Электрические машины
Виды электрических машин
Электрические машины бывают постоянного и переменного тока. К машинам постоянного тока относятся универсальные коллекторные двигатели. Они применяются в промышленных и бытовых электроустановках (электрифицированный инструмент, вентиляторы, холодильники, соковыжималки, мясорубки, пылесосы). Они рассчитаны для работы как от сети постоянного тока (110 и 220 В), так и от сети переменного тока (50 Гц, 127 и 220 В). Эти двигатели имеют большой пусковой момент, малые размеры. Они выпускаются на небольшие мощности – от 5 до 600 Вт (для электроинструмента – до 800 Вт) – и частоты вращения 2770-8060 об/мин. Пусковые токи невелики, поэтому в сеть включают через пусковые сопротивления. Имеют 4 вывода: 2- для подключения к сети переменного тока, 2- к сети постоянного тока. Для получения примерно одинаковых частот вращения при номинальной нагрузке обмотку возбуждения выполняют с ответвлениями. При работе двигателя от сети переменного тока обмотку возбуждения используют частично, а при включении от сети постоянного тока – полностью. Промышленность выпускает ряд серий машин постоянного тока. Основная серия 2П, состоящая из 3-х групп машин: 1-я – машины 0,13-200 кВт, 2-я – 200-1400 кВт, 3-я – свыше 1400 кВт. Также машины бывают брызгозащищенные и закрытого исполнения. Электрическая машина, частота вращения которой находится в строго постоянном соотношении с частотой сети, называется синхронной. Основные части: статор, несущий обмотку переменного тока, и ротор, на котором размещена обмотка возбуждения, питаемая через контактные кольца постоянным током. Электрическую машину переменного тока, в которой частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля статора и зависит от нагрузки, называется асинхронной. АД бывают коллекторные и бесколлекторные. Чаще всего используются бесколлекторные АД с фазным и КЗ ротором. АД с фазным ротором используются для привода механизмов, требующих регулирования частоты вращения, а также с тяжелыми условиями пуска (подъемно-транспортные механизмы).
АД с КЗ ротором
Асинхронный двигатель (АД) - это двигатель переменного тока, у которого частота вращающегося магнитного поля статора и частота вращения ротора не совпадают. Асинхронные двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую и являются потребителями электрической энергии.
Основные части АД
Основными частями АД являются статор – (неподвижная часть машины) и ротор – (вращающаяся часть машины), отделенные друг от друга воздушным зазором (0,3мм … 0,5мм). На внутренней части поверхности статора и на внешней ротора уложены обмотки. Сердечник ротора укреплен непосредственно на валу двигателя.
Три обмотки статора, расположенные в пространстве под углом 120 градусов друг к другу, при подключении их к трехфазной сети переменного тока создают вращающееся магнитное поле с частотой n1.
Механическая характеристика АД
Наибольшее значение для оценки свойств АД имеет механическая характеристика, представляющая собой графическую зависимость частоты вращения ротора n2, от момента на валу АД M.
Эксплуатационные свойства двигателя
Эксплуатационные свойства двигателя можно определить по рабочим характеристикам, отображающим графические зависимости от мощности P2 величин:
- потребляемой мощности P1;
- тока статора I1;
- КПД η;
- скольжения S;
- коэффициента мощности cosφ;
- момента на валу АД М, при постоянном напряжении статора АД U1. Их определяют в ходе проведения эксперимента с АД. Наиболее широко применяются АД с КЗ ротором серии 4А (0,12-400 кВт) и с фазным ротором - АК. Высота оси вращения – 50-355 мм. Достоинства: меньшая масса на 18% большая компактность большие пусковые моменты повышенная надежность меньший уровень сложности и вибрации. По способу расположения вала – горизонтальные и вертикальные. МПТ более сложны, чем машины переменного тока.
ЭМ по способу защиты от окружающей среды делятся на:
Открытые
Защищенные
Каплезащитные
Брызгозащищенные
Водозащищенные
Закрытые
Взрывозащищенные
Герметичные. Принцип действия АД основан на явлении взаимодействия в.м.п. статора с током, наведенным этим полем в обмотке ротора. Частота вращения ротора зависит от числа пар полюсов. АД состоит из статора и ротора. Части статора – магнитопровод и корпус. Магнитопровод собран из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм. С внутренней стороны сердечник статора снабжен пазами, куда укладывается 3-фазная обмотка. Число обмоток, образующих обмотку, должно быть кратным 3 (3,6,9,12,15 и т.д.). Ротор представляет собой укрепленный на валу цилиндр, собранный из листов электротехнической стали. Чаще всего имеет КЗ обмотку, выполненную из алюминиевых стержней, залитых без изоляции в пазы ротора. Торцовые концы стержней замыкаются накоротко кольцами. Выводы обмоток статора соединяются в зависимости от напряжения в «треугольник» (220 В) или в «звезду» (380 В).
Расшифровка типа АД
4 – номер серии
А – асинхронный
Вторая буква – исполнение по способу защиты от окружающей среды
(Н-защищенный, отсутствие буквы – закрытый)
Третья буква – материал станины и щитов:А - алюминиевые
Х - любое сочетание алюминия и чугуна
Отсутствие буквы - станина и щиты чугунные или стальные.
3 или 2 последующие цифры – высота оси вращения в мм от 59 до 355 мм
Последующие буквы – установочные размеры по длине станины (S-короткая, М-средняя, L-длинная)
Дополнительные обозначения сердечников:
А-короткие
В-длинные
Последние цифры (2,4,6,8,10,12) - число полюсов
Конечные цифры – климатическое исполнение и категория размещение: У3.
Например – 4АА50А2У3
Основные неисправности в АД
Вращение ротора затруднено. У двигателя отсутствует пусковой момент. Двигатель имеет устойчивое неподвижное положение ротора. Двигатель имеет устойчивую низкую скорость вращения ротора. При пуске двигателя ротор имеет малое ускорение, шум низкого тона и вибрация двигателя. Вращающий момент двигателя пульсирующий. Пониженный вращающий момент двигателя при одинаковых токах в линейных проводах Пониженный вращающий момент двигателя при различных токах в линейных проводах Наличие вращающего момента у двигателя с разомкнутой обмоткой ротора. Повышенное нагревание активных частей двигателя. Неисправности щеток и контактных колец.
АД с фазным ротором АД с фазным ротором предназначены для привода механизмов, требующих плавного регулирования частоты вращения вниз от номинальной, а также механизмов с особо тяжелыми условиями пуска. В начальный момент пуска между кольцами включают наибольшее сопротивление, что не позволяет получить большой пусковой ток двигателя. По мере разгона отключают поочередно группы резисторов таким образом, что весь период разгона при моменте и токе изменяются в определенных пределах. Изменение сопротивления цепи фазного ротора путем введения добавочных резисторов используют также для плавного, без больших ускорений пуска двигателя и для регулирования частоты вращения двигателя. Однако этот метод снижает КПД двигателя из-за больших электрических потерь в резисторах. При этом по резисторам протекает длительно полный ток ротора, поэтому регулировочный реостат имеет большие размеры, чем пусковой. Трехфазный АД с фазным ротором состоит из двух основных частей – статора и ротора. Статор предназначен для создания м.п. Сердечник статора набирают из отдельных отштампованных изолированных между собой листов электротехнической стали, которые спрессовывают и стягивают стальным болтом. При наборе листов статора в пакет высечками в отдельных листах образуются продольные пазы, в которые укладывают три обмотки, сдвинутые на угол 120 градусов. Для изоляции проводников обмоток от сердечника внутреннюю поверхность пазов выкладывают слоем изоляции, состоящей из электротехнического картона и лакоткани. Ротор – вращающаяся часть машины – обычно расположена внутри статора. Ротор состоит из стального сердечника с продольными пазами, в которые уложены три обмотки, сдвинутые на угол 120 градусов. Концы этих обмоток соединены в звезду, а начала подключены к контактным кольцам, закрепленным на валу двигателя. Кольца изолированы друг от друга и от вала и не имеют электрического контакта. В собранном двигателе к ним прижаты неподвижные щетки, закрепленные на станине или боковой крышке двигателя, с помощью которых обмотки ротора подключают во внешнюю цепь. АД с фазным ротором называются двигателями с контактными кольцами. Они единой серии маркируют индексом АК-2. Для того, чтобы уяснить принцип регулирования частоты вращения двигателя, рассмотрим схему пуска. К обмоткам статора подается трехфазное напряжение. Фазный ротор через контактные кольца и щетки подключен к трехфазному реостату, состоящему из резисторов и подвижной контактной системы, соединенный в «звезду». Перед включением двигателя в сеть реостат устанавливают в положение 1, затем включают его. Двигатель начнет вращаться, но частота вращения его будет невелика, так как ток обмоток ротора, проходящий через резисторы, невелик и взаимодействие между ротором и вращающимся полем статора будет мало. При установке переключателя в положение 2 частота вращения двигателя возрастает, потому что в каждой фазе ротора сопротивление невелико и ток в обмотках ротора возрастает. Наибольшую частоту вращения двигатель будет иметь при установке переключателя в положение 3, когда все резисторы полностью выведены и ток в обмотках ротора достигает наибольшей силы. Ремонт обмоток фазных роторов подобен ремонту всыпных обмоток статоров. Перед началом укладки ротор осматривают и производят изолировку нажимных шайб, обмоткодержателей и пазов. На шайбы накладывают два слоя изоляции в виде полосок, а обмоткодержатели обертывают несколькими слоями ленты. В пазы укладывают пазовую изоляцию в виде простынок. Намотку катушечных групп производят на шаблоны. Порядок укладки катушек и заведение проводов в пазы такой же, как и у статоров. После укладки забивают клинья. Лобовые части роторов бандажируют и ротор отправляют на пропитку. Заключительный технологический процесс - при котором узлы и отдельные детали соединяют в готовые изделия. От правильно выбранного технологического процесса и качества выполнения всех операций зависят энергетические и эксплуатационные показатели электрической машины – КПД, уровень вибраций и шума, надежность и долговечность. В собранных роторах электрических машин вследствие неравномерного распределения масс главная ось инерции редко совпадает с осью вращения. Такие роторы называют неуравновешенными. Смещение оси инерции является результатом неточностей изготовления. В зависимости от взаимного расположения этих осей неуравновешенность разделяют на три вида: статическую, моментную, динамическую.
