6.2.9. КРУПНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (КЭМ)

6.2.9. КРУПНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (КЭМ)

Эта группа машин всегда была важной составной частью отечественного электромашиностроения. Крупные электрические машины обеспечивают привод вспомогательного оборудования электростанции — насосов, мельниц, дымососов и вентиляторов, широко применяются в металлургии, нефте-, газо- и угледобыче, химической промышленности, ирригационных системах и многих других отраслях и объектах. Для производства КЭМ специально строились и развивались электромашиностроительные заводы.

Первый толчок к развитию крупного отечественного электромашиностроения был связан с осуществлением плана ГОЭЛРО. Завод «Электросила» в 20-х годах XX в. провел модернизацию асинхронных и синхронных двигателей, ранее выпускавшихся по технической документации иностранных фирм.

В 30-е годы были разработаны основные методики расчетов и проектирования КЭМ. Большой вклад в их создание внесли ученые Ленинградского политехнического института, Московского энергетического института, Всесоюзного электротехнического института (ВЭИ), заводов «Электросила» и ХЭМЗ. Выдвинулась целая плеяда ученых-электромашиностроителей: М.П. Костенко, А.Е. Алексеев, Б.П. Апаров, Р.А. Лютер, В.Т. Касьянов и др., работы которых заложили основы создания крупных машин переменного тока на многие годы вперед. Радикальное развитие получили теория, методы расчета и проектирования. Особое внимание уделялось новым конструкциям и материалам, автоматизации производственных процессов, и электросварочных работ, проектированию уникальных электрических машин.

В эти годы были спроектированы и освоены производством серии крупных машин переменного тока AM, С и СМ. Это позволило обеспечить потребность в двигателях на частоты вращения от 1500 до 375 об/мин и мощностью до 8000 кВт. В этих машинах была достигнута определенная степень унификации, применены двухслойные обмотки, типоразмеры распределены по габаритам. Было образовано два участка серии: 11–15-го и 16–20-го габаритов. Были созданы также специализированные машины и дизельные генераторы. В конце 30-х годов на «Электросиле» начали выпускать асинхронные двигатели частотой вращения 3000 об/мин серии ATM мощностью до 3500 кВт, которые предназначались для привода турбонасосов, турбокомпрессоров, воздуходувок и других быстроходных механизмов. Таким образом, завод «Электросила» стал родоначальником и первым разработчиком большинства серий крупных машин.

В 1943 г. изготовление крупных электрических машин было начато на заводе «Уралэлектротяжмаш», где в короткий срок была доработана и освоена широкая номенклатура асинхронных и синхронных двигателей.

В конце 40-х — начале 50-х годов производство крупных электрических машин начали Ленинградский электромашиностроительный завод (ныне ОАО «Сила»), Лысьвенский турбогенераторный завод (ныне ОАО «Привод») и Новосибирский турбогенераторный завод (ныне ОАО ЭЛСИБ). На этих предприятиях были созданы, в значительной степени с помощью завода «Электросила», собственные научно-технические и конструкторские подразделения. К этому времени назрела необходимость специализации производства, обобщения опыта разработки отдельных типов и серий крупных электрических машин. Важнейшую роль в дальнейшем развитии электромашиностроения, особенно в исследовании новых направлений развития технического прогресса в этой области сыграл созданный в 1950 г. Институт электромеханики АН СССР, ныне ВНИИэлектромаш.

В конструировании двигателей активно участвовали ведущие заводские специалисты, среди которых следует отметить В.К. Федорова и Л.П. Клеймона.

В 1952 г. была начата работа по проектированию единой серии крупных электрических машин переменного тока. В создании единой серии участвовали многие заводы и институты — ВНИИЭМ и Институт электромеханики АН СССР. Теоретические и экспериментальные исследования возглавил И.Д. Урусов. На Ленинградском электромашиностроительном заводе была организована исследовательская лаборатория, а также проектная группа, позднее преобразовавшаяся в Центральное конструкторское бюро крупных электрических машин (ныне ОАО ЦКБ КЭМ). Большой вклад в создание единой серии внесли И.М. Радин, В.Е. Матюков, В.М. Бизня.

В единую серию крупных электрических машин вошли синхронные двигатели серии СДН (14–20-го габаритов), асинхронные двигатели серии АКН (с фазным ротором) и АН (с коротко-замкнутым ротором). В новых сериях была принята жесткая шкала мощностей и частот вращения, которая позже стала основной для стандартизации. Был теоретически обоснован оптимальный ряд внешних диаметров сердечников статоров, разработаны современные подходы к унификации, типовые решения по конструкции обмоток и вылету лобовых частей, сборке и креплению магнитопровода, вентиляционным схемам и элементам. Единая серия не имела аналогов в мировой практике. Она позволила в несколько раз сократить номенклатуру оснастки, применяемых материалов и вместе с тем обеспечивала высокое качество электрических машин.

В 1960 г. правительство приняло решение о внедрении единой серии на всех заводах крупного электромашиностроения. К производству этих машин были подключены новые заводы в Молдавии (г. Тирасполь), на Украине (г. Новая Каховка), а также электромашиностроительный завод им. Владимира Ильича (Москва).

