхронные двигатели мощностью до 200 кВт и выше могут изготавливаться на напряжение 6000 В, а мощностью 630 кВт и выше - 10 000 В.

Номинальные частоты вращения электрических машин определены ГОСТ 10683-73.

За высоту оси вращения h электрической машины принимается расстояние от оси вращения вала до опорной плоскости лап (рис.

1.1). Высоты осей вращения электрических машин согласно ГОСТ 13267-73 должны соответствовать следующему ряду: 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355,400, 450,500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000 мм.

Установочные и присоединительные размеры электрических машин должны соответствовать ГОСТ 18709-73, ГОСТ 20839-75 и др.

При проектировании электрических машин следует руководствоваться увязкой установочных размеров с номинальными мощностями и частотами вращения, принятой в современных сериях электрических машин. Такая увязка для асинхронных двигателей единой серии 4А приведена в § 8.1, а для машин постоянного тока серии 2П -в§ 10.1.

Рис. 1.1. Высота оси вращения электри ческих машин

1.3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ ИСПОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Конструктивные формы исполнения электрических машин определяются в основном тремя факторами; степенью защиты, способом охлаждения и способом монтажа.

Условное обозначение степени защиты IP - начальные буквы английских слов International protektion, например IP И. Первая цифра обозначает степень защиты персонала от соприкосновения

2 - :

4 - :

с токоведущими и вращающимися частями и от попадания внутрь машины твердых тел, вторая цифра обозначает степень защиты от проникновения воды внутрь машины. Для электрических машин напряжением до 1000 В установлено шесть степеней защиты, обозначаемых следующим образом: О - отсутствует защита;

защита от случайного соприкосновения большого участка человеческого тела с токоведущими и вращающимися частями; отсутствует защита от преднамеренного соприкосновения; имеется защита от попадания внутрь твердых тел диаметром не менее 52,5 мм;

защита от соприкосновения пальцев человека с токоведущими и вращающимися частями и защита от попадания внутрь машины твердых тел диаметром не менее 12,5 мм;

защита от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями инструмента, проволоки и других предметов, толщина которых превышает 2,5 мм; защита от попадания ваутрь машины твердых тел диаметром не менее 2,5 мм;

защита от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частными предметов толщиной более 1 мм и защита от попаданиявнутрь машины твердых тел толщиной не менее 1 мм;

полная защита от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями и полная защита от вредных отложений пыли внутри машины. Для этих же машин существует девять степеней защиты от проникания воды внутрь машины:

0 - защита отсутствует;

1 - защита от капель сконденсировавшейся воды, падающих

вертикально;

2 - защита от капель воды, падающих под углом не более 15°

к вертикали;

3 - защита от дождя, падающего под углом не более 60° к вер-

тикали;

4 - защита от брызг воды любого направления;

5 - защита от водяных струй в любом направлении;

6 -защита от воздействий, характерных для палубы корабля,

включая захлестывание морской волной;

7 - защита при погружении в воду в течение времени и давле-

нии, указанных в ГОСТ или ТУ.

8 - защита при погружении в воду на неограниченное время

при давлении, указанном в ГОСТ или ТУ.

Возможные степени защиты электрических машин на напряжение до 1000 В приведены в табл. 1.2.

Способы охлаждения электрических машин определены ГОСТ 20459-75. Обозначение способов охлаждения электрических машин состоит из начальных букв 1С английских слов Internationa! cooling ряда букв и цифр, обозначающих способ охлаждения. Сначала указывается буква, обозначающая вид хладагента: А - воздух, Н -