Ремонт асинхронного электродвигателяс короткозамкнутым ротором
Введение
В зависимости от особенностей, степени повреждений и износа
электрических машин, а также трудоемкости ремонтных работ
различают следующие виды ремонта: текущий, средний и капитальный. Текущий ремонт является минимальным по объему видом ремонта, при котором обеспечивается нормальная эксплуатация машины до следующего планового ремонта. Во время текущего ремонта устраняются неисправности путем замены или обновления отдельных быстроизнашивающихся деталей, а также выполняются регулировочные работы. Этот ремонт производится эксплуатационным персоналом или ремонтными службами на месте установки машин. Средний ремонт заключается в восстановлении эксплуатационных характеристик электрической машины путем ремонта или замены только изношенных или поврежденных деталей. Кроме того, обязательно проверяют техническое состояние остальных частей и ликвидируют обнаруженные неисправности. Может проводиться капитальный ремонт отдельных основных узлов. Средний ремонт выполняется подвижными или стационарными ремонтными службами. Капитальный ремонт включает полную разборку и дефектацию электрической машины, замену или ремонт всех составных частей, проверку их состояния, сборку машины, регулировку и испытание. Выполняется стационарными ремонтными предприятиями. В процессе ремонта электрических машин выполняют семь основных видов работ, которые определяют структуру соответствующих производственных подразделений. Предремонтные испытания выполняются для обнаружения неисправностей. Их проводят на испытательной станции или на испытательном участке разборочного отделения. Разборочно-дефектировочныеработы проводят в разборочном отделении: электрические машины разбирают на отдельные узлы и детали и выполняют их дефектацию. Изоляционно-обмоточные работы выполняются в обмоточном отделении. Слесарно-механические работы проводят в слесарно-механическом отделении, где ремонтируют и изготовляют новые детали электрических машин. Комплектование деталей осуществляется в комплектовочном отделении, а сборка машины - в сборочном отделении. Послеремонтные испытания проводят на испытательной станции, а отделочные работы - на участке окраски и сушки моточного отделения. Важнейшими показателями организации и технологии ремонта электрических машин являются: сокращение нормативных сроков пребывания машин в ремонте; увеличение продолжительности работы отремонтированных машин между очередными ремонтами; снижение фактической стоимости ремонта по сравнению с плановой. Разборка электродвигателя и его дефектировка Электрические машины, поступившие в ремонт, тщательно осматривают, а при необходимости испытывают и разбирают с целью полного выявления причин, характера и масштабов повреждения. Машины повреждаются чаще всего из-за недопустимо длительной работы без ремонта, плохого эксплуатационного обслуживания или нарушения режима работы, на который они рассчитаны. Повреждения электрических машин бывают механические и электрические. К механическим повреждениям относят: выплавку баббита в подшипниках скольжения; разрушение сепаратора, кольца, шарика или ролика в подшипниках качения; деформацию или поломку вала ротора (якоря); образование глубоких выработок («дорожек») на поверхности коллекторов и контактных колец; ослабление крепления полюсов или сердечника статора к станине, разрыв или сползание проволочных бандажей роторов (якорей); ослабление прессовки сердечника ротора (якоря) и др. К электрическим повреждениям относят пробой изоляции на корпус; обрыв проводников в обмотке; замыкание между витками обмотки; нарушение контактов и разрушение соединений, выполненных пайкой или сваркой; недопустимое снижение сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения и др. В предремонтные операции по выявлению неисправностей электрических машин входят: измерение сопротивления изоляции обмоток (для определения степени ее увлажнения); испытание электрической прочности изоляции; проверка на холостом ходу машины целости подшипников, осевого разбега ротора (якоря), правильности прилегания (притертости) щеток к коллектору и контактным кольцам, вибрации, определение зазоров между вращающимися и неподвижными частями машины, а также проверка состояния крепежных деталей, плотности посадки подшипниковых щитов на заточках станины и отсутствия повреждений (трещин, сколов) у отдельных деталей машины. Работа по предремонтному выявлению неисправностей и повреждений электрических машин называется дефектировкой, которая осуществляется внешним осмотром, частичной или полной разборкой электрической машины. Дефектировка, произведенная путем внешнего осмотра и испытаний электрической машины, не всегда позволяет точно определить характер и размеры ее повреждений, а следовательно, и объем предстоящих ремонтных работ. Более полное представление о состоянии и требуемом ремонте электрической машины дает дефектировка, выполняемая после ее разборки. Полная разборка электрической машины состоит из двух основных этапов; общей разборки, при которой машину разбирают по основным сборочным единицам, и детальной разборки, при которой сборочные единицы машины разбирают подетально. Разборку электрических машин обычно начинают с удаления полумуфты с вала с помощью ручного (с регулируемым раскрытием тяг) или гидравлического съемника. Полумуфты, шкивы и другие соединительные и передаточные детали нередко бывают посажены на вал настолько прочно (с натягом), что их съем может осуществляться только после предварительного нагрева газовыми горелками или паяльной лампой так, чтобы вал не успел сильно нагреться. Более совершенным способом является предварительный нагрев деталей, снимаемых с вала, токами повышенной частоты с помощью генератора и индуктора. Разборку асинхронных электрических машин мощностью до 100 кВт производят в такой последовательности: снимают кожух наружного вентилятора и вентилятор; отвертывают болты, которыми прикреплены к станине передний (расположенный со стороны, противоположной приводу) и задний (расположенный со стороны привода) щиты, а также болты, крепящие крышку подшипников, расположенную со стороны привода; снимают задний щит легкими ударами молотка по надставке из дерева, алюминия или меди; вынимают ротор из статора, для чего подают ротор в сторону переднего щита и выводят щит из замка. Затем, поддерживая ротор, выводят его из статора, стараясь не повредить лобовых частей обмотки, вентилятора и других деталей; снимают передний щит с подшипника ротора, насаженного на вал, легкими ударами молотка по надставке, предварительно отвернув болты, крепящие подшипниковую крышку; снимают съемником подшипники качения с вала. Съем подшипников производят только при необходимости их замены. После съема одного из подшипниковых щитов положение ротора по отношению к статору изменяется: ротор принимает наклонное положение (образуется перекос). Поэтому перед съемом щита крупных машин устанавливают под конец вала домкрат или подвешивают ротор за конец вала с помощью тали, закладывают в нижнюю часть расточки подкладку из электрокартона и только после этого освобождают конец вала от домкрата или тали. Ответственной операцией является вывод ротора из расточки статора, поскольку задевание ротора за сердечник или обмотку статора может привести к серьезным повреждениям. Масса роторов отдельных машин достигает нескольких сотен килограммов, поэтому до начала вывода ротора необходимо проверять подъемные приспособления, а работу по выводу ротора выполнять при строгом соблюдении правил техники безопасности. Выемку роторов машин малой мощности производят вручную без использования каких-либо приспособлений. Способы и приемы выемки роторов машин средней и большой мощности зависят от их конструкции, массы, а также от имеющихся в наличии подъемных приспособлений. Необходимость детальной разборки электрической машины определяется состоянием и потребностью ремонта ее деталей и сборочных единиц. При детальной разборке снимают подшипники качения, вентилятор, выпрессовывают вал ротора и подшипники скольжения. Снятие подшипников качения с вала осуществляют с помощью съемников. При съеме подшипника с вала следует принять меры предосторожности, исключающие повреждение самого подшипника и вала машины. У большинства электрических машин посадка подшипника на вал выполнена с натягом его внутреннего кольца, поэтому усилие при снятии подшипника должно прикладываться к торцу этого кольца. Подшипники, насаженные на вал с большим натягом и не поддающиеся съему ручными съемниками, демонтируют с помощью гидравлического съемника. Снятие вентилятора с вала производят при необходимости ремонта или замены вентилятора, вала или обмотки. Снимают вентилятор обычными съемниками. При посадке втулки вентилятора с натягом ее предварительно подогревают. Выпрессовку вала из сердечника ротора выполняют при необходимости перешихтовки сердечника, ремонта или замены вала. Эта операция, требующая приложения больших усилий, осуществляется с помощью гидравлических прессов или домкратов. Выпрессовку подшипников скольжения из корпуса производят с помощью вертикального пресса в случае замены, а чаще всего при необходимости перезаливки вкладышей. Подшипники электрических машин небольшой мощности выпрессовывают ударами молотка по деревянной надставке, стараясь не повредить корпус подшипника. Подшипники качения и скольжения, вентилятор, вал и другие детали механической части машин очищают, промывают синтетическими моющими средствами и обтирают чистыми салфетками или ветошью. Детали промывают в передвижной моечной машине. Детали электрической части машины тщательно очищают только от пыли, грязи и смазочного масла. При необходимости промывки обмоток их обдувают сжатым воздухом, обтирают, а затем промывают синтетическими моющими жидкостями, наносимыми на обмотку с помощью пульверизатора. Все очищенные и пригодные для повторного использования детали электрических машин маркируют и сохраняют, а неисправные отправляют в отделения электроремонтного цеха для ремонта, восстановления или изготовления новых деталей.
