книги / Проектирование электрических машин
..pdfриальных |
затрат. |
|
Унификация |
ба |
R20 |
|
ф20 = |
V/T o = I,1 2 |
|
|
20 |
|
||||||||||||||||
зируется |
|
на |
|
анализе |
требований |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
4 0 ,— |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
различных |
министерств |
и |
ведомств |
R 4 0 |
|
ф40 = |
|
|
|
|
|
40 |
|
|||||||||||||||
|
]/ 1 0= 1,06 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
и разработке единых серий электро |
Каждый ряд построен на знаме |
|||||||||||||||||||||||||||
оборудования. На |
|
базе |
единых |
се |
||||||||||||||||||||||||
рий машин и трансформаторов раз |
нателе ПрОГреССИИ |
ф 5, |
Срю, |
ф 20, ф40 в |
||||||||||||||||||||||||
рабатываются |
модификации, |
пред |
интервале от. 1 до |
10. |
Числа свыше |
|||||||||||||||||||||||
назначенные |
|
для |
различных |
усло |
10 получаются |
|
умножением на 10; |
|||||||||||||||||||||
вий работы. Внутри |
серии |
прово |
100; |
1000 и т. д., |
а |
числа, |
меньшие |
|||||||||||||||||||||
дится |
максимальная |
унификация |
1, — умножением на 0,1; 0,01; 0,0001 |
|||||||||||||||||||||||||
и т.д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
узлов |
и деталей. |
|
в электротехни |
предпочтительным |
числам |
и |
||||||||||||||||||||||
Стандартизация |
По |
|||||||||||||||||||||||||||
ческой |
|
промышленности |
строится |
геометрическим |
|
рядам |
предпочти |
|||||||||||||||||||||
на базе |
государственной |
системы |
тельных чисел построены ряды мощ |
|||||||||||||||||||||||||
ностей |
электродвигателей, |
|
транс |
|||||||||||||||||||||||||
стандартизации. |
Стандарты |
СССР |
|
|||||||||||||||||||||||||
подразделяются |
на |
следующие |
ка |
форматоров |
|
и |
|
автотрансформато |
||||||||||||||||||||
тегории: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ров. |
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
СССР |
госу |
||||
государственные |
|
стандарты |
Разработанный |
|
||||||||||||||||||||||||
СССР |
(ГОСТ); |
отраслевые |
стан |
дарственный |
стандарт |
на |
шкалу |
|||||||||||||||||||||
дарты |
|
(ОСТ); |
|
|
республиканские |
мощностей |
(ГОСТ |
12139-74) |
при |
|||||||||||||||||||
стандарты |
(РСТ); |
|
стандарты |
пред |
веден в табл. |
1-3. Этот ряд мощно |
||||||||||||||||||||||
приятий |
(СТП). |
в |
СССР |
являются |
стей наиболее массовых серий элек |
|||||||||||||||||||||||
Стандарты |
|
тродвигателей |
|
максимально |
приб |
|||||||||||||||||||||||
обязательными |
в пределах установ |
лижается |
к ряду |
предпочтительных |
||||||||||||||||||||||||
ленной сферы их действия, области |
чисел |
Я 10. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
и условий |
их |
|
применения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1-3 |
||||||||||
Кроме |
стандартов |
утверждают |
Ряд мощностей по ГОСТ 12139-74 |
|
||||||||||||||||||||||||
ся технические условия (ТУ), пред |
(в |
диапазоне от |
0,06 до 1000 кВт) |
|
||||||||||||||||||||||||
ставляющие |
собой |
|
распространен |
0,06 |
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
22 |
|
160 |
|||||||||||||
ный вид нормативно-технической |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
0,09 |
|
|
|
2,2 |
|
|
|
|
30 |
|
200 |
|||||||||||||||||
документации. |
|
|
|
|
|
|
|
подот |
0,12 |
|
|
|
3,0 |
|
|
|
|
37 |
|
250 |
||||||||
В основу |
стандартизации |
0,18 |
|
|
|
4.0 |
|
|
|
|
45 |
|
315 |
|||||||||||||||
раслей электротехнической промыш |
0,25 |
|
|
|
5,5 |
|
|
|
|
55 |
|
400 |
||||||||||||||||
ленности |
положены |
базовые |
стан |
0,37 |
|
|
|
7,5 |
|
|
|
|
75 |
|
500 |
|||||||||||||
0,55 |
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
90 |
|
630 |
||||||||||||||||
дарты. Таким стандартом для элек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
0,75 |
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
ПО |
|
800 |
||||||||||||||||
трических |
машин |
|
является |
ГОСТ |
1.1 |
|
|
|
18,5 |
|
|
|
|
132 |
|
1000 |
||||||||||||
183-74, устанавливающий общие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
технические требования на все элек |
В |
стандартах |
на |
электрические |
||||||||||||||||||||||||
трические машины. На |
основе еди |
машины |
кроме |
размеров, техничес |
||||||||||||||||||||||||
ных стандартов |
подотрасли |
уста |
ких требований |
и методов |
испыта |
|||||||||||||||||||||||
навливаются |
стандарты |
на |
единые |
ний устанавливаются |
|
основные по |
||||||||||||||||||||||
серии |
(например, |
на |
асинхронные, |
казатели: номинальные напряжения |
||||||||||||||||||||||||
синхронные машины и др.). |
|
|
в вольтах, частота |
вращения |
(син |
|||||||||||||||||||||||
При |
стандартизации |
|
электро |
хронная) в оборотах в минуту |
и |
|||||||||||||||||||||||
оборудования |
|
применяются |
ряды |
мощности в киловаттах или ваттах. |
||||||||||||||||||||||||
предпочтительных |
чисел, |
построен |
Размеры |
электрических |
машин, |
|||||||||||||||||||||||
ные на геометрической |
прогрессии: |
определяющие возможность их мон |
||||||||||||||||||||||||||
|
о; |
ах\ |
ах2, . . . . axn—i. |
|
|
|
тажа |
и сочленения |
с |
рабочими ме |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
ханизмами |
(высота |
оси |
вращения, |
|||||||||||||||||||||
Оказалось |
|
достаточным |
иметь |
|||||||||||||||||||||||||
|
диаметры |
концов |
валов), |
устанав |
||||||||||||||||||||||||
четыре |
десятичных |
|
ряда |
геометри- |
ливаются |
в |
соответствии |
с |
ГОСТ |
|||||||||||||||||||
ческой |
прогрессии: |
|
|
|
|
|
|
|
6636-69 «Нормальные линейные раз |
|||||||||||||||||||
Ряд |
|
Знаменатель ряда |
|
Количсстпо |
меры». |
Этот |
ГОСТ |
устанавливает |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
членов п пре |
ряды линейных |
|
размеров |
в |
интер |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
делах ряда |
|
|||||||||||||||||
Я5 |
ф5 = |5/T o = i,6 |
|
|
|
5 |
|
вале от 0,001 |
до 20 000 |
мм, которые |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
применяются |
в |
машиностроении. |
|
|||||||||||||||||||||
/?10 |
|
|
10 — |
|
|
|
|
|
10 |
|
Аттестация |
|
|
качества |
продук |
|||||||||||||
ф10 = у |
10= 1,25 |
|
|
|
ции — один |
из постоянно |
денствую- |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21
щих факторов, стимулирующих соз |
нохозяйственный эффект, чем улуч |
|||||||||||||||||||||||||||
дание |
|
продукции, |
|
превосходящей |
шение КПД |
и cos ф. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
по |
своим |
|
технико-экономическим |
|
Согласно |
ГОСТ |
13377-75 «На |
|||||||||||||||||||||
показателям |
лучшие |
отечественные |
дежность в технике. Термины и оп |
|||||||||||||||||||||||||
и мировые достижения. Аттестация |
ределения» |
надежность — это свой |
||||||||||||||||||||||||||
качества |
продукции |
производится |
ство объекта, заключающееся в его |
|||||||||||||||||||||||||
на основании |
|
«Основных |
положе |
способности |
выполнять |
определен |
||||||||||||||||||||||
ний единой системы аттестации ка |
