Электродвигатели 4ПО, 4ПБ

Электродвигатели постоянного тока 4ПБ, 4ПО 80, 100 и 112 габарита для привода станков с ЧПУ и других металлорежущих станков, конвейеров и элеваторов.

ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 4ПБ, 4ПО.

Общие сведения
Широкая автоматизация производства, повышение скоростей технологических процессов при непрерывно возрастающих требованиях к качеству промышленной продукции обусловили к началу 80-х годов необходимость резкого наращивания выпуска широкорегулируемых тиристорных электроприводов с двигателями постоянного тока. Стремительное развитие автоматизированных станков с ЧПУ предопределило одновременно с этим весьма высокие требования к двигателям постоянного тока, используемым в приводах главного движения: увеличения мощности при заданной высоте оси вращения в 3 — 4 раза, расширения диапазона регулирования частоты вращения в 2 — 2,5 раза, а также существенного улучшения динамических и виброакустических свойств двигателей. Кроме того, стала актуальной проблема замены традиционно ручной технологии, применяемой для производства машин постоянного тока, на современную машинную технологию путем оснащения заводов высокопроизводительным технологическим оборудованием.

Исходя из требований современною электропривода в основу создания нового поколения машин серии 4П положены следующие принципы дифференциации двигателей постоянного тока:

1) по регулировочным свойствам: двигатели с нормальным регулированием — до 1:5 и широкорегулируемые двигатели — до 1 1000,

2) по типу конструкции:

закрытые, соответствующие степени защиты IP44 с полностью шихтованным магнитопроводом статора, заключенным в круглый чугунный или алюминиевый корпус, со способом охлаждения IC0041 (без вентиляции) или IC0141, с поверхностным охлаждением посредством вентилятора, жестко закрепленного на валу двигателя;

защищенные, со степенью защиты IP23, с шихтованным статором прямоугольного сечения без корпуса, с охлаждением от автономного электровентилятора, устанавливаемого сверху (сбоку), — 1С06, или по оси двигателя — IC05;

3) по условиям эксплуатации:

нормальные, соответствующие значениям климатических факторов при эксплуатации УХЛ4 по ГОСТ 15543-70 и ГОСТ 15150-69 и в части воздействия механических факторов внешней среды — группе М1 по ГОСТ 17516-72;

с тяжелыми условиями эксплуатации (УХЛЗ) и (М8), соответствующие работе во вспомогательных механизмах металлургического производства, на экскаваторах, буровых установках и т. п.

Структура электродвигателей серии 4П представлена в таблице:

Закрытые и обдуваемые двигатели унифицированной конструкции двигателей типа 4ПО и 4ПБ

Двигатели мощностью до 10 кВт (50 Н м) с нормальными регулировочными свойствами составляют почти 2/3 общей потребности отраслей народного хозяйства в машинах постоянного тока. Наибольшее применение они получили в комплектном тиристорном электроприводе типа ЭПУ2 в станкостроении, железнодорожном и морском транспорте.

В целях значительного снижения (в 2—3 раза) трудоемкости изготовления таких двигателей в новой серии реализована идея унификации конструкции машин постоянного тока с асинхронными двигателями серии 4А. Это предопределило возможность применения для производства статора, обработки корпусных деталей, сборки и испытаний машин постоянного тока технологического оборудования, созданного для серии 4А.

В унифицированной конструкции электродвигателя 4ПО и 4ПБ магнитопровод статора неявнополюсный с распределенными обмотками в пазах, равномерно распределенных вдоль его окружности. Обмотка возбуждения укладывается в два паза в пределах полюсной дуги основного потока, компенсационная обмотка располагается равномерно во всех пазах остальной расточки статора.

В унифицированной конструкции 4ПО (рис. 10.8) и 4ПБ одинакового габарита с двигателями серии 4А, АИР, 5А, 5АМ, могут быть применены одинаковые станины, задние подшипниковые щиты, детали вентиляционного узла, коробки выводов, подшипники и их крышки.