Ремонт статора, ротора электродвигателя Технология капитального ремонта обмоток электрических машин включает следующие основные операции: разборку обмотки; очистку пазов сердечника от старой изоляции; ремонт сердечника и механической части машины; очистку катушек обмотки от старой изоляции; подготовительные операции для изготовления обмотки; изготовление катушек обмотки; изолирование сердечника и обмоткодержателей; укладывание обмотки в паз; пайку соединений обмотки; крепление обмотки в пазах; сушку и пропитку обмотки. Изготовление обмотки статора начинают с намотки отдельных катушек на шаблоне. Размеры катушек обмотки демонтируемых машин определяют путем замеров старой обмотки. В обмотках статора машин переменного тока обычно несколько соседних катушек соединяют последовательно, и они образуют катушечную группу. Чтобы избежать лишних паечных соединений, все катушки одной катушечной группы наматывают цельным проводом. Катушки двухслойной обмотки укладывают в пазы сердечника группами так, как они были намотаны на шаблоне. Провода распределяют в один слой и укладывают катушки нижними сторонами (которые прилегают к пазу). Другие стороны катушек не укладывают в пазы до тех пор, пока не будут уложены катушки нижними сторонами во все пазы. Следующие катушки кладут одновременно верхними и нижними сторонами. Между ними и нижними сторонами катушек в пазах устанавливают изоляционные прокладки из электрокартона, согнутого в виде бочки, а между лобовыми частями - из лакоткани или листов картона с наклеенными на них кусочками лакоткани. Изоляцию лобовых частей обмотки машин на напряжение до 660 В, предназначенных для работы в нормальной среде, выполняют стеклолентой ЛЭС, причем каждый следующий слой полуперекрывает предыдущий. Провода обмотки, которые лежат в пазу, удерживают с помощью пазовых клиньев, изготавливаемых из бука, березы, пластмассы, текстолита или гетинакса. Клин должен быть на 10-15 мм длиннее сердечника и на 2-3 мм короче пазовой изоляции и толщиной не менее 2 мм. Клинья забивают в пазы средних и малых машин молотком и с помощью деревянной надставки, а в пазы крупных машин - пневматическим молотком. Затем собирают схему обмотки. Если фаза обмотки намотана отдельными катушками, их последовательно соединяют в катушечные группы. За начало фаз принимают выводы катушечных групп, которые выходят из пазов, расположенных около выводного щитка. Выводы отгибают к корпусу статора и, предварительно соединив катушечные группы каждой фазы, скручивают зачищенные изоляции концы проводов катушечных групп. После сборки схемы обмотки проверяют электрическую пpoчность изоляции между фазами и на корпус, а также правильное ее соединение. Для этого кратковременно подключают статор к сети (127 или 220 В), а тем к поверхности его расточки прикладывают стальной шарик и отпускают его. Если шарик вращается по окружности расточки, значит схема собрана правильно. Большинство асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт изготавливается с короткозамкнутым ротором, который выполняют из алюминия методом литья. Ремонт литого ротора с поврежденным стержнем состоит из перезаливки его после выплавки алюминия и очистки пазов, этой цели используют кокили. На крупных электроремонтных заводах короткозамкнутые роторы заливают алюминием центробежным или вибрационным способом, а также используют литье под давлением. Некоторые изоляционные материалы (электрокартон, хлопчатобумажные ленты) являются гигроскопическими. Поэтому перед пропиткой обмотки статоров, роторов и якорей сушат в специальных печах при 105-200 °С. Высушенные обмотки пропитывают лаком в специальных ваннах с подогревом. Обмотки электрических машин после пропитки сушат в специальных камерах с естественной или принудительной вентиляцией теплым воздухом. Существуют следующие неисправности сердечников: ослабление прессовки пакетов и посадки пакетов стали; распушение торцевых пакетов стали; оплавление отдельных участков стали; нарушение межлистовой изоляции. Ослабление прессовки вызывает специфический шум, а иногда
и вибрацию машины, что может привести к повреждению изоляции в зубцовой зоне. Ослабление прессовки чаще всего наблюдается в зубцовой зоне роторов и статоров, поэтому в этих местах плотно забивают текстолитовые или гетинаксовые клинья, размеры которых соответствуют размерам зубца. При этом клинья должны располагаться на 2-3 мм ниже поверхности стали. Клинья покрывают лаком или клеем БФ-2, а соответствующий участок сердечника - масляно-битумным лаком БТ-99. Если прессовка стали ослабла по всему сердечнику ротора или якоря, снимают нажимную плиту с сердечника, накладывают по его концам листы текстолита или асбеста, имеющие форму листов стали, снова устанавливают нажимную шайбу, прессуют сердечник и закрепляют шайбу. Ремонт торцевых пакетов сердечника осуществляют путем установки дополнительной нажимной шайбы с зубцами. Сплавленные между собой листы высекают, а затем в образовавшуюся щель заливают лак БТ-99, кладут между листами пластинки из слюды толщиной 0,05 мм и покрывают этим же лаком. Если площадь повреждений значительная, высеченные зубцы заменяют заполнителем из стеклотекстолита. Заполнитель промазывают клеем БФ-2 и плотно укладывают между обмоткой и сталью. При больших повреждениях сердечник подвергают перешихтовке, состоящей из следующих операций: расшихтовки; переизолировки листов активной стали; шихтовки; прессовки и испытания. При эксплуатации электрических машин часто повреждаются валы. К наиболее характерным их повреждениям относятся: износ посадочных поверхностей шеек валов; искривление; поломка. Повреждения посадочных поверхностей возникают в результате частых снятий и посадок деталей. Их ремонтируют шлифовкой, электронаплавлением металла и металлизацией. Если площадь повреждений превышает 20% посадочной поверхности, вал перетачивают на меньший диаметр или наплавляют слой металла, а затем обрабатывают до требуемого размера на токарном станке. Правку искривленного вала выполняют на валоправочном стенде типа ВС-450. Сломанный вал восстанавливают привариванием надставки или напрессовкой отломавшейся части. Отремонтированные роторы электрических машин направляют на статическую, а при необходимости и на динамическую балансировку. Вращение неуравновешенного ротора или якоря вызывает вибрацию, которая может разрушить подшипники и фундамент машины. Чтобы этого избежать, производят балансировку роторов, которая заключается в определении размеров и мест неуравновешенной массы и устранении дисбаланса. Статическую балансировку (не более 1000 об/мин) выполняют при невращающемся роторе на призмах, дисках или специальных весах. Для определения неуравновешенности ротор выводят из равновесия легким толчком. Неуравновешенный ротор будет стремиться вернуться в такое положение, когда его тяжелая сторона окажется внизу. После остановки ротора мелом отмечают место, которое оказалось в верхнем положении. Процесс повторяют несколько раз. Если ротор останавливается в одном и том же положении, значит центр его тяжести смещен. В определенном месте, чаще всего это внутренний диаметр обода нажимной шайбы, устанавливают пробные грузы, прикрепляя их замазкой. После этого повторяют прием балансировки. Увеличивая или уменьшая массы грузов, добиваются остановки ротора в произвольном положении. Это означает, что ротор статически уравновешен. По окончании балансировки пробные грузы заменяют одним грузом той же массы. Неуравновешенность можно компенсировать высверливанием соответствующей части металла из тяжелой части ротора. Динамическая балансировка ротора (более 1000 об/мин), которую выполняют на балансировочном станке, состоит из двух операций: измерения первоначальной вибрации, нахождение точки расположения массы уравновешивающего груза для одного из торцов ротора. Балансировку производят с одной стороны ротора, а потом другой. После окончания балансировки груз закрепляют сваркой или винтами. Затем выполняют проверочную балансировку.