ные задачи в определенных услови |
|||||||||||||||||||||||||||
чества |
|
промышленной |
продукции |
ях эксплуатации. Одной |
из основ |
|||||||||||||||||||||||
(ЕСАКП)». ЕСАКП объединяет го |
ных |
характеристик |
надежности |
яв |
||||||||||||||||||||||||
сударственную, отраслевую и за |
ляется вероятность безотказной ра |
|||||||||||||||||||||||||||
водскую |
аттестации. |
|
|
|
|
|
|
боты, |
т. е. |
вероятность |
того, что в |
|||||||||||||||||
В ЕСАКП установлено, что про |
заданном |
интервале |
времени отказ |
|||||||||||||||||||||||||
дукция аттестуется по трем катего |
изделия не |
возникнет. |
Отказ — это |
|||||||||||||||||||||||||
риям |
качества: |
|
высшей, |
первой |
и |
событие, заключающееся |
в наруше |
|||||||||||||||||||||
второй. |
|
|
|
|
категории |
относится |
нии |
|
работоспособности |
|
изделия. |
|||||||||||||||||
К |
высшей |
|
Отказы бывают внезапные и посте |
|||||||||||||||||||||||||
продукция, |
соответствующая |
или |
пенные. Внезапные |
отказы |
(корот |
|||||||||||||||||||||||
превосходящая |
|
по |
своим |
технико |
кое замыкание, |
обрыв |
провода, за |
|||||||||||||||||||||
экономическим |
|
показателям |
выс |
клинивание |
подшипников) |
приво |
||||||||||||||||||||||
шие |
достижения |
отечественной |
и |
дят |
к полному |
нарушению |
работо |
|||||||||||||||||||||
зарубежной науки и техники. Этой |
способности. |
Постепенные |
отказы |
|||||||||||||||||||||||||
продукции |
|
присваивается |
государ |
обусловлены |
изменением |
|
парамет |
|||||||||||||||||||||
ственный Знак |
качества. |
|
|
|
|
ров элементов |
технических изделий |
|||||||||||||||||||||
К |
первой |
категории |
относится |
в связи со старением и износом. |
||||||||||||||||||||||||
продукция, |
которая |
по |
своим |
тех |
|
Мерой |
надежности |
является |
ин |
|||||||||||||||||||
нико-экономическим |
|
показателям |
тенсивность |
отказов, |
т. е. плотность |
|||||||||||||||||||||||
соответствует |
|
современным |
требо |
распределения |
наработки |
изделия |
||||||||||||||||||||||
ваниям |
действующих |
стандартов |
и |
до |
отказа, определяемая |
при усло |
||||||||||||||||||||||
технических |
условий. |
|
|
|
|
|
|
вии, |
что до |
рассматриваемого |
мо |
|||||||||||||||||
Ко |
второй |
|
категории |
относится |
мента |
отказ |
не возник. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
продукция, |
которая |
не |
соответству |
|
Кроме |
вышеназванных |
к основ |
|||||||||||||||||||||
ет современным |
требованиям, |
под |
ным понятиям |
теории |
надежности |
|||||||||||||||||||||||
лежит |
модернизации |
или |
снятию |
с |
относятся |
следующие. |
|
Безотказ |
||||||||||||||||||||
производства. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ность— свойство |
изделия |
непре |
|||||||||||||||
Вновь |
разрабатываемые |
изде |
рывно сохранять работоспособность. |
|||||||||||||||||||||||||
лия, передаваемые в серийное про |
Долговечность — свойство |
объекта |
||||||||||||||||||||||||||
изводство, |
должны |
соответствовать |
сохранять |
|
работоспособность |
до |
||||||||||||||||||||||
высшей |
категории |
|
качества. |
За |
наступления |
предельного |
состояния |
|||||||||||||||||||||
прошедшие годы з |
электротехниче |
с |
необходимыми |
перерывами |
для |
|||||||||||||||||||||||
ской |
промышленности |
аттестована |
технического |
обслуживания и |
ре |
|||||||||||||||||||||||
практически |
вся продукция. |
|
|
|
монта. |
Работоспособность — состо |
||||||||||||||||||||||
Надежность |
|
машин неотделима |
яние изделия, при котором оно спо |
|||||||||||||||||||||||||
от понятия качества, но понятие на |
собно |
выполнять |
заданные функ |
|||||||||||||||||||||||||
дежности |
более |
узкое, |
так |
как |
ка |
ции, |
сохраняя |
значения |
основных |
|||||||||||||||||||
чество сочетает |
энергетические |
по |
параметров в пределах, установлен |
|||||||||||||||||||||||||
казатели, |
стоимость |
и технический |
ных нормативно-технической доку |
|||||||||||||||||||||||||
уровень |
электрической |
машины. |
|
ментацией. |
Ремонтопригодность — |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
свойство |
изделия, |
заключающееся |
||||||||||
1-6. НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ |
|
|
в приспособленности |
к выполнению |
||||||||||||||||||||||||
МАШИН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
его ремонтов и технического обслу |
||||||||||||||
Повышение |
|
надежности |
элек |
живания. |
Наработка — продолжи |
|||||||||||||||||||||||
|
тельность |
или |
объем |
|
работы, |
вы |
||||||||||||||||||||||
трических |
машин — важная |
задача |
полняемый |
изделием. |
|
Ресурс— на |
||||||||||||||||||||||
электротехнической |
|
промышленно |
работка |
изделия |
до |
|
наступления |
|||||||||||||||||||||
сти. |
Увеличение |
срока |
службы |
и |
предельного состояния. Срок служ |
|||||||||||||||||||||||
повышение |
|
надежности |
зачастую |
бы — календарная |
продолжитель |
|||||||||||||||||||||||
дают |
относительно |
больший |
народ |
ность |
эксплуатации |
от |
определен |
22
ного момента до предельного состо |
лия. Кривая |
интенсивности |
отказов |
|||||||||||||||||||||||
яния. Средняя наработка до от |
для трех периодов работы техниче |
|||||||||||||||||||||||||
каза — математическое |
ожидание |
ских |
устройств, |
к которым |
|
могут |
||||||||||||||||||||
наработки до первого отказа. Вос |
быть отнесены и электрические ма |
|||||||||||||||||||||||||
станавливаемое и невосстанавливае- |
шины, |
представлена |
на |
рис. |
1-7. |
|||||||||||||||||||||
мое |
изделие — изделие, |
работоспо |
В начале периода |
|
приработки |
(от |
||||||||||||||||||||
собность |
которого в случае |
возник |
О до /i) |
интенсивность отказов весь |
||||||||||||||||||||||
новения |
отказа |
соответственно |
ма значительна |
и затем постепенно |
||||||||||||||||||||||
подлежит или не подлежит восста |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
новлению |
в |
рассматриваемой |
ситу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ации. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Математическая |
трактовка, |
не |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
обходимая для количественной оцен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
ки |
показателей |
надежности, |
бази |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
руется на теории вероятности и ма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
тематической |
|
статистике. |
Вероят |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ность безотказной работы в течение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
заданного |
промежутка |
|
времени |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
P(t) |
является убывающей |
функци |
Рис. 1-7. Кривая |
интенсивности |
отказов |
|||||||||||||||||||||
ей |
и |
обладает |
следующими |
свойст |
||||||||||||||||||||||
вами: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
асинхронных двигателей. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Р{ оо) = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