Достоинствами унифицированной конструкции двигателей постоянного тока по сравнению с явнополюсными традиционной конструкции являются:

1) распределение статорных обмоток двигателей в сравнительно большом числе пазов, что приносит положительный эффект, состоящий в улучшении теплоотдачи, и позволяет существенно увеличить плотности тока в них по сравнению с принятыми в сосредоточенных обмотках возбуждения и добавочных полюсов вплоть до значений, соответствующих плотностям тока статорных обмоток асинхронных двигателей,

2) полная и совершенная компенсация поля реакции якоря по всей его окружности, позволяющая сохранить неизменным поле возбуждения и его форму на холостом ходу и под нагрузкой и снизить соответственно ток возбуждения в нагрузочном режиме по сравнению с требующимся в некомпенсированном двигателе постоянного тока;

3) применение полностью шихтованного магнитопровода, что уменьшает его магнитную несимметрию и практически устраняет отставание во времени изменений магнитного потока добавочных полюсов от изменения тока в их обмотках и, следовательно повышает коммутационную, способность двигателей в стационарных и динамических режимах работы;

4) переход к степени защиты IP44 в унифицированных двигателях от обычно применяемой в двигателях традиционной явнополюсной конструкции степени защиты IP23. что повышает надежность этих двигателей в эксплуатации.
Замена двигателей серии 2П как закрытого, так и защищенного исполнения на двигатели унифицированной конструкции серии 4П обеспечивает: увеличение номинальной мощности в заданном габарите на одну шкалу МЭК; снижение материалоемкости на 15 — 20%; уменьшение расхода обмоточной меди на 25-35% и снижение трудоемкости изготовления в 2,5 — 3 раза.

Переход на полностью шихтованный магнитопровод в двигателях постоянного тока с номинальной мощностью от 0,25 до 5,5 кВт позволяет существенно повысить динамические качества тиристорного электропривода

При тиристорном питании надежная ра бота двигателей 4П обеспечивается без необходимости применения сглаживающего реактора в якорной цепи без снижения номинальной мощности, если коэффициент пульсации тока не превышает 15% (при коэффициенте пульсации от 15 до 45% номинальная мощность двигателя снижается не более чем на 10%).

Двигатели рассчитаны на эксплуатацию при высоте над уровнем моря до 1000 м, температуре окружающей среды от 1 до 40 С, относительной влажности окружающего воздуха 80% при температуре 20 °С. Двигатели типа 4ПО должны соответствовать группе условий эксплуатации Ml по ГОСТ 17516-72; типа 4ПБ — группе Ml или М8.

Технические данные электродвигателей 4П, соответствующие режиму S1, приведены в табл. 10.3, Двигатели допускают также эксплуатацию в режимах S3 —S8. Уровень шума при номинальной частоте вращения соответствует классу 2 по ГОСТ 16372-84; допустимое значение вибрации при номинальной частоте вращения — классу 1,1 по ГОСТ 16921-83. Двигатели серии 4П изготовляются с параллельным или независимым возбуждением 220 В.

Частота вращения при номинальном напряжении на якоре и обмотке возбуждения, номинальном токе якоря и установившемся тепловом состоянии не должна отличаться от номинальной более чем на + 15 и —10%. Двигатели допускают регулирование частоты вращения вниз от номинальной снижением напряжения на выводах якоря в диапазоне 1:1000 со снижением тока якоря до 50% и вверх от номинальной до максимальной, указанной в табл. 10.3, ослаблением поля (уменьшением тока возбуждения) при номинальном напряжении на якоре. Устойчивость работы обеспечивается системой регулирования привода.

Класс нагревостойкости изоляции обмоток F.

Двигатели типа 4ПО в нагретом состоянии при номинальном гоке возбуждения выдерживают перегрузку по току якоря в течение 10 с за цикл не менее 1 мин до 2/ном, типа 4ПБ — до 2/ном.

Технические данные двигателей типов 4ПО и 4ПБ.

Габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателей типа 4ПО конструктивного исполнения IM2I81 и IM3081:

Габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателей типа 4ПО конструктивного исполнения IM2181, IM3081:

Для электродвигателей постоянного тока 4П устанавливаются следующие показатели надежности и долговечности (при работе в номинальном режиме): средний срок службы при наработке 30000 ч — не менее 12 лет: наработка обмоток — 20000 ч: вероятность безотказной работы за период 10000 ч — не менее 0,8 при доверительной вероятности 0,7; наработка щеток — 2000 ч; коэффициент готовности — 0,9.Предельное отклонение установочных и присоединительных размеров соответствует нормальной точности по ГОСТ 8592-79.