20 Машины постоянного тока единых серий

Без существенного изменения конструктив­ных черт машины постоянного тока к 30-м годам нашего столетия стали более мощными, значи­тельно расширился диапазон регулирования их частоты вращения. Как правило, машины посто­янного тока создавались по индивидуальным проектам либо небольшими партиями.

В 1930—1931 гг. в СССР была поставлена за­дача создания единых серий электрических ма­шин. При проектировании был использован опыт, накопленный к тому времени на наших за­водах по расчету, конструированию и техноло­гии производства электрических машин, а также по привлечению к работе лучших специалистов вузов и научно-исследовательских институтов, Значительную научно-теоретическую, исследо­вательскую и организаторскую работу по произ­водству серий машин постоянного тока и асин­хронных двигателей с различными системами охлаждения провел академик М.П. Костенко в качестве шеф-электрика Харьковского электро­машиностроительного завода (ХЭМЗ). В основу проектирования серий был положен геометриче­ский ряд машин, подобных в отношении их электрических, тепловых и вентиляционных харак­теристик. Основополагающие принципы проек­тирования серий были отражены в монографии В.А. Трапезникова [6.31].

В 1932 г, советские машиностроители разра­ботали и освоили первые серии машин постоян­ного тока: ПН мощностью до 200 кВт и МП 550 мощностью свыше 200 кВт. Эти серии отличались меньшей массой, лучшим использо­ванием активных материалов, закономерно из­меняющимися показателями и удовлетворяли всем требованиям научной методологии проек­тирования. Об этом свидетельствует тот факт, что серия ПН, созданная как временная, просу­ществовала в производстве свыше 30 лет.

В 1954—1956 гг. была разработана первая единая серия П машин постоянного тока 1— 11 -го габаритов мощностью 0,3—200 кВт и частотой вращения 1500 об/мин, а затем единая серия П машин 12—17-го габаритов мощностью свыше 200 кВт, Впервые в стране для двигателей постоянного тока была применена твердая шка­ла мощностей с фиксированными значениями частот вращения; на базе основного исполнения разработана широкая номенклатура как электри­ческих, так и конструктивных модификаций с высоким уровнем унификации деталей и сборочных единиц. Двигатели имели улучшенные динамические характеристики: момент инерции якоря по сравнению с двигателями серии ПН ни­же в среднем на 34 %.

Возросшие технические требования к маши­нам постоянного тока были удовлетворены после разработки новой единой серии 2П машин посто­янного тока мощностью до 200 кВт, которая была осуществлена под руководством В.А. Кожевни­кова во ВНИИэлектромаше (г. Ленинград) в 1968—1972 гг. в содружестве с Прокопьевским (И.А- Волкомирский) и Харьковским (Ю.П. Сер­дюков) заводами «Электромашина». При разра­ботке серии не только были решены задачи по­вышения технического уровня машин (повыше­ния мощности в габарите, снижения удельной массы на 10 %, момента инерции якоря на 22 %), но и осуществлена стандартизация установочно-присоединитсльных размеров в соответствии с рекомендациями МЭК, обеспечена возможность питания электродвигателей от тиристорных пре­образователей. Был сделан переход к опенке га­баритов по значениям высот осей вращения. Из­менилось соотношение основных размеров ма­шины, впервые были созданы электродвигатели с отношением длины якоря к его диаметру выше единицы, что позволило удовлетворить требова­ния заказчиков по встраиваемости электродвига­теля в механизмы станков.

В 1976—1978 гг. была разработана, а затем внедрена в производство на электромашино­строительных заводах «Электросила» (В.М. Миничев) и ХЭМЗ (М.Н. Курочкин) серия электро­двигателей П2 12—15-го габаритов. С учетом требования современного быстродействующего тиристорного электропривода магнитная систе­ма электродвигателей была выполнена шихто­ванной, а корпус восьмигранным, применены изоляция на основе полиимидных и полиамид­ных материалов класса нагревостойкости F и электротехническая сталь улучшенных марок. Масса электродвигателей серии П2 снижена в среднем на 21 %, момент инерции якоря — на 45 %. Особое внимание было уделено повыше­нию надежности электродвигателей. На базе двигателей серии П2 разработана специализиро­ванная серия экскаваторных генераторов 2ГПЭ мощностью 75—630 кВт, которая была освоена в производстве на Карпинском электромашино­строительном заводе.

В 80-х годах во ВНИИэлектромаше (В.А. Ко­жевников, В.Н. Антипов, Л.В. Гамаюнов) была решена задача создания серии 4П машин посто­янного тока, которая заменяла все ранее выпус­кавшиеся на заводах отрасли серии машин постоянного тока, с одновременным снижением трудоемкости их изготовления путем внедрения современного технологического оборудования. К разработке серии было привлечено свыше 20 организаций, в том числе специалисты Всесоюз­ного научно-исследовательского института тех­нологии электромашиностроения (ВНИИТэлектромаш, г. Харьков) во главе с В.Г. Костроминым для разработки специализированного технологического оборудования.

Серия 4П включает в себя общепромышлен­ные двигатели с нормальными регулировочны­ми свойствами (габариты 80—280 мм), широко­регулируемые двигатели 4ПБ закрытого испол­нения (габариты 80—180 мм), широкорегулируе­мые двигатели 4ПФ специализированного назна­чения с независимой вентиляцией (габариты 112—250 мм) и крупные двигатели для тяжелых условий эксплуатации (габариты 280—450 мм).

В электродвигателях габаритов 80—112 мм завода «Псковэлектромаш» реализована нетра­диционная, унифицированная с асинхронными двигателями конструкция с распределенной об­моткой статора, что позволило освоить механи­зированную технологию производства обмоток и использовать технологическое оборудование. разработанное для массового выпуска асинхрон­ных двигателей. При этом трудоемкость изго­товления снижена в 2—3 раза, достигнута суще­ственная экономия обмоточной меди.

Для приводов главного движения станков и автоматизированного оборудования ВНИИэлектромаш (г. Ленинград) разработал специаль­ные бескорпусные электродвигатели постоянно­го тока 4ПФ, оснащенные датчиками скорости, положения, системами температурной защиты и принудительной вентиляции. Электродвигатели выполнены в габаритах 112—250 мм с n-гранной шихтованной станиной, обладают диапазоном регулирования частоты вращения при постоян­ной мощности не менее, чем 1:4, высокими зна­чениями удельной мощности и хорошими эргономическими показателями.

Крупные электродвигатели серии 4П (габари­ты 280—450 мм) но сравнению с аналогичными машинами серии П2 имеют увеличенный в 1,6 раза вращающий момент, большую в 1,5—2,0 раза единичную мощность и выше на 30—50 % максимальную частоту вращения. Для серии проведена максимальная унификация конструк­ции и уменьшено количество типоисполнений, что привело к повышению уровня механизации производства и к снижению себестоимости изго­товления. На базе крупных двигателей серии 4П развивается экскаваторное электромашинострое­ние, а также выпускаются электрические маши­ны для нефтебуровых установок.