Ремонт станины, подшипниковых щитов, подшипников Если в станинах и подшипниковых щитах появляются трещины, их заваривают: отломанные детали приваривают, изношенные посадочные поверхности восстанавливают. Трещины в чугуне заваривают биметаллическими электродами (преимущественно в горячем состоянии) ацетилено-кислородным пламенем, а в холодном состоянии медными или металлическими электродами. Отломанные детали (чаще всего лапы станин и борта подшипниковых щитов) приваривают. Восстанавливают изношенные посадочные поверхности подшипниковых щитов в местах посадки подшипников качения. Подшипниковый щит растачивают на больший диаметр и запрессовывают в него стальную втулку, которую затем растачивают до требуемого размера. Если место посадки подшипника в подшипниковом щите нельзя расточить до требуемого размера, изношенные посадочные поверхности восстанавливают методом металлизации. В случае повреждения резьбы в отверстии станины ее рассверливают, увеличивают диаметр и закручивают в нее резьбовую пробку с внутренней резьбой требуемых диаметра и шага. В электрических машинах применяют подшипники качения и скольжения. В современных машинах используют главным образом шариковые и роликовые подшипники качения, которые просты в эксплуатации и легко заменяются при повреждении. Подшипники скольжения применяют в основном в крупных электрических машинах, а также в случаях, когда требуется снизить уровень шума. При ремонте электрических машин проверяют состояние и степень износа подшипников качения. Подшипники промывают, а затем закладывают в них консистентную смазку УТВ (универсальную тугоплавкую водостойкую) или ЦИАТИМ-201, которая представляет собой смесь минерального масла и мыла. Нередко в подшипниках качения оказываются поврежденными поверхности шариков или роликов и дорожек качения. Степень износа подшипников качения определяют путем измерения радиальных и аксиальных (осевых) зазоров с помощью специальных приспособлений. Зазор в подшипниках качения электрических машин мощностью до 100 кВт не должен превышать 0,5 мм. При больших радиальных и аксиальных зазорах, а также при повреждении отдельных деталей или частей (разрушение сепаратора, шариков или роликов, выкрашивание металла на дорожках качения) подшипники качения заменяют новыми. Ставят новые подшипники и в случаях, если имеются не подлежащие исправлению повреждения, сколы или трещины на кольцах, сепараторах, шариках (роликах); забоина или вогнутость наповерхности дорожек качения; цвета побежалости на поверхности колец, сепараторов, шариков (роликов); царапины или глубокие риски, расположенные поперек пути качения шариков (роликов); стук и не прекращающийся после промывки шум подшипников, забоины или вогнутость на поверхности сепаратора; явные следы шариков (роликов) на дорожках качения и др. При посадке подшипников качения на вал обычно предварительно нагревают его до 80-90 °С в масляной ванне или в аппарате индукционного нагрева. Нагретый подшипник насаживают на вал электрической машины вручную с помощью надставки. Участок вала, на который насаживается подшипник, тщательно зачищают от заусенцев, а потом промывают и вытирают насухо. Насадку подшипника на вал и в расточку подшипникового щита осуществляют с помощью надставки и металлической шайбы. Поверхность расточки щита предварительно обрабатывают так же, как место насадки подшипника на вал. При механизированной насадке подшипников используют универсальный пневмогидравлический пресс, который позволяет повысить производительность труда почти в 4 раза.
Подшипники скольжения электрических машин встроены а подшипниковые щиты или закреплены в стойках, которые устанавливаются на общем со станиной машины фундаменте. Выполняют эти подшипники в виде сплошной или составной втулки, которая имеет две половинки (вкладыши) с горизонтальным разъемом. Внутренняя поверхность втулки покрыта слоем антифрикционного сплава баббита. В подшипниках скольжения применяют преимущественно кольцевую систему смазывания. Подшипники скольжения ремонтируют чаще всего из-за износа, отслоения или выкрашивания слоя баббита, выплавления баббита в результате нагрева при сверхдопустимой температуре. Дефекты вкладышей выявляют внешним осмотром и по звуку при простукивании молоточком: если слой баббита хорошо сохранился, звук будет чистым и звонким, а если отслоился - дребезжащим и глухим. Чтобы найти трещины в баббите вкладыша, его опускают на 10-15 мин в керосин, затем вытирают насухо и покрывают тонким слоем мела, разведенного в воде. В результате трещины четко вырисовываются на покрытой мелом поверхности. Обнаруженные дефекты ликвидируются путем перезаливки баббита. Ремонт подшипников в этом случае включает: подготовительные работы, заливку, механическую обработку и пригоночные работы. Предварительно вкладыши очищают от грязи и масла, промывая в 10% растворе каустической соды, и освобождают от баббита путем выплавления. Подогрев осуществляют паяльной лампой или в электрических печах при 380-400°С. Вкладыши обезжиривают, опуская их 1-3 мин в 10%-й раствор каустической соды, нагретой до 70-80°С, а затем промывают в горячей воде и вытирают насухо. Обезжиренные вкладыши готовят под заливку баббитом одним из следующих способов: очистка внутренней поверхности стальными проволочными щетками до металлического блеска; пескоструйная очистка внутренней поверхности и последующая металлизация; очистка и облуживание внутренней поверхности. Подготовленные под заливку вкладыши скрепляют хомутиками. Подшипники скольжения электрических машин мощностью до 100 кВт общепромышленного применения заливают баббитом преимущественно марки Б-16 или БН. При небольших объемах баббит плавят в тиглях, а при больших - в индукционных печах. В процессе заливки баббита во вкладыши следят, чтобы его струя была равномерной и не прерывалась. При большом числе подшипников используют центробежную заливку, которая обеспечивает минимальный расход баббита за счет снижения припуска для обработки, высокую плотность слоя баббита и прочное сцепление его с внутренней поверхностью вкладышей. Разъемные вкладыши подшипников после заливки разбирают, места соединения очищают, между половинками вкладыша устанавливают регулировочные медные прокладки толщиной 0,8-1,2 мм. Обе половинки вместе с прокладками закрепляют хомутом и растачивают подшипник. Затем прорезают смазочные (маслораспределительные) канавки и пришабривают подшипник к валу. С помощью щупа проверяют зазор между шейкой вала и рабочей поверхностью подшипника. В электрических машинах с частотой вращения более 1000 об/мин и подшипниками скольжения с кольцевой смазкой допустимые зазоры между шейкой вала и подшипником должны составлять 0,12-0,17 мм при диаметре валов 80-120 мм и 0,15-0,21 мм при диаметре 120-160 мм.