0 < /> ( 0 |
1; |
Я(0) = |
1; |
0. |
спадает. В период нормальной экс |
|||||||||||||||||||||
|
Вероятность |
отказа изделия |
|
плуатации |
(от /1 |
до t2) |
интенсив |
|||||||||||||||||||
|
|
ность отказов минимальна и в сред |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Q(t)r= 1 - /> (/) . |
|
|
(1-4) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
нем приблизительно |
постоянна. Пе |
||||||||||||||||||||
Частота отказов |
|
|
|
|
|
риод нормальной эксплуатации соот |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С-5) |
ветствует работе машин как одно |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
п Ы |
|
|
кратного, |
так |
и |
|
многократного |
|||||||||||||
где Дя — число отказавших |
изделий |
использования; |
период износа отно |
|||||||||||||||||||||||
сится только |
к ремонтируемым |
из |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
в интервале времени |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
делиям |
многократного |
использова |
||||||||||||||||||
|
|
п — общее число изделий, под |
||||||||||||||||||||||||
|
|
ния. |
Отказы, |
имеющие |
место в |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
вергаемых испытанию. |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
период |
приработки, |
стремятся |
лик |
|||||||||||||||||||
Интенсивность отказов |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
видировать |
путем |
|
замены |
отдель |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ных узлов. Например, перед выпус |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ком с завода предварительно произ |
||||||||||||||
где «ср — среднее значение |
исправ |
водятся притирка шеток на кол |
||||||||||||||||||||||||
но работающих изделий |
в интерва |
лекторе |
или |
на |
кольцах, |
налад |
||||||||||||||||||||
ле Д/. |
|
|
|
|
|
|
|
|
ра |
ка подшипниковых узлов и т.д,. |
|
|||||||||||||||
Среднее время безотказной |
Внезапные |
отказы |
электричес |
|||||||||||||||||||||||
боты (средняя наработка до перво |
ких изделий |
|
(обычно в периоде нор |
|||||||||||||||||||||||
го |
отказа) |
есть |
математическое |
мальной |
эксплуатации) |
подчиняют |
||||||||||||||||||||
ожидание |
времени безотказной |
ра |
ся экспоненциальному |
закону |
|
рас |
||||||||||||||||||||
боты: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пределения, |
|
износовые |
отказы — |
||||||||||||
|
|
|
|
Tv, = |
jp (t)d t . |
|
|
(1-7) |
приблизительно |
нормальному |
зако |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ну, |
отказы |
|
в |
период |
приработки |
|||||||||||||||
Практика |
эксплуатации |
|
элек |
можно с определенной степенью до |
||||||||||||||||||||||
|
стоверности |
|
отнести |
к |
распределе |
|||||||||||||||||||||
тротехнических |
изделий |
позволила |
нию |
Вейбулла |
[14]. |
Экспоненци |
||||||||||||||||||||
выделить три основных периода их |
альное распределение |
имеет |
место |
|||||||||||||||||||||||
функционирования: |
период |
прира |
только при постоянстве интенсивно |
|||||||||||||||||||||||
ботки, |
когда |
происходит |
отбраков |
сти внезапных |
отказов. |
Нормаль |
||||||||||||||||||||
ка |
технологических |
конструктив |
ное распределение |
(двухпараметрн- |
||||||||||||||||||||||
ных и |
производственных |
дефектов; |
ческое) |
имеет |
место в том |
случае, |
||||||||||||||||||||
период |
нормальной |
эксплуатации |
когда на исследуемый |
объект |
|
воз |
||||||||||||||||||||
(с |
внезапными |
отказами); |
период |
действует |
целый |
|
ряд |
|
случайных |
|||||||||||||||||
старения, когда появляются отказы, |
факторов. В |
электрических |
маши |
|||||||||||||||||||||||
вызванные износом элементов изде |
нах |
к нормальному |
|
закону |
близко |
23
распределение |
|
|
отказов |
щеточно |
ки срока |
службы |
изоляции |
класса |
||||||||||||||||||||
коллекторного узла. |
|
|
|
|
|
|
А пригодно |
экспериментально |
най |
|||||||||||||||||||
Современные |
технические |
изде |
денное «правило восьми |
градусов»: |
||||||||||||||||||||||||
лия |
представляют |
собой |
|
сложные |
повышение температуры на каждые |
|||||||||||||||||||||||
объекты, |
|
состоящие из |
различных |
8° С |
выше |
|
допустимой |
сокращает |
||||||||||||||||||||
элементов |
и |
|
частей. |
Каждая |
нз |
срок службы изоляции вдвое. |
|
|
||||||||||||||||||||
этих частей имеет различные значе |
Количество |
отказов |
подшипни |
|||||||||||||||||||||||||
ния |
вероятности |
безотказной |
рабо |
ков для |
различных |
классов |
машин |
|||||||||||||||||||||
ты. Для |
расчета |
|
вероятности |
без |
колеблется |
|
от |
10 до |
80% |
|
общего |
|||||||||||||||||
отказной работы всей системы в це |
числа отказов. Подшипниковые уз |
|||||||||||||||||||||||||||
лом необходимо учитывать все ос |
лы электрических |
машин |
|
подвер |
||||||||||||||||||||||||
новные |
входящие |
в |
нее элементы. |
жены в основном абразивному изно |
||||||||||||||||||||||||
Результирующее |
|
значение |
вероят |
су из-за |
проникновения |
в |
подшип |
|||||||||||||||||||||
ности безотказной |
работы |
зависит |
ник щеточной пыли, мелких частиц, |
|||||||||||||||||||||||||
от |
типа |
|
соединения |
элементов |
продуктов |
коррозии, |
что приводит |
|||||||||||||||||||||
(с точки зрения |
надежности) — по |
к постепенному |
истиранию |
|
сепара |
|||||||||||||||||||||||
следовательного |
или |
параллельно |
торов и дорожек качения. Критери |
|||||||||||||||||||||||||
го. При |
последовательном |
|
соедине |
ями |
работоспособности |
подшипни |
||||||||||||||||||||||
нии |
из |
п |
элементов |
вероятность |
ков являются температура |
(обычно |
||||||||||||||||||||||
безотказной |
работы |
всего |
|
изделия |
измеряется |
|
температура |
наружного |
||||||||||||||||||||
определяется |
следующим |
|
образом: |
кольца), |
|
время |
|
выбега, |
|
шум |
и |
|||||||||||||||||
|
p ( t ) = p 1( i ) p . ( t ) - p nd ) = |
|
спектр вибрационных |
частот. |
При |
|||||||||||||||||||||||
|
|
ненормальной |
работе |
подшипника |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
= П |
|
Л(0. |
|
|
|
(1-8) |
наблюдаются |
резкое |
повышение |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
температуры, |
значительный |
шум, |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1=1 |
|
|
|
|
|
|
|
повышенное сопротивление при тро- |
||||||||||||||
где |
Pi (t) — надежность |
i-ro |
эле |
гании и |
вращении, |
утечка |
смазки |
|||||||||||||||||||||
мента. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и, наконец, разрушение или закли |
||||||||||||||
Электрическую |
машину |
следует |
нивание. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
рассматривать |
как |
изделие из |
по |
В |
машинах |
|
постоянного |
тока |
||||||||||||||||||||
следовательно |
соединенных элемен |
кроме рассмотренных |
подшипнико |
|||||||||||||||||||||||||
тов |
(подшипников, |
обмоток, |
кол |
вого узла и изоляции подлежит ис |
||||||||||||||||||||||||
лектора и т. д.). При этом отказ лю |
следованию |
