Внешние воздействующие факторы на работу электрических машин

2.3.

Внешние воздействующие факторы на работу электрических машин

Для обеспечения надежной работы электрические машины должны быть способны противостоять воздействию факторов внешней среды, в условиях которых они предназначены работать.

По видам воздействия факторы внешней среды подразделяются на климатические, механические, специальные, биологические.

К климатическим факторам внешней среды относятся: температура, влажность воздуха, давление воздуха или газа (высота над уровнем моря), солнечная радиация, соляной туман, дождь, ветер, пыль (в том числе снежная), иней, резкая смена температур.

В ГОСТ 15150-69 даны характеристики микроклиматических районов по условиям температуры и влажности, указано географическое положение различных климатических районов на земном шаре, приведен перечень стран, относящихся к районам с влажным

Таблица 2.3. Условное обозначение

климатического исполнения

электрических машин

и сухим тропическим климатом, и отмечены границы районов с холодным климатом в СССР.

ГОСТ 15150-69 устанавливает климатические исполнения изделий и категории климатических исполнений в зависимости от мест размещения при эксплуатации (табл. 2.3 и 2.4). Для всех климатических исполнений и категорий размещения в ГОСТ приведены значения рабочих и предельных температур окружающего воздуха при эксплуатации, данные по значению относительной влажности воздуха, нормы при воздействии на изделия содержащейся в воздухе пыли и корро-зионно-активных агентов, а также верхние рабочие значения интегральной плотности теплового потока солнечной радиации и интенсивности дождя.

В условном буквенно-цифровом обозначении типоразмеров электрических машин на предпоследнем месте проставляется буква, обозначающая климатическое исполнение, и на последнем — цифра, обозначающая категорию размещения.

Конкретизация требования ГОСТ 15150-69 применительно к изделиям электротехники дана в ГОСТ 15543-70.

Электрические машины, предназначенные для эксплуатации в районах с холод-

Исполнение

Обозначение

Электрические машины, предназначенные для эксплуатации на суше, реках, озерах для микроклиматических районов: с умеренным климатом с холодным климатом с влажным тропическим климатом с сухим тропическим климатом как с сухим, так и с влажным тропическим климатом для всех макроклима-тических районов на суше (общеклиматическое исполнение) Электрические машины, предназначенные для эксплуатации в макроклиматических районах с морским климатом: с умеренно-холодным морским климатом с морским тропическим климатом, в том числе и на судах каботажного плавания на судах неограниченного района плавания Электрические машины, предназначенные для всех макроклиматических районов на суше и на море

У ХЛ ТВ

тс т

м тм

ом в

Таблица 2.4. Условное обозначение категории размещения электрических машин

Исполнение

Обозначение

Для эксплуатации на открытом воздухе Для эксплуатации на открытом воздухе или в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются, от колебаний на открытом воздухе (отсутствие прямого воздействия солнечной радиации и атмосферных осадков) Для эксплуатации в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий Для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (например в закрытых отапливаемых производственных помещениях) Для эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью (например, в неотапливаемых и невенти-лируемых помещениях, в том числе в шахтах)

3 4

ным климатом (исполнение ХЛ по ГОСТ 15150-69), должны соответствовать ГОСТ 17412-72, в котором установлены требования к выбору конструкций и материалов, к комплектации, правилам приемки и методам испытаний в части воздействия специфических факторов холодного климата.

Для районов с тропическим климатом электрические машины изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 15963-79, в котором установлены предельно допустимые превышения температуры для изделий тропического исполнения и их частей в зависимости от температуры окружающего воздуха и класса нагревостойкости электрической изоляции, которые значительно ниже установленных для электрических изделий нормального исполнения.

К ГОСТ приложен перечень основных материалов, применяемых для изготовления оборудования для районов с тропическим климатом (конструкционные металлы и сплавы, электротехнические, магнитные и

электроизоляционные материалы, лаки, эмали, пластмассы, провода и т. д.).

Условия хранения и транспортирования электрических машин в части воздействия климатических факторов внешней среды определены ГОСТ 15150-69. Государственный стандарт устанавливает девять основных групп условий хранения изделий, характеризующихся совокупностью климатических факторов, воздействующих при хранении на изделия (табл. 2.5).

Для каждой из указанных групп стандарт устанавливает наибольшее и наименьшее значения температуры, относительной влажности воздуха, интенсивность дождя и другие климатические факторы.