Сборка и испытание электродвигателей
Технологические процессы сборки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором следующие: Надевают на вал внутренние крышки подшипников. Закладывают консистентную смазку в лабиринтные канавки. Нагревают шарикоподшипник и насаживают его на вал. Укладывают пружинное кольцо в канавку вала. Нагревают внутреннее кольцо роликоподшипника и насаживают его на вал. Вставляют в отверстие подшипникового щита внешнее кольцо роликоподшипника. Вводят ротор в расточку статора с помощью приспособления. Закладывают в подшипники консистентную смазку. Устанавливают на подшипники подшипниковые щиты. Вводят в замок станины буртик подшипникового щита со стороны роликоподшипника и закручивают болты, не затягивая их до отказа. Затягивают болты, проверяя легкость вращения ротора от руки. Закручивают болты в резьбу внутренних крышек подшипников, проверяя легкость вращения ротора от руки. Проверяют щупом воздушный зазор между расточкой статора и ротором. Устанавливают шпонку в канавку на выступающем конце вала. Присоединяют обмотку статора к проводам источника питания. Закрывают коробку выводов крышкой и закрепляют ее болтами. Делают пробную обкатку двигателя вхолостую в течение 30 мин. Снимают крышку коробки выводов и отсоединяют провода источника питания. Отправляют двигатель на испытательную станцию.
В программу контрольных испытаний асинхронных двигателей входят: внешний осмотр двигателя и замеры воздушных зазоров между сердечниками; измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и между фазами обмоток; измерение омического сопротивления обмотки в холодном состоянии; определение коэффициента трансформации (в машинах с фазным ротором); испытание машины на холостом ходу; измерение токов холостого хода по фазам; измерение пусковых токов в короткозамкнутых двигателях и определение кратности пускового тока; испытание электрической прочности витковой изоляции; испытание электрической прочности изоляции относительно
корпуса и между фазами; проведение опыта короткого замыкания; испытание на нагрев при работе двигателя под нагрузкой. У всех машин после ремонта проверяют нагрев подшипников и отсутствие в них посторонних шумов. У машин мощностью выше 50 кВт при частоте вращения более 1000 об/мин и у всех машин, имеющих частоту вращения свыше 2000 об/мин, измеряют
величину вибрации.
Охрана труда
Охрана труда при ремонте электродвигателей Периодичность капитальных и текущих ремонтов электродвигателей, работающих в нормальных условиях, устанавливается главным энергетиком. В зависимости от местных условий, как правило, текущий ремонт и обдувки электродвигателей должны производиться одновременно с ремонтом приводимых механизмов. Капитальный ремонт с выемкой ротора электродвигателей ответственных механизмов, работающих в тяжелых температурных условиях и при загрязненности окружающей среды, должен производиться не реже 1 раза в 2 года. При выполнении работ по разборке электрической машины и очистке ее деталей следует строго соблюдать меры безопасности труда и пожарной безопасности. Надо пользоваться только проверенными тросами и исправными грузоподъемными устройствами, соответствующими массе поднимаемого груза. При работе с токсичными и легковоспламеняющимися моющими жидкостями необходимо принимать меры, исключающие отравление их парами и воспламенение при соприкосновении с открытым огнем. При разборке следует применять только исправные инструменты и механизмы. Состояние изоляции обмоток ремонтируемой электрической машины проверяют мегаомметром M1101, МС-2 или МС-05. Запрещается осуществлять ремонт вращающихся машин, за исключением тех работ, которые не могут быть выполнены на неподвижной машине, например испытания машин, шлифование колец ротора электродвигателя, проверка щеток и др. В обмотках статора генератора даже при отсутствии возбуждения наводится значительная ЭДС от остаточного намагничивания ротора. Поэтому при работах в цепях возбуждения необходимо применять индивидуальные средства защиты: инструмент с изолирующими рукоятками, галоши, резиновые диэлектрические коврики. Работу по продороживанию коллекторов выполняют в защитных очках, в одежде, рукава которой должны быть завязаны на запястьях рук. На электродвигателях и на приводимых ими механизмах должны быть нанесены стрелки, указывающие направление вращения механизма и двигателя. На пускорегулирующих устройствах должны быть отмечены положения «пуск» и «стоп». Выводы статорной и роторной обмоток и кабельной воронки должны быть закрыты ограждениями. Вращающиеся части машин — шкивы муфты, вентиляторы, открытые части валов должны быть закрыты ограждениями, снятие которых во время работы машин запрещается. Защита электрических машин должна быть выполнена в соответствии с Правилами устройства электроустановок. Электродвигатели с принудительной смазкой подшипников должны иметь блокировку, отключающую электродвигатель при прекращении подачи смазки. Для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором должен применяться прямой пуск при полном напряжении сети. Аппараты управления следует располагать возможно ближе к электродвигателю в местах, удобных для обслуживания, если по условиям экономичности, удобства обслуживания и расхода кабеля не требуется иное размещение. Для наблюдения за пуском и работой электродвигателей механизмов, регулирование технологического процесса которых ведется по величине тока, на пусковом щитке или панели должен быть установлен амперметр, измеряющий ток в цепи статора электродвигателя. На шкале амперметра должна быть отмечена красной чертой величина тока, на 5% превышающая номинальный ток электродвигателя, обозначенный на заводской таблице. Для контроля наличия напряжения на групповых щитках и сборках электродвигателей должны быть установлены вольтметры или сигнальные лампы. Для обеспечения нормальной работы электродвигателя необходимо поддерживать напряжение на шинах в пределах от 100 до 105% номинального. При необходимости допускается работа электродвигателя при отклонении напряжения от —5 до +10% номинального. Осевой разбег роторов электродвигателей должен быть в пределах 2—4 мм (для подшипников скольжения). Величина воздушных зазоров в диаметральных точках или точках, сдвинутых относительно оси ротора на 90°, не должна отличаться более чем на ±10% от средней величины для электродвигателей мощностью 100 кВт и более, а также для двигателей ответственных механизмов. Постоянный надзор за нагрузкой электродвигателей и температурами подшипников, входящего и выходящего воздуха у двигателей с замкнутой системой вентиляции, уход за подшипниками, операции по пуску, регулированию и остановке производятся персоналом цеха, обслуживающим механизм. Электродвигатель немедленно (аварийно) отключается от сети при: несчастном случае (или угрозе его) с человеком, требующим немедленной остановки электродвигателя; появлении дыма или огня из электродвигателя или его пускорегулирующей аппаратуры; вибрации сверх допустимых норм, угрожающей целости электродвигателя; поломке приводимого механизма; нагреве подшипника сверх допустимой температуры, указанной в инструкции завода-изготовителя; значительном снижении числа оборотов, сопровождающемся быстрым нагревом электродвигателя.
Эксплуатация и ремонт электродвигателей
Введение Электрическая энергия в силу своих преимуществ по сравнению с другими видами энергии (легкость преобразования в механическую, тепловую и световую, простота передачи на большие расстояния, большая скорость распространения, приближающаяся к скорости света, и др.) эффективно используется на промышленных предприятиях. Поэтому в электроустановках таких предприятий (например, МАЗ, БелАЗ, БМЗ и др.) задействовано большое количество разнообразного электрооборудования, как низковольтного (напряжением 0,4 кВ), так и высоковольтного (напряжением 10 кВ и выше). Чтобы обеспечить нормальное и эффективное функционирование промышленных предприятий, необходимо не только правильно обслуживать электрооборудование во время эксплуатации, но и проводить своевременно ремонт. Ремонт должен выполняться в сжатые сроки, качественно и с небольшими затратами, что возможно при высоком уровне организации ремонтных работ и наличии высококвалифицированных рабочих. Многолетняя практика функционирования электроремонтных цехов предприятий и электроремонтных заводов показывает, что более 70% поступающего в ремонт поврежденного электрооборудования составляют трансформаторы, электрические машины и коммутационные аппараты. Рабочие должны знать основные слесарные операции ремонта трансформаторов, электрических машин, коммутационных аппаратов и электрооборудования распределительных устройств, а также вопросы организации, планирования электроремонтных работ и охраны труда. Современные технологии позволяют достигать максимального уровня качества, надежности (увеличение срока службы, наработки до отказа и др.) и энергосбережения, являющихся важнейшими факторами снижения потребления энергоресурсов, затрат и себестоимости выпускаемой продукции.