Единая серия дала толчок к созданию других специализированных серий КЭМ. Были разработаны и внедрены серия синхронных двигателей типа СДК и СДКП для привода компрессоров, мельниц, экскаваторов и др., дизельные генераторы СГД на частоту вращения 300 и 375 об/мин.

На Новосибирском турбогенераторном заводе большие работы были проведены по совершенствованию конструкции и технологии изготовления роторов, развитию номенклатуры серии асинхронных турбодвигателей типа АТД, в которых принимали участие К.Н. Масленников, Ю.В. Аргунов. В дальнейшем этот завод разработал новые высокочастотные преобразователи частоты для индукционных печей.

Завод «Уралэлектротяжмаш» на базе единой серии освоил выпуск асинхронных электродвигателей типа ВАН (АВ) и синхронных типа ВСДН (СДВ) для гидравлических насосов. Машины имели упорные подшипники (подпятники), что позволяло воспринимать значительные осевые нагрузки от реакции воды и массы вращающихся частей насоса.

Важным достижением стало создание синхронных двигателей на частоту вращения 1500 об/мин с массивными полюсами (З.Б. Нейман и Ю.Н. Герасименко).

Заводом «Электросила» взамен двигателей ДАМСО были разработаны серии асинхронных двигателей типа А и ДАЗО (12–13-го габаритов, мощностью до 1000 кВт). Эти машины стали самыми массовыми в производстве (Ленинградский электромашиностроительный завод). На этом заводе внедрены алюминиевые сварные обмотки роторов асинхронных короткозамкнутых двигателей, давшие очень большой экономический эффект и поднявшие надежность конструкций обмоток и роторов.

На заводе «Электросила» были разработаны также и более крупные асинхронные электродвигатели ДАЗО 15–19-го габаритов, в том числе двухскоростные с самостоятельными обмотками на каждую частоту вращения; синхронные генераторы для морского флота.

Таким образом, в 50–60-е годы были заложены основы создания современных серий, разработана и внедрена широкая номенклатура крупных электрических машин, созданы новые производственные мощности для их изготовления. В этот период выпуск КЭМ увеличился более чем в 2 раза, что позволило практически полностью обеспечить потребность в них всех отраслей народного хозяйства.

Следующий период развития крупного электромашиностроения был связан с совершенствованием технико-экономических показателей машин, внедрением новых прогрессивных систем высоковольтной изоляции и полупроводниковых систем возбуждения.

На заводе «Сибэлектротяжмаш» (г. Новосибирск) были разработаны высокоэффективные серии асинхронных турбодвигателей АТД2 и в последующем АТД4 мощностью до 8000 кВт. Там же были созданы новые преобразователи частоты, в которых удалось разместить в одном корпусе двигатель и генератор, а за счет вертикального исполнения уменьшить габариты агрегатов.

^{Рис. 6.6. Крупный асинхронный двигатель закрытого исполнения с обдувом мощностью 800 кВт, частотой вращения 1500 об/мин, напряжением 6 кВ (серия ДАЗО 4)} 

На базе новых материалов и технологий были разработаны ЦКБ КЭМ серии асинхронных электродвигателей А4 и ДА304 (рис. 6.6). Выбор параметров, уровня нагрузок и проведение расчетов выполнил С.А. Макаровский, а отработку схем вентиляции и охлаждения — В.Н. Васильев, максимальную степень унификации конструкции обеспечил Л.М. Миттельман, координацию работ по новой серии, включая технико-экономические обеспечение, стандартизацию, организацию и оптимизацию производства, осуществил Г.С. Васильев. Эти серии на многие годы стали определять технический уровень электрических машин напряжением 6000 В, мощностью от 200 до 2000 кВт. В настоящее время эти двигатели выпускаются на АО «Сила», АО «Сафоновский электромашиностроительный завод» и АО «Привод».

В последние годы темпы создания новых серий и типов машин и исследований в области крупных электрических машин замедлились. В настоящее время ведутся исследования в области электродвигателей с регулируемой частотой вращения, выпускаются опытные образцы и отдельные партии.

В связи с тем что некоторые заводы крупного электромашиностроения из-за распада СССР оказались в других странах, а российские заводы имеют резервы мощностей, то научно-исследовательскими институтами, конструкторскими бюро и заводами были проведены работы по разработке и освоению производства серий и типов машин, ранее изготавливавшихся вне России. Наиболее существенной работой является создание новой серии асинхронных двигателей типа АОД для привода вспомогательных механизмов электростанций. Двигатели этой серии отличаются удачной компоновкой, повышенной надежностью и высокими энергетическими показателями. Разработка велась в ТОО НеоКЭМ и ОАО ЦКБ КЭМ. Наибольший вклад в создание этой серии внесли Г.С. Васильев, В.Н. Васильев, А.И. Лапигин. Серия выпускается ОАО «Сила».

Данный текст является ознакомительным фрагментом.