Условия транспортирования электрических машин являются такими же, как условия хранения на открытых площадках: для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом на суше — по группе 8, для всех макроклиматических районов на суше, в том числе в районах с тропическим

Таблица 2.5. Обозначение условий хранения электрических машин

Обозн

ачение

Условия хранения

основ-, ное

буквенное

Отапливаемые и вентилируемые склады, расположенные в любых макроклиматических районах Закрытые помещения с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности существенно меньше, чем на открытом воздухе, расположенные в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом Закрытые помещения с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности существенно меньше, чем на открытом воздухе, расположенные в любых макроклиматических условиях, в том числе в районах с тропическим климатом Навесы или помещения, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе, расположенные в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом в условно чистой атмосфере Навесы или помещения, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе, расположенные в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом в атмосфере любых типов Навесы или помещения, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе, расположенные в любых макроклиматических районах, в том числе в районах с тропическим климатом, в атмосфере любых типов Открытые площадки, расположенные в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом в условно чистой атмосфере Открытые площадки, расположенные в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом в атмосфере любых типов Открытые площадки, расположенные в любых макроклиматических районах, в том числе в районах с тропическим климатом, в атмосфере любых типов

4 5 6

7 8 9

Л С

жз

Ж2 ОЖ4 ОЖ2

Ж1 ОЖЗ ОЖ1

климатом, и при морских перевозках — 9.

Условия транспортирования электрических машин в закрытом транспорте (железнодорожных вагонах, контейнерах, закрытых автомашинах, трюмах и т. д.) являются такими же, как условия хранения под навесом: для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом на суше — по группе 5, для всех микроклиматических районов на суше, в том числе в районах с тропическим климатом — по группе 6, при морских перевозках в трюмах — по группе 3. При транспортировании самолетом дополнительно должны учитываться воздействия низкой температуры, резкой смены температур и пониженного давления воздуха.

Факторы внешнего механического воздействия на электрические машины определены ГОСТ 17516-72, которым в зависимости от места установки электрических машин предусматриваются группы условий эксплуатации М1-М31, характеризующиеся диапазонами частот вибрационных нагрузок, ускорениями, длительностью ударов и видами ударов (одиночные, многократные). Стандарт рекомендует изготовлять изделия, пригодные для некольких групп условий эксплуатации.

Электрические машины общего назначения, к которым не предъявляются особые требования в части воздействия на них внешних механических факторов, относят к группе эксплуатации Ml. Эта группа характеризуется размещением электрических машин при эксплуатации непосредственно на стенах предприятий, фундаментах и т. п. при внешних источниках механических воздействий, создающих вибрации с частотой 35 Гц при максимальном ускорении 0,5д и отсутствии ударных нагрузок.

Методы контроля устойчивости электрических машин к воздействию внешних климатических и механических факторов установлены ГОСТ 16962-71.

При испытаниях электрических машин за нормальные значения климатических факторов принимаются:

Температура, °С...... 25 + 2,5

Относительная влажность воздуха, %........ 45-80

Атмосферное давление, кПа . . 84—106

Требования к электрическим машинам, предназначенным для эксплуатации в специальных (агрессивных) средах, определены ГОСТ 24682-81. Стандарт также устанавливает виды химостойких исполнений электрических машин и классификацию специальных сред по группам:

1 — масла, смазки на основе нефтепродуктов и синтетические;

2 — топлива на основе нефтепродуктов;

3 — органические растворители;

4 — среды заполнения и контрольные среды:

а) среды заполнения А и контрольные среды;

б) среды заполнения В;

5 — агрессивные среды;

6 — рабочие растворы;

7 — специальные охлаждающие жидкости.

Под специальными средами понимаются среды (неорганические и органические соединения, масла, смазки, растворители, топлива, рабочие растворы, рабочие тела), внешние по отношению к изделию, которые вызывают или могут вызывать ограничение или потерю работоспособности в процессе эксплуатации или хранения.

Виды специальных сред, входящих в конкретную группу, приведены в обязательном приложении к данному стандарту. Стандарт устанавливает виды химостойких исполнений в зависимости от концентрации агрессивных сред и увязки их с климатическими исполнениями.

Методы испытаний изделий на стойкость к воздействию специальных сред регламентированы ГОСТ 24683-81.