на |
надежность |
|
коллек |
|||||||||||||||||||||||
бого из них приводит к потере |
ра |
торно-щеточный узел. Анализ ста |
||||||||||||||||||||||||||
ботоспособности |
машины. |
|
|
|
|
тистических |
данных |
|
показывает, |
|||||||||||||||||||
Электрическая |
|
машина |
|
рас |
что процент отказов двигателей по |
|||||||||||||||||||||||
сматривается как совокупность под |
стоянного тока по причине неблаго |
|||||||||||||||||||||||||||
объектов, |
т. е. |
|
основных |
узлов, |
из |
приятной работы коллекторно-ще |
||||||||||||||||||||||
которых |
|
она |
|
состоит. |
Аналитичес |
точного |
узла |
колеблется |
от |
10 до |
||||||||||||||||||
ким |
или |
экспериментальным |
путем |
50%, а у некоторых типов |
|
прокат |
||||||||||||||||||||||
определяется |
|
надежность |
|
каждого |
ных |
и |
тяговых |
двигателей — до |
||||||||||||||||||||
из выделенных основных узлов. По |
65%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
сле |
этого |
определяется |
надежность |
Основными |
критериями |
|
работо |
|||||||||||||||||||||
машины |
|
в целом. |
|
|
|
|
|
|
|
способности |
для |
коллектора |
явля |
|||||||||||||||
Изоляция |
|
обмоток |
электричес |
ются |
уровень |
искрения, |
биение и |
|||||||||||||||||||||
ких машин в значительной мере оп |
температура, а |
для щеток — износ. |
||||||||||||||||||||||||||
ределяет надежность обмотки. Раз |
На |
работоспособность |
коллектор |
|||||||||||||||||||||||||
рушение изоляции происходит в ре |
но-щеточного узла влияет ряд элек |
|||||||||||||||||||||||||||
зультате влияния совокупности раз |
тромагнитных, физико-химических и |
|||||||||||||||||||||||||||
нообразных |
|
факторов: |
|
вибрации, |
механических факторов. |
Сюда |
от |
|||||||||||||||||||||
нагрева, |
|
влажности, |
запыления, |
аг |
носятся условия коммутации |
(в зна |
||||||||||||||||||||||
рессивности |
окружающей |
среды. |
чительной |
|
мере |
определяемые |
на |
|||||||||||||||||||||
Наиболее |
|
строго |
пока |
решена |
стройкой |
|
добавочных |
полюсов), |
||||||||||||||||||||
задача старения |
изоляции, точнее— |
марка щеток и материал коллекто |
||||||||||||||||||||||||||
определения |
|
срока |
службы |
того |
ра, давление на щетку, частота вра |
|||||||||||||||||||||||
или иного класса изоляции при оп |
щения. Из |
|
химических |
факторов — |
||||||||||||||||||||||||
ределенной |
температуре |
окружаю |
состояние контактной пленки на по |
|||||||||||||||||||||||||
щей |
среды. Для |
качественной |
оцен |
верхности |
коллектора |
(политуры), |
24
влажность и агрессивность окружа |
ности подшипников |
и |
подпятников. |
||||||||||||||||||||||||
ющей |
среды. |
Весьма |
существенны |
Повышение |
надежности |
синхрон |
|||||||||||||||||||||
также уровень вибрации, окружаю |
ных машин может быть достигнуто |
||||||||||||||||||||||||||
щая |
температура, |
эксцентриситет |
путем использования |
новых |
актив |
||||||||||||||||||||||
и биение |
коллектора. |
|
|
|
|
ных, |
изоляционных |
и |
конструктив |
||||||||||||||||||
|
При относительной простоте кон |
ных |
материалов, |
разработки |
новых |
||||||||||||||||||||||
струкции |
надежность |
асинхронных |
высоконадежных конструкций, улуч |
||||||||||||||||||||||||
двигателей все еще остается весьма |
шения |
технологии |
изготовления |
и |
|||||||||||||||||||||||
низкой и колеблется в зависимости |
контроля |
качества. |
|
|
|
|
|
обра |
|||||||||||||||||||
от |
области |
использования |
от |
60— |
Наряду со |
статистической |
|
||||||||||||||||||||
80 тыс. ч |
(в |
|
химической |
|
промыш |
боткой данных |
эксплуатации |
для |
|||||||||||||||||||
ленности) до 5—6 тыс. ч |
(в горно |
оценки |
надежности |
электрических |
|||||||||||||||||||||||
добывающей |
|
|
|
промышленности). |
машин используются также опреде |
||||||||||||||||||||||
Средний срок службы их составля |
лительные и контрольные |
испыта |
|||||||||||||||||||||||||
ет около 20 000 ч (5 лет). Выход из |
ния. |
Определительные |
испытания |
||||||||||||||||||||||||
строя |
двигателей |
в основном |
зави |
проводятся |
для |
определения |
фак |
||||||||||||||||||||
сит |
от |
недостатков |
|
эксплуатации, |
тических |
показателей |
|
надежности, |
|||||||||||||||||||
низкого |
качества |
ремонта, |
от |
тех |
контрольные — для |
контроля |
соот |
||||||||||||||||||||
нологических дефектов и неправиль |
ветствия |
показателей |
требованиям |
||||||||||||||||||||||||
ного применения. Всего 10—12% |
стандартов |
или |
технических |
|
усло |
||||||||||||||||||||||
двигателей выходят из строя вслед |
вий. |
|
определительных |
испыта |
|||||||||||||||||||||||
ствие процессов старения и износа. |
Для |
||||||||||||||||||||||||||
|
Как объект исследования на на |
ний |
объем |
выборки |
|
(количество |
|||||||||||||||||||||
дежность |
асинхронные |
двигатели |
машин, |
случайным |
образом |
|
отоб |
||||||||||||||||||||
представляют |
|
собой |
совокупности |
ранных из партии или серии, подле |
|||||||||||||||||||||||
двух |
узлов — подшипникового |
узла |
жащих |
|
испытаниям) |
|
составляет |
||||||||||||||||||||
и обмотки. При этом согласно ста |
20—30 |
машин. |
Испытания |
прово |
|||||||||||||||||||||||
тистике на долю подшипников при |
дятся до отказа всех машин выбор |
||||||||||||||||||||||||||
ходится |
до |
8%, |
на долю |
|
обмотки |
ки, что позволяет построить кривую |
|||||||||||||||||||||
85—95% |
отказов. |
|
|
|
|
двигате |
вероятности |
безотказной |
работы |
в |
|||||||||||||||||
|
Статоры |
|
асинхронных |
функции |
наработки. |
|
|
|
прово |
||||||||||||||||||
лей малой и средней мощности име |
Контрольные |
испытания |
|||||||||||||||||||||||||
ют |
в |
основном |
|
всыпную |
|
обмотку. |
дятся либо для одного уровня |
|
(риск |
||||||||||||||||||
При этом отказы распределены сле |
заказчика р), либо для |
двух |
|
(риск |
|||||||||||||||||||||||
дующим образом: межвитковые за |
заказчика |
р и |
риск |
изготовителя |
|||||||||||||||||||||||
мыкания 93%. повреждения между- |
а). Для соответствующих |
значений |
|||||||||||||||||||||||||
фазной |
изоляции |
5%, |
пазовой |
изо |
Р и а по |
таблицам |
определяется |
||||||||||||||||||||
ляции |
2%. |
|
|
надежности |
асин |
объем |
выборки, |
необходимый |
для |
||||||||||||||||||
|
Повышение |
подтверждения |
требуемого |
значе |
|||||||||||||||||||||||
хронных двигателей идет по пути |
ния |
вероятности |
безотказной |
|
рабо |
||||||||||||||||||||||
новых конструктивных решений как |
ты [14]. Машины ставятся на испы |
||||||||||||||||||||||||||
всего двигателя, так и отдельных |
тания. В случае, |
если |
|
число отка |
|||||||||||||||||||||||
узлов, |
снижения |
температуры |
наи |
завших во время испытаний машин |
|||||||||||||||||||||||
более |
нагретых участков, |
|
примене |
а не |
превышает |
некоторого |
|
числа |
|||||||||||||||||||
ния изоляции более высокого клас |
с — так |
|
называемого |
|
приемочного |
||||||||||||||||||||||
са |
нагревостойкости, |
капсулирова- |
числа, |
требуемый |
уровень вероят |
||||||||||||||||||||||
