Электрические двигатели на высокое номинальное напряжение выпускаются мощностью от нескольких сот до нескольких тысяч киловатт. Более распространены асинхронные двигатели с короткозамкнутыми или фазными роторами. Синхронные двигатели встречаются значительно реже. Распространены также синхронные генераторы средней мощности с приводом от дизельных двигателей. Двигатели и генераторы высокого напряжения выпускаются отдельными отрезками серий с относительно небольшим числом типоразмеров в каждом.
Каких либо принципиальных особенностей конструкции, связанных с высоким номинальным напряжением, электрические машины высокого напряжения не имеют. Их конструктивные отличия от этектрических машин на низкое напряжение вызваны в основном большои мощностью.
Обмотка статора и конструкция ее изоляции электрических машинах с высоким напряжением резко отличайся от обмотки и ее изоляции двигателей низкого напряжения. Машины высокого напряжения выпускаются на
пряжение 3 или 6 кВ, значительно реже на напряжение 10 кВ и выше. Высокое напряжение предъявляет целый ряд требований к качеству и конструкции изоляции обмотки, строгому соблюдению изоляционных расстояний между лобовыми частями соседних катушек и между лобовыми частями обмотки и металлическими деталями корпуса, торцевых щитов и т. п.
На рис. 1 показан разрез асинхронного двигателя с фазным ротором мощностью 600 кВт, синхронной частотой вращения 1000 об/мин на напряжение 6000 В. Двигатель имеет защищенное исполнение (IР23) и предназначен для работы в закрытых помещениях при температуре не свыше 40°С; корпус двигателя 9 и подшипниковые щиты 11 литые из чугуна. Сердечник статора 7, шихтованный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, закреплен на продольных ребрах 6 корпуса с помощью двух нажимных шайб 5, которые удерживают его листы в запрессованном состоянии. Положение шайб фиксируется упорными шпонками. Сердечник состоит из отдельных пакетов, разделенных между собой радиальными вентиляционными каналами, шириной каждый 10 мм. Пазы статора открытые. Обмотка катушечная петлевая. Лобовые части обмотки 4 закреплены к бандажным кольцам 10.
Сердечник ротора 22 выполнен из листовой стали той же марки, что и статор, и насажен непосредственно на вал 24 ротора. Сердечник крепится на валу с помощью шпонки. В запрессованном состоянии листы сердечника ротора удерживают нажимные шайбы 19, которые фиксируются буртиком вала и кольцевой шпонк
ой 18. В сердечнике ротора помимо радиальных каналов имеются также осевые вентиляционные каналы, по которым охлаждающий воздух, направляемый диффузорами 12, проходит к радиальным каналам ротора и статора. Напор воздуха создают вентиляционные лопатки 2, впаянные в места соединений головок стержней обмотки тора. Охлаждающий воздух засасывается внутрь корпуса через отверстия в подшипниковых щитах, закрытые решетками 17 от попадания посторонних предметов. Нагретый воздух выбрасывается из корпуса через защитную решетку 20, установленную на корпусе двигателя.
Двигатель имеет со стороны рабочего конца вала роликовый подшипник качения и с противоположной стороны шариковый подшипник качения 14. Обмотка ротора стержневая волновая. Пазы полузакрытые с узкой прорезью. Бандажи 3 на лобовых частях обмотки прижимают их к обмоткодержателям 23. Токоподвод 13 от обмотки ротора к контактным кольцам 15 проходит по внутреннему отверстию в валу. Контактные кольца закрыты кожухом 16. Коробка выводов 21 штампованная из листовой стали.
На рис. 2 изображен разрез асинхронного тихоходного двигателя с фазным ротором мощностью 1300 кВт при синхронной частоте вращения 150 об/мин на номинальное напряжение 6000 В. Это двигатель серии АП, изготовленный в 1958 г. В настоящее время двигатели этой серии не выпускают, однако многие из них находятся в эксплуатации, поэтому часто возникает необходимость их капитального ремонта с полной заменой обмоток статора и ротора.
Корпус 10 двигателя (сварной из листовой стали) закреплен болтами на фундаментной плите 21. Шихтованный сердечник статора 8 закреплен на продольных ребрах 9 корпуса. Нажимные шайбы стягиваются шпильками 6. Давление от нажимных шайб передается на листы сердечника с помощью нажимных пальцев 7. Пазы статора открытые. Обмотка петлевая, катушечная. Лобовые части обмотки 12 крепятся к бандажным кольцам 4, установленным на кронштейнах 5, ввернутых в нажимные шайбы. Шихтованный сердечник ротора 3 закреплен на втулке ротора 2. Втулка сварная, насажена на вал / и закреплена с помощью шпонок. Обмотка ротора стержневая волновая. Пазы полузакрытые с узкой прорезью. Лобовые части обмотки ротора 14 удерживаются от отгиба под действием центробежных сил бандажами 13, которые прижимают их к обмоткам держателям 15. Обмотки держателя конструктивно объединены с нажимными шайбами сердечника ротора.
Токоподвод 16 от выводных концов обмотки ротора к контактным кольцам закреплен на втулке и на валу. Контактные кольца 17 намотаны на изолированной втулке, насаженной на вал, и расложены между сердечником ротора и подшипником.
Подшипники скольжения двигателя установлены на выносных подшипниковых стойках 18.
Смазка подшипников осуществляется подачей масла под давлеНием по маслопроводу 19.
Подшипниковая стойка со стороны, противоположной приводу изолирована от фундаментной плиты и внешних маслопроводов Эта изоляция 20 предназначена для предотвращения возможности возникновения так называемых подшипниковых токов. Подшипниковые токи могут возникнуть изза разности потенциалов на концах вала двигателя, вызванной некоторой несимметрией положения ротора в магнитном поле машины. Если не изолировать одну из подшипниковых стоек, подшипниковые токи замыкаются через подшипники, стойки и фундаментную плиту. Пробивая масляную пленкуобмотки статоров асинхронных двигателей общепромышленного назначения на номинальное напряжение 220/380 и 380/660 В. Наиболее употребительными в классе электрических машин напряжением 3 кВ и выше в диапазоне мощностей от 150—250 кВт д0 4000—6000 кВт являются машины на номинальное напряжение 6300 В ±5%; широкое применение также имеют машины мощностью 2000—20 000 кВт на номинальное напряжение 10 500 Вч5%.
Рис. 2. Асинхронный двигатель с фазным ротором мощностью 1300 лс= 150 об/мин
Чем выше напряжение, тем больше объем (толщина) изоляции, накладываемой по периметру всей катушки (корпусная изоляция),в местах трения шейки вала и вкладышей подшипников, подшипниковые токи вызывают усиленный износ шейки вала и вкладышей. Изоляция подшипниковой стойки со стороны, противоположной рабочему концу вала, размыкает возможный путь подшипниковых токов.
Рассмотренный двигатель имеет большие габаритные размеры: наружный диаметр сердечника статора составляет 2900 мм. Чтобы снизить общую высоту двигателя и подшипниковых стоек, часть его корпуса размещена ниже уровня фундаментной плиты в углубление, выполненное в фундаменте. При этом высота оси вращения двигателя снижена до 600 мм.