Неисправности и дефектация электрических машин Электрические машины, поступившие в ремонт, тщательно осматривают, а при необходимости испытывают и разбирают с целью полного выявления причин, характера и масштабов повреждения. Осмотр машины, ознакомление с объемом и характером предыдущих ремонтов и эксплуатационными журналами, а также проведение испытаний позволяют оценить состояние всех сборочных единиц и деталей машины и определить объемы и сроки ремонта, составить техническую документацию по ремонту, изготовить или заказать ремонтные приспособления и запасные части, произвести другие необходимые работы по организационной и технической подготовке ремонта. Машины повреждаются чаще всего из-за недопустимо длительной работы без ремонта, плохого эксплуатационного обслуживания или нарушения режима работы, на который они рассчитаны. Неисправности электрических машин бывают механические и электрические. К механическим, неисправностям относят: выплавку баббита в подшипниках скольжения; разрушение сепаратора, кольца, шарика или ролика в подшипниках качения; деформацию или поломку вала ротора (якоря); образование глубоких выработок («дорожек») на поверхности коллекторов и контактных колец; ослабление крепления полюсов или сердечника статора к станине, разрыв или сползание проволочных бандажей роторов (якорей); ослабление прессовки сердечника ротора (якоря) и др. К электрическим неисправностям относят пробой изоляции на корпус; обрыв проводников в обмотке; замыкание между витками обмотки; нарушение контактов и разрушение соединений, выполненных пайкой или сваркой; недопустимое снижение сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения и др. Неисправности и повреждения электрических машин не всегда удается обнаружить внешним осмотром, так как некоторые из них (витковые замыкания в обмотках статоров, пробой изоляции на корпус, замыкания пластин коллектора, нарушение пайки в обмотках) носят скрытый характер и определяются только после соответствующих измерений и испытаний. В предремоптныс операции по выявлению неисправностей электрических машин входят: измерение сопротивления изоляции обмоток (для определения степени ее увлажнения); испытание электрической прочности изоляции; проверка на холостом ходу машины целости подшипников, осевого разбега ротора (якоря), правильности прилегания (притертости) щеток к коллектору и контактным кольцам, вибрации, определение зазоров между вращающимися и неподвижными частями машины, а также проверка состояния крепежных деталей, плотности посадки подшипниковых щитов на заточках станины и отсутствия повреждений (трещин, сколов) у отдельных деталей машины. Работа по предремонтному выявлению неисправностей и повреждений электрических машин называется дефектацией, которая осуществляется внешним осмотром, частичной или полной разборкой электрической машины. Дефектация, произведенная путем внешнего осмотра и испытаний электрической машины, не всегда позволяет точно определить характер и размеры ее повреждений, а следовательно, и объем предстоящих ремонтных работ. Более полное представление о состоянии и требуемом ремонте электрической машины дает дефектация, выполняемая после ее разборки. Дефектацию производят до разборки, в процессе разборки и
после нее. До разборки производят внешний осмотр, ознакомление с дефектами по документации, предремонтные испытания на режиме холостого хода (если это возможно). До включения в сеть проверяют состояние вала, подшипниковых щитов, подшипников, отсутствие задевания ротора за статор, наличие смазки, целостность фаз; состояние выводных концов и клеммного щитка; сопротивление изоляции обмоток. При удовлетворительных результатах испытаний включают электродвигатель на 30 мин под напряжением, замеряют пофазно силы тока холостого хода, проверяют шумы электродвигателя, работу коллектора, нагрев подшипников, величину вибрации и др. В контрольно-дефектационные операции, проводимые в процессе разборки, входят: измерение воздушных зазоров между железом статора и ротора (якоря) в четырех точках, отстоящих друг от друга на 90°; измерение разбега вала в подшипниках скольжения; определение зазоров в подшипниках скольжения и качения; выявление неисправности других деталей. В контрольно-дефектационные операции после разборки электромашин входят: внешний осмотр и обмер всех изнашиваемых поверхностей деталей; окончательное заключение о состоянии деталей в результате осмотра, проверок и испытаний. Обо всех обнаруженных после разборки машины неисправностях и повреждениях в дефектировочной карте делают соответствующие записи, на основании которых составляют маршрутную карту ремонта с указанием работ, подлежащих выполнению по каждой ремонтной единице или по отдельным сборочным единицам ремонтируемой машины.
Ремонт обмоток роторов и статоров АД с КЗ ротором Технология капитального ремонта обмоток электрических машин включает следующие основные операции: разборку обмотки; очистку пазов сердечника от старой изоляции; ремонт сердечника и механической части машины; очистку катушек обмотки от старой изоляции; подготовительные операции для изготовления обмотки; изготовление катушек обмотки; изолирование сердечника и обмоткодержателей; укладывание обмотки в паз; пайку соединений обмотки; крепление обмотки в пазах; сушку и пропитку обмотки. Изготовление обмотки статора начинают с намотки отдельных катушек на шаблоне. Размеры катушек обмотки демонтируемых машин определяют путем замеров старой обмотки. В обмотках статора машин переменного тока обычно несколько соседних катушек соединяют последовательно, и они образуют катушечную группу. Чтобы избежать лишних паечных соединений, все катушки одной катушечной группы наматывают цельным проводом. Катушки двухслойной обмотки укладывают в пазы сердечника группами так, как они были намотаны на шаблоне. Провода распределяют в один слой и укладывают катушки нижними сторонами (которые прилегают к пазу). Другие стороны катушек не укладывают в пазы до тех пор, пока не будут уложены катушки нижними сторонами во все пазы. Следующие катушки кладут одновременно верхними и нижними сторонами. Между ними и нижними сторонами катушек в пазах устанавливают изоляционные прокладки из электрокартона, согнутого в виде бочки, а между лобовыми частями - из лакоткани или листов картона с наклеенными на них кусочками лакоткани. Изоляцию лобовых частей обмотки машин на напряжение до 660 В, предназначенных для работы в нормальной среде, выполняют стеклолентой ЛЭС, причем каждый следующий слой полуперекрывает предыдущий. Провода обмотки, которые лежат в пазу, удерживают с помощью пазовых клиньев, изготавливаемых из бука, березы, пластмассы, текстолита или гетинакса. Клин должен быть на 10-15 мм длиннее сердечника и на 2-3 мм короче пазовой изоляции и толщиной не менее 2 мм. Клинья забивают в пазы средних и малых машин молотком и с помощью деревянной надставки, а в пазы крупных машин - пневматическим молотком. Затем собирают схему обмотки. Если фаза обмотки намотана отдельными катушками, их последовательно соединяют в катушечные группы. За начало фаз принимают выводы катушечных групп, которые выходят из пазов, расположенных около выводного щитка. Выводы отгибают к корпусу статора и, предварительно соединив катушечные группы каждой фазы, скручивают зачищенные изоляции концы проводов катушечных групп. После сборки схемы обмотки проверяют электрическую пpoчность изоляции между фазами и на корпус, а также правильное ее соединение. Для этого кратковременно подключают статор к сети (127 или 220 В), а тем к поверхности его расточки прикладывают стальной шарик и отпускают его. Если шарик вращается по окружности расточки, значит схема собрана правильно. Некоторые изоляционные материалы (электрокартон, хлопчатобумажные ленты) являются гигроскопическими. Поэтому перед пропиткой обмотки статоров, роторов и якорей сушат в специальных печах при 105-200 °С. Высушенные обмотки пропитывают лаком в специальных ваннах с подогревом. Обмотки электрических машин после пропитки сушат в специальных камерах с естественной или принудительной вентиляцией теплым воздухом. Большинство асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт изготавливается с короткозамкнутым ротором, который выполняют из алюминия методом литья. Ремонт литого ротора с поврежденным стержнем состоит из перезаливки его после выплавки алюминия и очистки пазов, этой цели используют кокили. На крупных электроремонтных заводах короткозамкнутые роторы заливают алюминием центробежным или вибрационным способом, а также используют литье под давлением. Ремонт подшипников При ремонте электрических машин проверяют состояние и степень износа подшипников качения. Подшипники промывают, а затем закладывают в них консистентную смазку УТВ (универсальную тугоплавкую водостойкую) или ЦИАТИМ-201, которая представляет собой смесь минерального масла и мыла. Нередко в подшипниках качения оказываются поврежденными поверхности шариков или роликов и дорожек качения. Степень износа подшипников качения определяют путем измерения радиальных и аксиальных (осевых) зазоров с помощью специальных приспособлений. Зазор в подшипниках