ния всыпиых обмоток |
(посредством |
ности безотказной работы P(t) под |
|||||||||||||||||||||||||
литой |
оболочки из термореактивно |
тверждается. |
В |
противном |
случае |
||||||||||||||||||||||
го компаунда), улучшения техноло |
гипотеза |
о |
соответствии |
надежно |
|||||||||||||||||||||||
гии |
и |
совершенствования |
|
методов |
сти партии машин требуемому уров |
||||||||||||||||||||||
контроля. |
|
|
|
причинам, приводя |
ню отклоняется. |
|
надежность, как |
||||||||||||||||||||
|
К основным |
Испытания |
на |
||||||||||||||||||||||||
щим к |
выходу |
|
из |
строя |
|
синхрон |
определительные, так |
и |
контроль |
||||||||||||||||||
ных машин, следует отнести повре |
ные, |
весьма |
|
длительные |
и дорого |
||||||||||||||||||||||
ждение |
обмотки |
статора, |
|
ослабле |
стоящие. Кроме того, данные испы |
||||||||||||||||||||||
ние |
запрессовки |
активной стали, |
тания зачастую |
запаздывают |
и не |
||||||||||||||||||||||
механические |
повреждения |
ротора, |
могут дать |
оперативном |
коррекции |
||||||||||||||||||||||
а также |
обмотки |
ротора, |
неисправ |
при |
конструировании |
|
и |
совершен- |
25
ствованин |
|
технологии. |
Проблема |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1-4 |
||||||||||||||||
сокращения |
времени |
испытаний |
ре |
Основные |
разделы |
|
курсового |
проекта, |
|||||||||||||||||||||
шается |
проведением ускоренных ис |
|
их относительный |
объем |
и |
сроки |
|
||||||||||||||||||||||
пытаний |
на |
|
надежность. |
|
В |
этом |
|
|
|
|
выполнении |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
случае |
|
испытания |
|
электрических |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объем раздела, |
|
Сроки вы |
|||||||||||||
машин |
проводятся |
в |
специальных |
|
Наимспонаннс разделен |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
полнения |
||||||||||||||||||||||||||
условиях, |
характеризующихся |
по |
|
|
|
проекта |
|
|
|
|
|
по неделям |
|||||||||||||||||
вышенным |
уровнем |
некоторых воз |
'< |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
семестра |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
действующих факторов. К факторам |
1 |
Выбор |
главных |
|
раз |
5 |
|
|
|
||||||||||||||||||||
форсировки |
относятся: повышенная |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
температура |
|
окружающей |
|
среды, |
2 |
меров |
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
Электромагнитный |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
повышенная |
|
вибрация, |
повышение |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
3 |
расчет |
|
конст |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
выше номинальных частоты |
враще |
Разработка |
|
30 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
ния и |
нагрузки, |
частые |
пуски, |
по |
|
рукции |
(выполне |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
вышенная |
влажность, |
повышенные |
|
ние |
чертежей |
|
об |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
удельное нажатие и плотность тока |
|
щих |
видов |
в |
|
тон |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
4 |
ких линиях) |
|
|
рас |
5 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
под щеткой, запыленность и некото |
Механические |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
рые другие. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
четы |
|
|
|
|
рас |
5 |
|
|
|
|
||||||
• |
Ускоренным |
|
испытаниям данно |
Вентиляционный |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
чет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
го типа |
машин определенной |
мощ |
6 |
Тепловой расчет |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
ности |
или |
|
диапазона |
мощностей |
7 |
Экономический |
|
рас |
5 |
|
|
|
|||||||||||||||||
предшествуют |
испытания |
по |
опре |
8 |
чет |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
||||||||||||
делению |
коэффициента |
ускорения. |
Завершение |
чертежей |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Коэффициент ускорения ky есть от |
|
и |
оформление |
|
по |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
яснительной |
запис |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
ношение времени, в течение которо |
|
ки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
го |
вероятность |
безотказной |
работы |
|
П р и м е ч а н и я : |
I. |
Сроки |
выполнения |
ос |
||||||||||||||||||||
машины в номинальном режиме со |
новных разделов проставляются при выдаче за |
||||||||||||||||||||||||||||
ставляет |
P{t), |
ко времени, |
в |
тече |
дания на курсовое проектирование. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
2. Объем каждого раздела в процентах к |
||||||||||||||||||||||||||||
ние |
которого |
|
та |
же |
вероятность |
полному объему проекта дин ориентировочно и |
|||||||||||||||||||||||
|
служит для приблизительно!) оценки объемов |
||||||||||||||||||||||||||||
P{t) будет |
в режиме |
форсировки. |
выполненной и оставшейся части работы. |
|
|
||||||||||||||||||||||||
Необходимо |
|
соблюдение |
адекват |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
ности законов распределения в фор |
лнровання |
частоты |
вращения |
дви |
|||||||||||||||||||||||||
сированном |
и |
нормальном |
|
режи |
гателей |
постоянного |
тока, |
наимень |
|||||||||||||||||||||
мах — это в |
свою очередь означает, |
шие допустимые |
значения |
кратно |
|||||||||||||||||||||||||
что |
при |
форсированных |
испытани |
сти |
пускового |
|
и |
максимального |
|||||||||||||||||||||
ях |
не должна |
|
|
нарушаться |
физика |
момента |
асинхронных двигателей |
и |
|||||||||||||||||||||
старения |
|
и износа |
материалов |
и |
т. п. Проектируемая |
машина долж |
|||||||||||||||||||||||
конструкции |
|
электрической |
маши |
на |
удовлетворять |
|
соответствующим |
||||||||||||||||||||||
ны. |
Количество |
|
факторов |
|
форси |
ГОСТ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ровки обычно варьируется от двух |
|
При |
работе |
над |
проектом, |
если |
|||||||||||||||||||||||
до четырех. Электрические машины |
нет |
специальных |
указаний, |
следует |
|||||||||||||||||||||||||
могут быть испытаны |
с |
коэффици |
ориентироваться |
|
на |
конструктив |
|||||||||||||||||||||||
ентом ускорения |
10— 15, что значи |
ное исполнение, принятое в маши |
|||||||||||||||||||||||||||
тельно |
сокращает |
время |
|
испыта |
нах |
современных |
серий. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
ний. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Курсовой проект состоит из раз |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
делов, перечисленных |
в табл. |
1-4, |
|||||||||||
1-7. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ |
|
|
|
|
где указан примерный объем рабо |
||||||||||||||||||||||||
К ВЫПОЛНЕНИЮ УЧЕБНОГО |
ПРОЕКТА |
|
ты, необходимый |
|
для |
выполнения |
|||||||||||||||||||||||
Техническое |
|
задание |
на |
курсо |
каждого |
раздела, |
|
в |
процентах |
ко |
|||||||||||||||||||
|
всему объему |