2.4. Номинальные данные электрических машин

Стандартизация электрических машин в части регламентации номинальных данных, установочно-присоединительных размеров и взаимной увязки этих показателей имеет чрезвычайно большое значение не только для изготовителей электрических машин, но и для всех отраслей народного хозяйства, потребляющих электрические машины, так как только на этой основе может быть обеспечена взаимозаменяемость машин.

По установившемуся порядку основополагающие стандарты на электрические машины устанавливают общие для всех машин шкалы номинальных мощностей, номинальных частот вращения и ряды установочно-присоединительных размеров.

Взаимная увязка номинальных данных и установочно-присоединительных размеров осуществляется в ГОСТ или ТУ на конкретные группы (типы) машин. Такой порядок соответствует принятому в международной практике. Международная электротехни-

ческая комиссия в публикации 72 установила отклонения от установленной номинальной

нормализованную шкалу мощностей от 0,06 частоты вращения, которые для генераторов

до 1000 кВт и ряды установочно-присоедини- составляют ±5%, а для двигателей уста-

тельных размеров машин. Шкала мощностей навливаются в зависимости от номинальной

и установочные размеры электрических ма- мощности.

шин нормализованы в МЭК отдельно, реко- Для машин переменного тока, за исклю-

мендации по их взаимной увязке МЭК не чением коллекторных, стандартом установ-

дает. лены шкалы номинальных частот вращения

В СССР стандартизованный ряд но- в зависимости от частоты переменного тока, минальных мощностей установлен ГОСТ Для наиболее распространенных асин-

12139-84. Шкала регламентированных мощ- хронных двигателей на частоту переменного

ностей охватывает диапазон мощностей от тока 50 Гц синхронные номинальные ча-

0,00001 до 10000 кВт: стоты вращения, об/мин,

0,00001; 0,000025; 0,00006; 0,0001; 0,00016; 100; 125; 150; 160,6; 187,5; 250; 300; 375;

0,00025; 0,0004; 0,0006; 0,001; 0,0016; 0,0025; 500; 600; 750; 1000; 1500; 3000. 0,004; 0,006; 0,01; 0,016; 0,025; 0,04; 0,06; 0,09; Фактическая номинальная частота вра-

0,12; 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3; щения асинхронных двигателей меньше и

4; 5,5; 7,5; 11; 15; 18,5; 22; 37; 45; 55; 75; 90; зависит от их номинального скольжения, ко-

110; 132; 150; 160; 200; 220; 250; 280; 315; торое оговаривается в ГОСТ или ТУ на кон-

335; 355; 375; 400; 425; 450; 500; 530; 560; кретные типы двигателей. 600; 630; 670; 710; 750; 800; 850; 900; 950; Для синхронных двигателей на частоту

1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150; 3550; 4000; 50 Гц номинальные частоты вращения при-

5000; 6300; 8000; 10000. няты такими же, как и для асинхронных

В технически обоснованных случаях двигателей. Допустимые отклонения номи-

стандарт допускает также применение еле- нальной частоты вращения синхронных дви-

дующих мощностей, кВт: гателей определяются допустимыми откло-

1,8; 9; 10; 13; 17; 20; 25; 30; 33; 40; 50; нениями частоты источника питания. 80; 100; 125; 1120, 1400, 1800, 2250, 2800, 4500, Для однофазных и универсальных кол-

5600, 7100, 9000. лекторных двигателей установлены сле-

Для генераторов электроагрегатов и дующие номинальные частоты вращения,

электростанций разрешен дополнительный об/мин: ряд мощностей, кВт: 1000; 1500; 2000; 3000; 5000; 8000; 10000;

0,5; 1,0; 2,0; 8,0; 16,0; 60,0; 100. 12000; 15000; 18000 и 22000.

В необходимых случаях для двигателей допускается указывать не мощность, а момент на валу, Н м, с числовыми значениями, ,. Кпн-гп^гиинпе исполнение соответствующими приведенным выше мощ- ^z-^3>

2.5. Конструктивное исполнение электрических машин по способу монтажа

Примеры обозначений установочно-при-соединительных размеров даны на рис. 2.1.

Для упрощения монтажа электрических машин и агрегатов с горизонтальной осью вращения и непосредственно соединяемых с ними на общем или разных основаниях неэлектрических вращающихся машин (ведомых или ведущих) установлен единый нормализованный ряд высот осей вращения.