качения электрических машин мощностью до 100 кВт не должен превышать 0,5 мм. При больших радиальных и аксиальных зазорах, а также при повреждении отдельных деталей или частей (разрушение сепаратора, шариков или роликов, выкрашивание металла на дорожках качения) подшипники качения заменяют новыми. Ставят новые подшипники и в случаях, если имеются не подлежащие исправлению повреждения, сколы или трещины на кольцах, сепараторах, шариках (роликах); забоина или вогнутость на поверхности дорожек качения; цвета побежалости на поверхности колец, сепараторов, шариков (роликов); царапины или глубокие риски, расположенные поперек пути качения шариков (роликов); стук и не прекращающийся после промывки шум подшипников, забоины или вогнутость на поверхности сепаратора; явные следы шариков (роликов) на дорожках качения и др. При посадке подшипников качения на вал обычно предварительно нагревают его до 80-90 °С в масляной ванне или в аппарате индукционного нагрева. Нагретый подшипник насаживают на вал электрической машины вручную с помощью надставки. Участок вала, на который насаживается подшипник, тщательно зачищают от заусенцев, а потом промывают и вытирают насухо. Насадку подшипника на вал и в расточку подшипникового щита осуществляют с помощью надставки и металлической шайбы. Поверхность расточки щита предварительно обрабатывают так же, как место насадки подшипника на вал. При механизированной насадке подшипников используют универсальный пневмогидравлический пресс, который позволяет повысить производительность труда почти в 4 раза. Подшипники скольженияремонтируют чаще всего из-за износа, отслоения или выкрашивания слоя баббита, выплавления баббита в результате нагрева при сверхдопустимой температуре. Дефекты вкладышей выявляют внешним осмотром и по звуку при простукивании молоточком: если слой баббита хорошо сохранился, звук будет чистым и звонким, а если отслоился - дребезжащим и глухим. Чтобы найти трещины в баббите вкладыша, его опускают на 10-15 мин в керосин, затем вытирают насухо и покрывают тонким слоем мела, разведенного в воде. В результате трещины четко вырисовываются на покрытой мелом поверхности. Обнаруженные дефекты ликвидируются путем перезаливки баббита. Ремонт подшипников в этом случае включает: подготовительные работы, заливку, механическую обработку и пригоночные работы. Предварительно вкладыши очищают от грязи и масла, промывая в 10% растворе каустической соды, и освобождают от баббита путем выплавления. Подогрев осуществляют паяльной лампой или в электрических печах при 380-400°С. Вкладыши обезжиривают, опуская их 1-3 мин в 10%-й раствор каустической соды, нагретой до 70-80°С, а затем промывают в горячей воде и вытирают насухо. Обезжиренные вкладыши готовят под заливку баббитом одним из следующих способов: очистка внутренней поверхности стальными проволочными щетками до металлического блеска; пескоструйная очистка внутренней поверхности и последующая металлизация; очистка и облуживание внутренней поверхности. Подготовленные под заливку вкладыши скрепляют хомутиками. Подшипники скольжения электрических машин мощностью до 100 кВт общепромышленного применения заливают баббитом преимущественно марки Б-16 или БН. При небольших объемах баббит плавят в тиглях, а при больших - в индукционных печах. В процессе заливки баббита во вкладыши следят, чтобы его струя была равномерной и не прерывалась. При большом числе подшипников используют центробежную заливку, которая обеспечивает минимальный расход баббита за счет снижения припуска для обработки, высокую плотность слоя баббита и прочное сцепление его с внутренней поверхностью вкладышей. Разъемные вкладыши подшипников после заливки разбирают, места соединения очищают, между половинками вкладыша устанавливают регулировочные медные прокладки толщиной 0,8-1,2 мм. Обе половинки вместе с прокладками закрепляют хомутом и растачивают подшипник. Затем прорезают смазочные (маслораспределительные) канавки и пришабривают подшипник к валу. С помощью щупа проверяют зазор между шейкой вала и рабочей поверхностью подшипника. В электрических машинах с частотой вращения более 1000 об/мин и подшипниками скольжения с кольцевой смазкой допустимые зазоры между шейкой вала и подшипником должны составлять 0,12-0,17 мм при диаметре валов 80-120 мм и 0,15-0,21 мм при диаметре 120-160 мм. Типовой объем работ по техническому обслуживанию электродвигателей включает: ежедневный надзор за выполнением правил эксплуатации соответствии с инструкцией завода-поставщика (контроль нагрузки, температуры отдельных узлов электрической машины, температуры охлаждающей среды при замкнутой системе охлаждения, наличия смазочного материала в подшипниках, отсутствие посторонних шумов и вибраций контактных колец и др.); ежедневную проверку исправности заземления; мелкий ремонт, который выполняется во время перерывов работе основного технологического оборудования и не требует специальной остановки электрических машин (подтяжка контактов и креплений, замена щеток, регулирование траверс, подрегулирование пускорегулировочной аппаратуры и системы защиты, чистка доступных частей машины и т. д.); участие в приемо-сдаточных испытаниях после монтажа и наладки электрических машин и систем их защиты и управления; плановые осмотры машин по утвержденному главным энергетиком графику с заполнением карты осмотра. При выполнении работ по разборке электрической машины и очистке ее деталей следует строго соблюдать меры безопасности труда и пожарной безопасности. Надо пользоваться только проверенными тросами и исправными грузоподъемными устройствами, соответствующими массе поднимаемого груза. При работе с токсичными и легковоспламеняющимися моющими жидкостями необходимо принимать меры, исключающие отравление их парами и воспламенение при соприкосновении с открытым огнем. При разборке следует применять только исправные инструменты и механизмы. Состояние изоляции обмоток ремонтируемой электрической машины проверяют мегаомметром M1101, МС-2 или МС-05. Запрещается осуществлять ремонт вращающихся машин, за исключением тех работ, которые не могут быть выполнены на неподвижной машине, например испытания машин, шлифование колец ротора электродвигателя, проверка щеток и др. В обмотках статора генератора даже при отсутствии возбуждения наводится значительная ЭДС от остаточного намагничивания ротора. Поэтому при работах в цепях возбуждения необходимо применять индивидуальные средства защиты: инструмент с изолирующими рукоятками, галоши, резиновые диэлектрические коврики. Работу по продороживанию коллекторов выполняют в защитных очках, в одежде, рукава которой должны быть завязаны на запястьях рук. На электродвигателях и на приводимых ими механизмах должны быть нанесены стрелки, указывающие направление вращения механизма и двигателя. На пускорегулирующих устройствах должны быть отмечены положения «пуск» и «стоп». Выводы статорной и роторной обмоток и кабельной воронки должны быть закрыты ограждениями. Вращающиеся части машин — шкивы муфты, вентиляторы, открытые части валов должны быть закрыты ограждениями, снятие которых во время работы машин запрещается. Монтаж электродвигателей До начала монтажа необходимо изучить проект и получить от заказчика документацию на оборудование: технические условия, паспорт, инструкцию по монтажу и пуску, комплектовочную ведомость и др. Помещения и фундаменты принимают под монтаж по акту. Фундаменты для машин не должны соприкасаться с фундаментами колонн и других несущих конструкций зданий, чтобы им не передавалась вибрация машин. Не допускается связывать между собой фундаменты отдельных двигателей и соседних машин. Проходы для обслуживания между корпусами двигателей или частями зданий и оборудованием должны быть не менее 1 м. В ходе приемки фундаментов проверяют: соответствие проекту их расположение и габаритные размеры, состояние бетона, расположение и габаритные размеры анкерных болтов или отверстий для них. Допускается отклонение строительных размеров от проектных: основных размеров фундамента в плане — ±30 мм; осей анкерных болтов в плане — ±5 мм; отметок верхних концов болтов — ±25 мм. Высота фундамента над полом должна быть до 400 мм, но не меньше 100—150 мм. Для образования отверстий под анкерные болты используют деревянные клинья. Время выдержки бетонного фундамента до начала монтажа 10—15 дней. Погрузочно-разгрузочные работы при монтаже оборудования, как правило, должны выполняться механизированным способом. При перемещении тяжестей необходимо соблюдать нормы подъема грузов (при возрасте старше 18 лет: для женщины норма 20 кг, для мужчин — 50 кг). До начала работ проверяют исправность такелажа, расчищают пути перемещения груза, проверяют качество строповки. Подъем небольших двигателей (до 50 кг) при установке их на фундаменты вручную выполняют не менее двух человек. При выгрузке из автомашин электродвигатели и другое оборудование нельзя сбрасывать на землю Ревизия электродвигателей. Машины, полученные от заказчика или завода-изготовителя в собранном виде, на месте монтажа не разбирают. Перед установкой их расконсервируют (срок действия заводской консервации 3 года) и подвергают ревизии: