6.2.2. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ЕДИНЫХ СЕРИЙ

6.2.2. 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[6] 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-присоединительных размеров в соответствии с рекомендациями МЭК, обеспечена возможность питания электродвигателей от тиристорных преобразователей. Был сделан переход к оценке 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), широко-регулируемые 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 ВНИИ-электромаш (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) по 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.