Согласно ГОСТ 13267-73 за высоту оси вращения принимают расстояние оси вращения до опорной плоскости машины. Толщина регулировочных прокладок, применяемых при установке машины, в высоту оси вращения не входит. Дистанционная прокладка входит в высоту оси вращения. Установленные стандартом номинальные высоты оси вращения построены по геометрическим рядам предпочтительных чисел, определенных в свою очередь ГОСТ 8032-84, в котором даются четыре основных десятичных ряда геометрической прогрессии, имеющих знаменатель ср:

Обозначение ряда Знаменатель ряда

R5......... ф₅ = V^ = 1,6

R10........ cp_l₀ = 1^10 = 1,25

R20........ ф₂₀ = 1^10 = 1,12

R40........ (p4o = t^lO = 1,06

Число в обозначении ряда представляет собой степень корня из 10 и одновременно показывает количество членов в пределах

Таблица 2.6. Примеры условного обозначения форм конструктивного исполнения

электрических машин

Продолжение табл. 2.6

in .

Рис. 2.1. Примеры обозначений установочных и присоединительных размеров электрических машин при конструктивном исполнении IM1 (а) и IM2 (б)

рада от 1 до 10 (включая 10), например в раде R10 знаменатель равен уТо, а количество членов равно 10. Каждый ряд построен на определенном знаменателе прогрессии ф₅, ф₁₀, ф₂₀, ф₄₀ в интервале от 1 до 10. Числа свыше 10 получаются умножением на 10, 100, 1000 и т. д., а числа меньше 1 — умножением на 0,1; 0,01; 0,001 и т.д.

ГОСТ 8032-84 указывает, что при выборе рядов для тех или иных параметров, размеров и других числовых характеристик следует предпочитать менее частый ряд (с большим знаменателем прогрессии) более частому ряду (с меньшим знаменателем прогрессии).

Номинальные высоты оси вращения стандартизованы в интервале от 25 до 1000 мм.

ГОСТ 13267-73 допускает принимать значения высот электрических машин по трем рядам предпочтительных чисел: R5,

Л10, R20. Ряд R20 включает в себя следующие номинальные значения высот осей вращения, мм:

25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900 и 1000.

Для неэлектрических машин номинальные значения высоты осей вращения установлены по раду R40.

Для машин фланцевого исполнения без лап, встраиваемых машин, для машин с лапами сбоку станины, не являющихся конструктивными модификациями машин основного исполнения на лапах, устанавливают условную высоту оси вращения, вычисляемую по формуле

К = (0,51ч- 0,54) d_3Q.

Вычисленную по формуле условную высоту оси вращения округляют до ближай-

шего меньшего значения высоты оси вращения в соответствии с ГОСТ 13267-73.

Конкретные значения установочно-при-соединительных размеров и их увязка между собой определены тремя стандартами:

ГОСТ 12126-71 - регламентирует уста-новочно-присоединительные размеры электрических машин на лапах с высотой оси вращения до 71 мм и с фланцевым креплением при диаметрах окружности расположения центров гладких отверстий на крепительном фланце от 16 до 165 мм;

ГОСТ 18709-73 — дает размеры машин на лапах, с фланцем и комбинированных при высоте оси вращения от 80 до 400 мм и диаметрах окружности расположения гладких отверстий на крепительном фланце от 215 до 1080 мм;

ГОСТ 20839-75 - охватывает размеры машин с крепительными фланцами с диаметрами окружности расположения гладких отверстий от 1250 до 2000 мм и машин с креплением на лапах при высоте оси вращения от 450 до 1000 мм, включая электрические машины с установочной плитой и стояковыми подшипниками.

Указанные стандарты нормируют также взаимную увязку применяемых в электромашиностроении диаметров и длин концов валов. Шпоночные канавки, резьбовые концы, фаски, радиусы скругления и другие размеры регламентируются ГОСТ 12080-66 для цилиндрических концов валов и ГОСТ 12081-72 для конических концов валов.

Допускаемые крутящие моменты, передаваемые концами валов, должны соответствовать значениям, приведенным в ГОСТ 24807-83.

Для вращающихся электрических машин групп конструктивных исполнений по способу монтажа IM1-IM6 ГОСТ 8592-79 установлены допустимые отклонения от стандартизованных установочно-присоединительных размеров и определены методы контроля.

содержание .. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ..