В.7. Матеріали, що застосовуються в електромашинобудуванні

В.6 Класифікація електричних машин і їх номінальні величини

Основним: призначенням електричних машин є електромеханічне перетворення енергії. Сучасні електричні машини виготовляють з дуже широкими діапазонами потужностей (від частин вата до півтора мільйона кіловат) і частот обертання (від одного оберту в годину до 100 000 об/хв.). Все це накладає відповідні вимоги до конструкції і матеріалів, що застосовуються, тому діапазони потужностей електричних машин умовно поділяють на чотири групи:

Мікромашини.............,...................................до 500 Вт Машини: Малої потужності...............................0,5-50 кВт Середньої потужності........................50-500 кВт Великої потужності......................більше 500 кВт

Електричні машини можуть використовуватися для підсилення потужності електричних сигналів в різних системах управлінні. Такі машини називають електромашинними підсилювачами. Для перетворенні частоти обертів в електричні сигнали служать тахогенератори, а для отримання електричних сигналів, пропорційних куту повороту вала - сельсини. Всі ці види електричних машин знаходять застосування на транспорті.

За принципом: дії електричні машини поділяють на дві групи - колекторні і безколекторні.

Колекторні машини використовують головним чином: на постійному струмі в якості, генераторів або двигунів. Але існують і колекторні двигуни змінного струму, котрі в сучасних умовах застосовують в системах, де необхідна висока частота обертанні (більше 3000 об/хв).

Безколекторні. машини ділять на синхронні та асинхронні. Це машини змінного струму. Синхронні машини працюють в якості, генераторів і, рідше, як двигуни. Асинхронні машини - це головним чином електродвигуни. Обидва цих типи машин змінного струму використовують на локомотивах.

Номінальний режим роботи електричної машини, тобто режим при умовах, для яких вона призначена, характеризується такими величинами: потужністю, напругою, струмом, частотою обертання, ККД і електромагнітним моментом.

Потрібно розрівняти номінальну електричну потужність генератора і механічну потужність на валу двигуна.

Для отримання електромагнітного моменту моменту в електричній машині необхідна наявність магнітного потоку (його створюють полюси) і струму в обмотці якоря. Отже, основу електричної машини мають складати магнітні і струмопровідні матеріали. Ізоляцію струмопровідних матеріалів від корпуса і одні від одного виконують ізоляційними матеріалами.

Для виготовлення вузлів і. деталей, головним, призначенням яких є сприйняття і передача механічних навантажень (ваги, станини, підшипникові щити, кріпильні деталі і т. ін.) застосовують конструктивні матеріали.

Магнітопровідні матеріали. Найважливішими сортами листової електротехнічної сталі є сорти, у склад.яких для зменшення: збитків на вихрові стуми і гістерезис вводять кремній.

Електротехнічні сталі виготовляють товщиною 0,5 і 0,35 мм і розрізняють за двома найважливішими ознаками. Сталь може бути ізотропною, що має практично однакову магнітопровідність в напрямку і поперек прокату, або анізотропною, у якій намагнічувана провідність різко відрізняється у вказаних напрямках.

Позначення марок сталі складається з чотирьох цифр, які умовно характеризують основні властивості, сталі: перша - клас за структурним: станом і видом прокату (1 - гаряча прокатка ізотропна, 2 - холоднокатана ізотропна, 3 - холоднокатана анізотропна); друга - вміст кремнію (0 - не легована, 1 - вміст кремнію від 0,4 до 0,8 %, 2 - більше 0,8 до 1,8 %, 3 - більше 1,8 до 2,8 і тощо); третя - основна нормована характеристика (питомі втрати при даній індукції і частоті 50 Гц); четверта - порядковий номер сталі.

Раніше для виготовлення осердь якорів застосовувалась гарячекатана ізотропна сталь (в більшості марки 1312). Останнім: часом: її замінює холоднокатана ізотропна сталь, що володіє більш високими магнітними показниками, наприклад, марки 2312.

Для виготовлення шихтованих осердь полюсів, що не підлягають періодичному перемагнічуванню застосовують холоднокатану анізотропну сталь марки 3411.

Струмопровідні матеріали. Завдяки гарній електропровідності, відносній дешевизні і. достатній механічній міцності, основним етрумопровщїим матеріалом є мідь. Але її запаси порівняно обемежені і. тому ведуться роботи по її заміні, в першу чергу алюмінієм І його сплавами.

Питомий опір при температурі 20° С для електролітичної відпаленої міді складає (17,24 ÷ 17.54) 10^-9 Ом∙м, а для рафінованого алюмінію - 28,2∙10^-9 при густині відповідно 8,9 т/м³ і 2,65 т/м². Істотно більший (практично в1,6 рази) питомий опір алюмінію і гірші механічні властивості перешкоджають його широкому використанню в електричних машинах.

Рис. В.3. Найпростіший генератор постійного струму

Рис В.4. Криві ЕРС і струму якоря (а) і у зовнішньому
колі (б) найпростішого генератора постійного струму

Ізоляційні матеріали. Ці матеріали повинні, володіти достатньою електричною і механічною міцністю, теплопровідністю і стійкістю до нагрівання. В основному ізоляційні матеріали можуть виготовлятись на основі природних органічних матеріалів (папір, деревина, шовк), неорганічних матеріалів (слюда, скловолокно, азбест), різних синтетичних матеріалів (плівки, емалі, лаки). Рідкі або газоподібні діелектрики частіше застосовуються в трансформаторах.

При роботі електричних машини і трансформатори нагріваються, що веде до виходу із ладу їх електричної ізоляції. Ізоляційні матеріали під дією температури висихають, тріскають, втрачають свої електричні механічні властивості; ізоляція старіє. Тому, коли говорять про допустиме навантаження машини або трансформатора, то мають на увазі, що вона насамперед визначається допустимою температурою для ізоляційних матеріалів. І якщо машину розраховують на термін служби 16-20 років, то стійкість до нагріву ізоляції, яку використовують, повинна забезпечувати економічно доцільний до ремонту термін служби.

Звичайно на, і машину, і трансформатор можна виконати такими, що не нагріватимуться в процесі експлуатації. Але використання їх матеріалів при цьому буде надзвичайно неефективним, виріб буде тяжким і дорогим. Потрібно побудувати високоефективну машину з довгим терміном служби.

Всі ізоляційні матеріали на стійкість що нагріву поділяються: на класи. Допустима температура для кожного з класів така.

Класи ізоляції Y А Е В F H С

Допустима температура, °С 90 І05 120 130 І55 180 вище 180

Термін служби ізоляції навіть при невеликому перевищені температури, що допускається що допускається для данного класу різко падає. Тому в умовах експлуатації температура ніколи не повинна перевищувати допустиму.

Конструктивні матеріали. В якості таких матеріалів використовують сталь, чавун, кольорові матеріали і їх сплави, а також пластмаси. До них висуваються вимоги, загальні в машинобудуванні.

Дата добавления: 2014-01-04