|
проекта. |
Отдельные |
|||||||||||||||||||||||||
вой проект содержит основные дан |
разделы |
проекта |
должны |
быть вы |
|||||||||||||||||||||||||
ные проектируемой машины, указа |
полнены и представлены |
для |
про |
||||||||||||||||||||||||||
ния о режиме ее работы, конструк |
верки руководителю |
в |
установлен |
||||||||||||||||||||||||||
тивном исполнении, виде защиты от |
ные сроки |
(см. табл. |
1-4). Это дает |
||||||||||||||||||||||||||
окружающей |
среды |
и |
системе вен |
возможность |
своевременно |
испра |
|||||||||||||||||||||||
тиляции. Помимо этого могут быть |
вить допущенные ошибки и органи |
||||||||||||||||||||||||||||
также заданы |
дополнительные тре |
зовать |
равномерную |
|
работу |
над |
|||||||||||||||||||||||
бования, |
например |
диапазон |
регу- |
проектом в течение семестра. |
|
|
26
В |
качестве |
основного |
пособия |
ции, |
выбора |
той или |
|
иной |
марки |
|||||||||||||||||||
для |
проектирования |
электрических |
обмоточных проводов и т. п. |
|
|
|||||||||||||||||||||||
машин общепромышленного |
назна |
К. защите |
проекта |
|
представля |
|||||||||||||||||||||||
чения может быть использована на |
ются |
|
|
чертежи |
|
спроектирован |
||||||||||||||||||||||
стоящая книга. Однако для |
|
полно |
ной |
машины |
и |
|
пояснительная |
за |
||||||||||||||||||||
ты проработки |
материала |
необхо |
писка. |
|
|
|
|
|
|
записка |
должна |
|||||||||||||||||
димо использовать также и другие |
Пояснительная |
|||||||||||||||||||||||||||
источники. Так, при разработке кон |
содержать |
окончательные |
вариан |
|||||||||||||||||||||||||
струкции машины следует обратить |
ты расчетов всех разделов проекта. |
|||||||||||||||||||||||||||
ся к заводским чертежам аналогич |
Если в процессе работы выявилась |
|||||||||||||||||||||||||||
ных машин, близких по габаритам |
необходимость |
|
изменения |
|
каких- |
|||||||||||||||||||||||
к заданной |
па |
в проектном, задании, |
либо |
первоначально |
принятых |
раз |
||||||||||||||||||||||
каталогам |
электрические |
маши |
меров или |
рассчитанных |
|
данных, |
||||||||||||||||||||||
ны. В [2] |
подробно |
рассмотрены |
потребовавшая |
пересчета |
|
ряда по |
||||||||||||||||||||||
примеры общей |
компоновки |
|
машин |
зиций, то первоначальные варианты |
||||||||||||||||||||||||
и конструкция их отдельных узлов |
расчета |
|
в текст |
|
пояснительной |
за |
||||||||||||||||||||||
и детален. |
Помимо |
этого |
следует |
писки не включаются. К принятому |
||||||||||||||||||||||||
познакомиться по [6] с технологи |
окончательному |
|
варианту |
в |
этом |
|||||||||||||||||||||||
ей изготовления |
|
основных деталей |
случае |
необходимо сделать краткое |
||||||||||||||||||||||||
и сборки, а |
по |
[5] — с конструкци |
пояснение. |
записки |
необходимые |
|||||||||||||||||||||||
ей изоляции |
|
и изоляционными |
ма |
В тексте |
||||||||||||||||||||||||
териалами, |
|
применяемыми |
в |
элек |
по ходу расчета пояснения и обос |
|||||||||||||||||||||||
трических |
машинах |
различных |
на |
нования следует излагать кратко и |
||||||||||||||||||||||||
значений и мощностей. |
|
|
|
|
в |
ясно. При записи |
расчетов |
нужно |
||||||||||||||||||||
Расчеты |
|
машин |
проводятся |
обязательно |
привести |
расчетную |
||||||||||||||||||||||
последовательности, |
изложенной |
в |
формулу |
|
в общем |
виде, |
|
затем ту |
||||||||||||||||||||
соответствующих |
разделах |
данной |
же формулу с заменой символов со |
|||||||||||||||||||||||||
книги. Вначале |
выбирают |
главные |
ответствующими |
числами |
|
и, |
нако |
|||||||||||||||||||||
размеры и выполняют |
электромаг |
нец, численный |
|
результат с |
указа |
|||||||||||||||||||||||
нитный расчет, в процессе которого |
нием единицы |
полученной |
величи |
|||||||||||||||||||||||||
определяются |
обмоточные |
данные |
ны. Результаты промежуточных вы |
|||||||||||||||||||||||||
и размеры |
|
машины. |
Электромаг |
числений |
могут быть опущены.. Все |
|||||||||||||||||||||||
нитные расчеты |
заканчиваются |
по |
расчеты |
|
рекомендуется |
|
проводить |
|||||||||||||||||||||
строением |
основных характеристик. |
в системе |
СИ. |
|
|
|
|
|
|
|
записки |
|||||||||||||||||
После окончания электромагнит |
Текст |
пояснительной |
|
|||||||||||||||||||||||||
ного расчета должны |
быть |
|
выпол |
должен |
сопровождаться |
|
достаточ |
|||||||||||||||||||||
нены в тонких линиях чертежи ма |
ным |
количеством |
иллюстраций — |
|||||||||||||||||||||||||
шины. В процессе конструирования |
эскизов, |
графиков, |
|
в |
полной |
мере |
||||||||||||||||||||||
проверяются |
|
выбранные ранее |
раз |
поясняющих |
принятые |
и |
в |
расчете |
||||||||||||||||||||
мерные соотношения деталей и уз |
обозначения |
размеров |
|
получен |
||||||||||||||||||||||||
лов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ные |
размерные |
|
соотношения. |
Все |
|||||||||||
Вентиляционный, тепловой и ме |
рисунки должны |
быть |
выполнены |
|||||||||||||||||||||||||
ханические |
расчеты |
выполняются, |
с точным |
соблюдением |
масштаба, |
|||||||||||||||||||||||
исходя из |
размеров, |
полученных |
в |
что |
позволяет |
|
вовремя |
|
заметить |
|||||||||||||||||||
расчете и на чертеже. |
Содержание |
возможные |
ошибки |
в |
|
расчете. По |
||||||||||||||||||||||
и объем этих расчетов определяют |
яснительная |
записка |
|
выполняется |
||||||||||||||||||||||||
ся руководителем проекта в зависи |
на стандартных |
листах |
писчей бу |
|||||||||||||||||||||||||
мости от |
требования |
технического |
маги |
формата |
|
11. |
|
Текст |
пишется |
|||||||||||||||||||
задания. |
|
|
|
|
|
расчет |
является |
чернилами. Оборотная сторона лис |
||||||||||||||||||||
Экономический |
тов |
не |
используется. |
|
Страницы за |
|||||||||||||||||||||||
заключительным |
при |
учебном |
про |
писки |
необходимо |
|
пронумеровать, |
|||||||||||||||||||||
ектировании. |
Его |
объем, |
а также |
рисунки |
|
выполнить |
|
на |
отдельных |
|||||||||||||||||||
методика |
проведения |
определяются |
листах чертежной |
или |
миллиметро |
|||||||||||||||||||||||
кафедрой, |
|
ведущей |
проектирова |
вой бумаги того же формата и сбро |
||||||||||||||||||||||||
ние. Вопросы |
экономики |
учитыва |
шюровать вместе с текстом. |
|
||||||||||||||||||||||||
ются в течение всей работы над про |
Графнческая |
|
часть |
|
|
проекта |
||||||||||||||||||||||
ектом, начиная |
|
с |
выбора |
главных |
обычно состоит из двух-трех листов |
|||||||||||||||||||||||
размеров, |
конструирования |
изоля |
чертежей |
формата |
24 |
и |
|
содержит |
27
чертежи общих видов машин с не |
спроектированной |
машины. Объем |
||||||||||||||||||||||||
обходимыми |
для |
пояснения |
|
конст |
и содержание |
графической |
части |
|||||||||||||||||||
рукции разрезами и нескольких де |
проекта |
корректируются |
в |
зависи |
||||||||||||||||||||||
талей, поперечные размеры пазов с |
мости |
от |
требований |
|
технического |
|||||||||||||||||||||
расположенными |
в них проводника |
задания |
и времени, |
