цифра после буквы - степень легированное стали (1 - слаболегированная, 2 - среднелегированная, 3 - повышенно-легированная, 4--высоколегированная); вторая цифра - гарантированные электромагнитные свойства стали (1-нормальные, 2 - пониженные и 3 - низкие удельные потери в стали при частоте 50 Гц; 4 - нормальные удельные потери при частоте 400 Гц; 5 - нормальную и 6-повышенную магнитную проницаемость в полях менее 0,01 А/см; 7 - нормальную и 8 - повышенную магнитную проницаемость в полях от 0,1 до 1 А/см; 0 - сталь холоднокатаная); буква А после цифры - особонизкие удельные потери. Например, сталь ЭЗЗОА означает сталь повышенного легирования, холоднокатаная, с особо низкими удельными потерями.

Потери в стали магнитопровода складываются из потерь на вихревые токи и гистерезис (перемагничивание стали). Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов и электрических машин изготавливают из отдельных пластин, изолированных друг от друга. Изоляционные прослойки, оказывая вихревым токам чрезвычайно большое сопротивление, ограничивают сферу действия токов небольшими участками и тем самым значительно уменьшают потери электрической энергии. Кроме того, для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы составляют из листов высоколегированной стали, удельное электрическое сопротивление которой значительно больше, чем у обычной стали.

Потери на гистерезис и вихревые токи

где р - коэффициент удельных потерь, зависящий от марки стали, толщины стальных листов, частоты и максимальной магнитной индукции, Вт/кг; GCT - масса магнитопровода, кг.

Холоднокатаная сталь отличается от горячекатаной не только меньшими потерями, но и высокой магнитной проницаемостью, величина которой зависит от направления магнитных линий. По направлению проката (вдоль) магнитная проницаемость холоднокатаной стали больше в направлении, перпендикулярном направлению проката, магнитная проницаемость меньше, чем магнитная проницаемость горячекатаной стали. Поэтому стремятся выполнять магнитопроводы электрических машин и трансформаторов так, чтобы их магнитный поток замыкался вдоль направления проката стальных листов или ленты. Применение стали с более высокой магнитной проницаемостью позволяет повысить магнитную индукцию и уменьшить сечение магнитопровода и его массу.

Изоляционные материалы. Это - одни из основных элементов электрической машины и трансформатора, так как надежность их ра боты в большой степени зависит от качества изоляции. Изоляция должна обеспечивать надежную работу электрической машины или трансформатора в условиях эксплуатации при значительных колебаниях температуры. В зависимости от нагревостойкости изоляционные материалы (ГОСТ 8865-70) разделяют на классы со еле-

дующими предельно допустимыми температурами: класс У - 90° С, класс А - 105° С, класс £-120° С, класс В - 130° С, класс F - 155° С, класс Н- 180° С, класс С -более 180° С.

К классу У относят не пропитанные и не погруженные в жидкий диэлектрик волокнистые электроизоляционные материалы из целлюлозы или шелка, а также полимерные органические диэлектрики (полиэтилен, полистирол и др.) с температурой размягчения не ниже 90-100° С. К классу А - волокнистые электроизоляционные материалы из целлюлозы или шелка, пропитанные или погруженные в жидкий диэлектрик; изоляцию эмальпроводов на основе масляных или полиамидных лаков; дерево и древесные слоистые пластики. Пропитывающими веществами для материалов класса А являются трансформаторное масло, масляные лаки, битумные составы К классу Е--литьевые составы; изоляцию эмальпроводов на основе поливинилацеталевых, полиэфирных, эпоксидных и по-лиуретановых смол и синтетические материалы. К классу В - электроизоляционные материалы, изготовленные на основе неорганических диэлектриков (слюда, асбест, волокнистое стекло), пропитанных лаками или смолами повышенной нагревостойкости, а также пластмассы с неорганическим наполнителем. К классу F - электроизоляционные материалы, изготовленные на основе неорганических диэлектриков и пропитанные лаками или смолами, модифицированными кремнийорганическими соединениями. К классу Н - неорганические электроизоляционные материалы, пропитанные кремнийорганическими лаками или смолами. Такие материалы не содержат связывающих органических материалов с нагрево-стойкостью ниже 180° С. К классу С - неорганические изоляционные материалы, изготовленные без применения органических связывающих устройств.

Конструкция обмоток электрических машин и трансформаторов должна обеспечивать их хорошее охлаждение с тем, чтобы температура нагрева не превышала пределов, установленных для соответствующих классов изоляции. При нормальной работе электрической машины или трансформатора изоляция обмоток должна выдерживать длительное воздействие переменного электрического поля, кратковременные перенапряжения, возникающие в условиях эксплуатации, механические воздействия, которым она подвергается в процессе сборки, в условиях эксплуатации и при коротких замыканиях (к. з.).

Конструкционные материалы. Их применяют для изготовления тех частей и деталей электрических машин и трансформаторов, которые служат главным образом для передачи и восприятия механических воздействий.. В электрических машинах применяются в основном чугун, сталь, цветные металлы и их сплавы и пластмассы. В настоящее время чугун (простой, ковкий) применяют для магнитопроводов редко, вследствие плохих магнитных свойств, таль же (литую, кованую) применяют для магнитопроводов станин машин постоянного тока, ободов роторов синхронных машин и др.

§ В.4 Нагревание и охлаждение электрических машин и трансформаторов

Режим работы электрической машины или трансформатора при условиях, для которых они предназначены заводом-изготовителем, называют номинальным. Такой режим характеризуется номинальными величинами, указанными на заводском щитке машины или трансформатора. Обычно электрические машины и трансформаторы предназначаются для продолжительного режима работы, при котором они могут работать с установившимися превышениями температуры их отдельных частей над температурой окружающей среды, не превосходящими допускаемых общесоюзными стандартами.

При работе электрических машин и трансформаторов возникают потери преобразуемой ими энергии. Эти потери складываются из следующих видов:

1) электрические (потери в обмотках), идущие на нагревание протекающими токами проводов обмоток, сопротивлений переходных контактов на коллекторе или контактных кольцах;

2) гистерезисные, возникающие в перемагничиваемых ферромагнитных частях машин или трансформатора;

3) потери на вихревые токи в частях машин и трансформаторов, находящихся в переменных магнитных полях. Обычно потери на гистерезис и вихревые токи оцениваются совместно, как потери в стали, которые зависят от марки стали, толщины листов или ленты, качества изоляции, частоты перемагничивания и магнитной индукции;

4) механические, идущие на трение в подшипниках, о воздух (или газ), вращающихся частей машины, щеток о коллектор или контактные кольца;

5) потери, затрачиваемые на вращение вентилятора, расположенного на валу машины.

Помимо перечисленных потерь возникают еще дополнительные вследствие неравномерности распределения магнитных полей и токов, а при высоких напряжениях - диэлектрические.

Возникающие при работе электрических машин и трансформаторов потери энергии превращаются в теплоту, нагревая отдельные их части. Теплота должна быть рассеяна в окружающую среду, чтобы температура отдельных частей электрических машин и трансформаторов не превышала допустимых пределов.

По способу охлаждения электрические машины подразделяются на:

1) машины с естественным охлаждением, не имеющие специальных устройств для охлаждения. Такие машины бывают малой мощности, так как отвод тепла в них малоинтенсивен;

2) машины с самовентиляцией, на валу которых помещают вентилятор, всасывающий или нагнетающий в машину при вращении ротора воздух и прогоняющий его через внутреннюю полость машины.