отведенного |
в |
|||||||||||||||||||||
ми и изоляцией обмотки^ схему об |
учебных планах на выполнение кур |
|||||||||||||||||||||||||
мотки и |
основные |
характеристики |
сового проекта. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Г л а в а в т о р а я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
МАТЕРИАЛЫ, |
|
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ЭЛЕКТРОМАШИНОСТРОЕНИИ |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
Расчеты |
электрических |
|
машин |
1— горячекатаную |
изотропную |
||||||||||||||||||||
достигли |
|
такого |
совершенства, |
что |
сталь; |
2— холоднокатаную |
изотроп |
|||||||||||||||||||
в настоящее |
время |
улучшение |
по |
ную |
|
сталь; |
3 — холоднокатаную |
|||||||||||||||||||
казателей |
общепромышленных |
ма |
анизотропную |
сталь |
с |
|
ребровой |
|||||||||||||||||||
шин может быть достигнуто в ос |
текстурой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
новном за счет повышения качест |
По содержанию |
кремния |
сталь |
|||||||||||||||||||||||
ва |
материалов, |
применяемых |
при |
подразделяют на |
шесть |
групп: |
|
|||||||||||||||||||
их |
изготовлении. |
Принято |
|
делить |
0— с |
содержанием |
кремния |
до |
||||||||||||||||||
материалы на |
активные |
(магнит |
0,4% |
включительно |
(нелегирован |
|||||||||||||||||||||
ные и проводниковые) и конструк |
ная); |
1— с |
содержанием |
|
кремния |
|||||||||||||||||||||
ционные. Это деление условно, так |
от 0,4 до 0,8%; |
2— с |
содержанием |
|||||||||||||||||||||||
как во многих случаях функции эти |
кремния 0,8— 1,8%; |
3— с 1,8—2,8%; |
||||||||||||||||||||||||
совмещаются. |
Магнитные, |
провод |
4 — с |
2,8—3,8%; |
5 — с |
3,8—4,8%. |
||||||||||||||||||||
никовые, |
изоляционные и конструк |
По |
ГОСТ 21427.0-75 химический |
|||||||||||||||||||||||
ционные |
|
материалы |
обеспечивают |
|||||||||||||||||||||||
|
состав |
стали не |
нормируется. |
|
||||||||||||||||||||||
необходимое |
|
распределение |
элек |
|
||||||||||||||||||||||
|
По |
основной |
|
нормируемой |
ха |
|||||||||||||||||||||
тромагнитных |
и тепловых |
полей |
в |
|
||||||||||||||||||||||
рактеристике стали делятся на пять |
||||||||||||||||||||||||||
электрической |
машине. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
групп: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
2-1. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
0 —удельные |
|
потери |
|
при маг |
||||||||||||||||||
|
Для |
изготовления |
магнитопро- |
нитной индукции |
1,7 Тл |
и частоте |
||||||||||||||||||||
водов электрических |
машин |
приме |
50 Гц (/71,7/50); |
1— удельные |
потери |
|||||||||||||||||||||
няются |
листовая |
электротехничес |
при |
магнитной |
индукции |
1,5 Тл и |
||||||||||||||||||||
кая сталь, стальное литье, листовая |
частоте 50 Гц (/71,5/50); |
2— удельные |
||||||||||||||||||||||||
сталь, чугун |
и магнитодиэлектрики. |
потери |
при |
магнитной |
|
индукции |
||||||||||||||||||||
|
Тонколистовая |
электротехниче |
1,0 |
Тл |
и частоте |
400 |
Гц |
(pi.o/4oo); |
||||||||||||||||||
ская сталь по ГОСТ 21427.0-75 раз |
6— |
магнитная |
|
индукция в |
слабых |
|||||||||||||||||||||
деляется на 38 марок. Она изготов |
магнитных полях |
при |
напряженно |
|||||||||||||||||||||||
ляется в виде рулонов, листов и ре |
сти |
поля 0,4 А/м |
(В0,4); |
7— магнит |
||||||||||||||||||||||
заной ленты и предназначается для |
ная индукция в средних магнитных |
|||||||||||||||||||||||||
изготовления |
магнитопроводов эле |
полях |
|
при |
напряженности |
поля |
||||||||||||||||||||
ктрических |
машин, |
аппаратов |
и |
10 А/м |
(В,о). |
|
|
зависят |
от |
со |
||||||||||||||||
приборов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свойства |
стали |
||||||||||||||
|
Обозначения |
марок стали состо |
держания кремния и от условий ее |
|||||||||||||||||||||||
ят из четырех цифр. Первая обозна |
изготовления. |
Сталь |
с |
низким |
со |
|||||||||||||||||||||
чает класс по структурному состоя |
держанием кремния имеет меньшую |
|||||||||||||||||||||||||
нию и виду |
прокатки; вторая — со |
относительную |
магнитную |
прони |
||||||||||||||||||||||
держание |
кремния; |
|
третья — груп |
цаемость и большие магнитные по |
||||||||||||||||||||||
пу по основной нормируемой харак |
тери, а также |
большую |
|
индукцию |
||||||||||||||||||||||
теристике. Эти три первые цифры в |
насыщения. |
Стали |
с |
высоким |
со |
|||||||||||||||||||||
обозначении |
|
марки |
|
означают |
тип |
держанием |
кремния |
имеют |
мень |
|||||||||||||||||
стали, |
а |
четвертая — порядковый |
шие потери на вихревые токи и ги |
|||||||||||||||||||||||
номер типа стали. |
|
|
|
|
|
|
стерезис и |
высокую |
относительную |
|||||||||||||||||
|
Сталь |
подразделяют по |
струк |
магнитную проницаемость в слабых |
||||||||||||||||||||||
турному состоянию и виду прокат |
и средних полях. Присадка кремни |
|||||||||||||||||||||||||
ки на три класса: |
|
|
|
|
|
|
ем |
снижает |
плотность |
и |
|
повышает |
а»
удельное |
электрическое |
сопротив |
нокатаную |
анизотропную |
тонколис |
|||||||||||||||||||||
ление стали. Для стали с содержа |
товую сталь, изготовляемую в виде |
|||||||||||||||||||||||||
нием |
кремния |
0,8— 1,8% |
плотность |
рулонов, листов |
и резаной |
ленты, |
||||||||||||||||||||
7800 |
кг/м3, удельное |
сопротивление |
распространяется ГОСТ 21427.1-75, |
|||||||||||||||||||||||
0,25*10_6 Ом-м. Для стали с содер |
соответствующий |
|
стандарту |
СЭВ |
||||||||||||||||||||||
жанием |
кремния |
3,8—4,8% |
плот |
СТ |
102-74. |
Эта |
сталь |
выпускает |
||||||||||||||||||
ность 7550 кг/м3, удельное сопротив |
ся следующих |
марок: |
3311, |
3412, |
||||||||||||||||||||||
ление |
0,5* 10-® Ом*м. |
|
|
промыш |
3413, 3414, |
3415, |
3416, |
3404, |
3405 |
|||||||||||||||||
В |
электротехнической |
и 3406. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
ленности |
широко применяются ани |
По видам продукции сталь под |
||||||||||||||||||||||||
зотропные |
холоднокатаные |
стали, |
разделяется |
на лист, рулон, |
ленту |
|||||||||||||||||||||
имеющие |
|
в направлении |
проката |
резаную, |
по |
точности |
прокатки и |
|||||||||||||||||||
более |
высокую |
проницаемость |
и |
иеплоскостности — так |
же, |
как |
го |
|||||||||||||||||||
меньшие |
|
потери |
в слабых |
полях, |
рячекатаная. По |
виду |
покрытия: с |
|||||||||||||||||||
чем горячекатаные стали. В анизо |
электроизоляционным |
термостой |
||||||||||||||||||||||||
тропных сталях магнитные свойства |
ким покрытием |
|
(ЭТ), с покрытием, |
|||||||||||||||||||||||
вдоль |
прокатки |
и |
направлении, |
не |
ухудшающим |
штампуемость |
||||||||||||||||||||
перпендикулярном |
прокатке, — раз |
(М) — мягкое, |
без |
электроизоляци |
||||||||||||||||||||||
личные. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
онного покрытия |
(БП). |
изготовляют |
|||||||||||||
В последние годы созданы изо |
Рулонную |
сталь |
||||||||||||||||||||||||
тропные |
холоднокатаные |
стали |
с |
толщиной |
0,28; |
0,30; 0,35 |
и 0,50 |
мм |
||||||||||||||||||
кубической текстурой, имеющие вы |
и шириной 750, 860 и 1000 мм. Ре |
|||||||||||||||||||||||||
сокие магнитные качества как в на |
заную ленту изготовляют толщиной |
|||||||||||||||||||||||||
правлении проката, так и в перпен |
0,28; |
0,30; |
|
0,35; |
0,50 мм, |
шириной |
||||||||||||||||||||
дикулярном |
направлении |
(ГОСТ |
170, 180, 190, 200, 240, 250, 300, 325, |
|||||||||||||||||||||||
21427.2-75). |
|
изотропная |
тон |
360, 400, 465 и 500 мм. Предельные |
||||||||||||||||||||||
Горячекатаная |
отклонения |
|
по толщине |
стали, по |
||||||||||||||||||||||
колистовая |
электротехническая |
ширине рулона |
и ленты, |
неплоско- |
||||||||||||||||||||||
сталь |
изготавливается |
в |
виде лис |
стиость оговариваются ГОСТ. Сталь |
||||||||||||||||||||||
тов по ГОСТ 21427.3-75 следующих |
поставляется |
в термически |
обрабо |
|||||||||||||||||||||||
марок: 1211, 1212, 1213, 1311, 1312, |
танном состоянии. Сталь тот щиной |
|||||||||||||||||||||||||
1313, |
|
1411, |
1412, |
1413, |
1511, 1512, |
0,28; |
0,30 |
и |
|
0,35 |
мм изготовляют с |
|||||||||||||||
1513, 1514, 1521, 1561, 1562, 1571 и |
электроизоляционным |
термостой |
||||||||||||||||||||||||
1572. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ким покрытием, а |
сталь |
толщиной |
|||||||||||
По точности прокатки по толщи |
0,50 |
мм — без |
электроизоляционно |
|||||||||||||||||||||||
не сталь |
|
подразделяют |
на |
сталь |
го термостойкого |
покрытия |
или с |
|||||||||||||||||||
нормальной (Н) и повышенной (П) |
покрытием, |
не ухудшающим |
штам |
|||||||||||||||||||||||
точности. |
|
|
|
|
|
|
|
заводы |
пуемость. Магнитные свойства |
ста |
||||||||||||||||
На |
электротехнические |
ли приведены в приложении. |
|
|
||||||||||||||||||||||
листы |
поставляются |
в |
термически |
Тонколистовая |
холоднокатаная |
|||||||||||||||||||||
обработанном |
состоянии. По |
состо |
изотропная |
|
|
электротехническая |
||||||||||||||||||||
янию |
поверхности |
сталь |
выпуска |
сталь |
выпускается |
в виде |
рулонов, |
|||||||||||||||||||
ется |
с травленой |
(Т) |
и с нетравле |
листов |
и |
резаной |
ленты |
и имеет |
||||||||||||||||||
ной |
(НТ) |
поверхностью. |
Поверх |
следующие марки: 2011, 2012, 2013, |
||||||||||||||||||||||
ность листов должна быть гладкой, |
2111, 2112, 2211, 2212, 2311, 2312, |
|||||||||||||||||||||||||
без ржавчины, отслаивающей |
ока |
2411 и 2412. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
лины, |
налета |
порошкообразных |
|
ве |
По точности прокатки, неплос- |
|||||||||||||||||||||
ществ, |
препятствующих |
нанесению |
костиостн, |
|
коэффициенту |
заполне |
||||||||||||||||||||
изоляции. |
условного обозначения |
ния |
подразделения |
те |
же, |
что |
и у |
|||||||||||||||||||
Пример |
анизотропной |
стали. По |
типу |
по |
||||||||||||||||||||||
листа толщиной 0,50 мм, шириной |
крытия эти |
|
стали |
выпускаются с |
||||||||||||||||||||||
1000 мм, длиной 2000 мм, повышен |
термостойким |
|
электроизоляцион |
|||||||||||||||||||||||
ной точности |
прокатки, |
класса |
не- |
ным |
покрытием |
(ЭТ), |
с |
нетермо- |
||||||||||||||||||
плоскостиости |
2, с |
травленой |
по |
стойкнм (Э) |
и без |
покрытия |
(БП). |
|||||||||||||||||||
верхностью, из стали марки 1512: |
Изотропную |
рулонную |
сталь |
изго |
||||||||||||||||||||||
лист |
|
0.50ХЮ00Х2000-П-2-Т-1512 |
товляют |
|
толщиной |
0,35; |
|
0,50; |
||||||||||||||||||
ГОСТ 21427.3-75. |
|
|
|
|
холод |
0,65 |
мм и шириной |
500, |
530, |
600, |
||||||||||||||||
На |
электротехническую |
670, 750, 860 и 1000 мм. |
|
|
|
|
|
29
Т а б л и ц а |
2-1 |
Коэффициент заполнения пакета сталью |
кс |
Толщина лис |
Изоляции листов |
|
тов. мм |
оксидированные лакпроппнныс |
|
|
||
1 |
0,98 |
0,97 |
0 ,5 |
0,95 |
0,93 |
0,35 |
0,93 |
0,91 |
0 ,3 |
0,92 |
0,89 |
0,28 |
0,91 |
0,88 |
Магнитные свойства сталей ха |
||
рактеризуют |
кривые |
намагничива |
ния, приведенные в таблицах в при ложении. Потери в стали от вихре вых токов и гистерезиса определя ются удельными потерями, т. е. потерями в 1 кг стали при частоте 50 Гц и синусоидальном напряже нии. Удельные потери в стали при ведены в таблицах.
Для уменьшения потерь от вих ревых токов листы стали изолиру ются лаком или выпускаются с тер мостойким покрытием. Изоляцион ные прослойки уменьшают активное сечение пакета стали, что учи тывается коэффициентом заполне ния пакета сталью kc. Этот коэф фициент характеризует отношение сечения стали (без изоляции) ко всему сечению пакета. В табл. 2-1 приведено значение kc в зависимо сти от изоляции и толщины листов. В таблице даны усредненные зна чения, так как kc зависит от степе ни прессовки листов и длины паке тов.
Роторы |
короткозамкнутых |
асин |
хронных машин с заливкой |
пазов |
|
алюминием |
собираются из |
неизо |
лированных листов. В этом случае kc берется равным 0,95.
Для магнитопроводов, работаю
щих |
в постоянных |
магнитных |
по |
лях, |
применяется |
техническое |
ж е |
лезо |
с содержанием углерода |
ме |
нее 0,04%, а также углеродистые стали и чугуны.
Для изготовления магнитопро водов находят применение и магни-
тодиэлектрики — материалы, име |
|
ющие высокие магнитные |
свойства |
и высокое электрическое |
сопротив |
ление. |
|
Листовая сталь 1211 |
толщиной |
0,5 или 1 мм применяется для изго товления главных полюсов машин
постоянного тока. Для полюсов синхронных машин применяются стали толщиной 1—2 мм и более. Это ведет к улучшению kc„ который достигает значений 0,95—0,98.
Листовая сталь применяется для сварных станин машин посто янного тока и изготовления ободов роторов синхронных машин. Тол щина листовой стали колеблется от 1,5 до 12 мм. Магнитные свойства такие же, что и у литой стали.
Стальное литье применяется для изготовления станин и роторов син хронных машин. Магнитные харак теристики углеродистой стали при ведены в приложении. Кованые стали находят применение при из готовлении роторов синхронных ма шин и добавочных полюсов машин постоянного тока. Чугун в послед нее время в электромашинострое нии применяется все реже из-за плохих магнитных свойств.
2-2. ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
К проводниковым материалам, применяемым в электромашино строении, в первую очередь относят ся медь и алюминий. Серебро, имеющее удельное сопротивление на 4% меньшее по сравнению с медью, относится к дефицитным ма териалам и почти не применяется при изготовлении электрических машин.
Почти все изделия из меди для электротехнической промышленно сти изготавливаются путем прока та, прессования и волочения. Воло чением получаются провода диамет ром до 0,005 мм, ленты толщиной до 0,1 мм и фольга толщиной до 0,008 мм. При механических дефор мациях медь подвергается наклепу, который может быть устранен тер мообработкой.
Для изготовления коллекторов машин постоянного тока применя ется твердотянутая медь с присад кой кадмия. Кадмий увеличивает механическую прочность меди и благоприятно сказывается на каче стве пленки на поверхности пластин, улучшая коммутацию.
30