проводят внешний осмотр (нет ли повреждений и загрязнений обмоток и корпуса); продувают двигатель сухим воздухом, чтобы не было пыли; снимают крышки подшипников для проверки заполнения смазкой (ее должно быть не более 2/3 объема гнезда подшипника); проворачивают вручную ротор; проверяют состояние коробки и контактных выводов; измеряют сопротивление изоляции обмоток статора. Концы обмоток вводят в коробку выводов и обозначают буквами: начало обмотки первой фазы С1; второй С2; третьей СЗ, а концы обмоток соответственно С4, С5, Сб. Обмотки соединяют в звезду или в треугольник. Сопротивление изоляции асинхронных двигателей напряжением до 1 кВ измеряют мегомметром на 1 кВ. При температуре 10—30°С сопротивление должно быть не менее 0,5 МОм, если оно окажется меньшим — обмотки двигателя необходимо сушить. Сушка электродвигателей. Способ сушки выбирают в зависимости от конструкции и мощности двигателя. Для двигателей мощностью до 15 кВт рекомендуют применять обогрев обмоток инфракрасными облучателями или лампами накаливания. Лампы располагают вблизи обмоток или внутри статора, а двигатель закрывают огнестойким кожухом с отверстиями для выхода испаряющейся влаги. Двигатели мощностью 15—40 кВт сушат горячим воздухом от тепловоздуходувки или теплом, выделяемым в обмотках при прохождении тока. Для этого затормаживают ротор и включают напряжение питания, пониженное до 12—15% от номинального напряжения двигателя. В обмотках устанавливают ток, равный 0,7 от номинального тока двигателя, в процессе сушки следят, чтобы температура обмоток не превышала 80—90°С. Двигатели мощностью более 40 кВт сушат нагревом статора токами индукционных потерь (вихревыми токами). Режим сушки контролируют мегомметром и термометром. Сопротивления изоляции измеряют через каждый час. Сушка считается законченной, если в течение 2—4 ч сопротивление изоляции не изменяется и равно не менее 1 МОм. По результатам сушки составляют протокол. Установка электродвигателей. Электродвигатели, входящие в комплект технологических механизмов (вентиляторы, насосы, дробилки и др.), монтируют организации, устанавливающие технологическое оборудование. Электромонтажники обязаны оценить состояние, выполнить ревизию, а в случае необходимости и сушку электродвигателей. Для монтажа двигателя на основании размечают установочные размеры. При этом учитывают толщину прокладок (примерно 2—5 мм). Размечают отверстия для крепления салазок. В соответствии с установочными размерами в отверстии фундамента монтируют анкерные болты, при установке болтов используют шаблон. Габаритные размеры болтов выбирают по проекту. Фундамент очищают от грязи и промывают водой, цементный раствор готовят из расчета 1 :1 по объему (чистый песок и цемент) и заливают им анкерные болты. Салазки и раму выравнивают при помощи прокладок по уровню в продольном и поперечном направлениях. Не допускается в качестве прокладок использовать дерево или кирпич. Продолжать монтажные работы или затягивать гайки болтов после заливки раствора можно только через 10—15 суток. Вал электродвигателя соединяют с валом рабочего механизма при помощи соединительной муфты, ременной или зубчатой передачи и другими способами. Соединительные муфты разделяют на жесткие, соединяющие валы жестко в единое целое, и на эластичные, допускающие боковые и угловые смещения валов в узлах сопряжения. Валы и муфты в местах посадки очищают от ржавчины керосином или наждачной шкуркой (№ 00 или 000), смазанной маслом. В шпоночную канавку закладывают шпонку, конец вала смазывают маслом. Полумуфту или шкив насаживают при помощи винтового приспособления или молотком, предварительно сняв крышку подшипника с противоположной стороны вала. При снятии шкива или полумуфты применяют и съемники, Если шкив, полумуфту насадить или снять трудно, их подогревают пламенем газовой горелки до 250—300°С. При посадке новых подшипников их промывают бензином и смазывают минеральным маслом. Подшипник насаживают приспособлением из отрезка трубы с заглушкой. Для съема подшипников используют съемник с захватами. Если подшипник вставить или снять трудно, его подогревают горячим (100°С) маслом.
Рис. 1. Центровка валов машины и электродвигателя (а) и установка электродвигателя (б, в): 1 — двигатель; 2 — фундамент; 3 — анкерный болт или кронштейн; 4 — труба; 5 — металлорукав; 6 — щуп; 7 — скобы. Соосность валов машин устанавливают путем центрирования. Перед центровкой необходимо убедиться в плотности посадки полумуфт на валы (ударом молотка по торцу полумуфты при одновременном обхвате рукой стыка полумуфты с валом), проверить установку электродвигателя и машины по уровню, нет ли биений при вращении валов. Валы центрируют при помощи скоб, укрепленных на полумуфтах (рис. 1). Замеры зазоров А и Б выполняют пластинчатым щупом в четырех точках через 90° при одновременном повороте валов. Корректируя положение двигателя, добиваются минимально допустимой разности замеров (± 0,05 мм). Электропроводку для подключения двигателя к сети выполняют в стальных трубах или кабелем. Трубу подводят непосредственно к коробке выводов. Для соединения трубы с коробкой используют муфты и сгоны или гибкие вводы. Корпус электродвигателя обязательно должен зануляться (соединяться с нулевым проводом сети). В качестве зануляющего проводника используют четвертый провод в трубе или стальную трубу электропроводки, или отдельно проложенный стальной проводник. Электрическая проводимость нулевого защитного проводника должна быть не меньше проводимости фазного провода до сечения 16 мм2 и не менее 50% при сечении более 35 мм2. Проводники для зануления (pEN) должны иметь проводимость не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 по алюминию. Не допускается совмещение нулевого и защитного проводников до сечения 25 мм2 по алюминию. Оборудование, подверженное вибрации, зануляют гибкой перемычкой. Каждый электродвигатель и другое оборудование зануляют отдельным ответвлением от магистрали. Последовательное включение в нулевой защитный проводник нескольких электроустановок запрещается. Для обеспечения безопасных условий эксплуатации установок их шкивы, муфты и другие движущиеся элементы ограждают кожухами, окрашенными в красный цвет. Качество монтажа электродвигателей проверяют включением в сеть вхолостую и под нагрузкой. Перед включением мегомметром измеряют сопротивление изоляции электропроводок и двигателя, проверяют исправность зануления и пускозащитных аппаратов. При опробовании вхолостую двигатель отсоединяют от технологической машины и включают толчком в сеть. Не допуская полного разворота (25—30 % от минимальной частоты вращения), отключают и прослушивают шумы в двигателе (не должно быть посторонних звуков). После пробного пуска двигатель включают на 1 ч и проверяют, нет ли стуков и задеваний вращающихся деталей, прочность крепления к основанию, степень нагрева подшипников (не более 95°), направление вращения ротора (при необходимости изменения направления вращения меняют местами два любых подводящих провода в коробке). Обмотки ЭД Обмотка предназначена для индуктирования ЭДС и создания магнитного поля. Обмотка состоит из соединённых между собой витков, а каждый виток – из двух последовательно соединённых проводников, уложенных в пазах. Эти проводники называются активными, и соединяются проводом, называемым лобовым соединением. Обмотки бывают: однослойные и двухслойные; петлевые и волновые. Однослойные – обмотки, у которых весь паз занимает сторона одной катушки. Двухслойные – обмотки, у которых в пазу лежат стороны двух катушек и каждая катушка расположена в двух слоях: один слой укладывают на дно паза, а другой располагают над ним. Обмотка статора состоит из 3-х отдельных одинаковых фазных обмоток, смещённых пространственно на угол 120°. Секции, принадлежащие одной фазе и уложенные в соседних пазах, образуют катушечную группу (до 5 секций), соединённых последовательно. Количество катушечных групп определяется числом пар полюсов р. Один или несколько проводников в витке образуют секцию. Проводники в секции соединяются между собой последовательно. Обмотки состоят из катушек или стержней. Сопротивление обмоток должно быть не менее 0,5 МОм при 15°С. С точки зрения технологии изготовления основными факторами для классификации обмоток являются: число витков; диаметр провода. Чтобы произвести ремонт обмотки, нужно знать: диаметр провода; количество витков в катушке; количество катушечных групп; длину проводника. Перед началом ремонта обмотки нужно выполнить следующие действия: разборка ЭД; считаем витки и замеряем провод; гильзуем двигатель (лакоткань, картон); мотаем катушки; укладка в пазы катушек; обрезание; обвязка; сборка схемы ( в звезду или треугольник); пайка; уплотнение; пропитка (нитролак бакелитовый); сушка при 100°С. Для обмотки ЭД используются обмоточные провода марки: ПЭЛ (провод эмалированный лакостойкий), ПЭТВ, ПЭВ и др. Инструменты, используемые при укладке обмоток АД: штеммер; пластины; молоток; отбивалка; уплотнитель. Выполнение обмоточных работ электрических машин переменного тока Наружный осмотр, установление технических характеристик ЭД перед разборкой (мощность, количество оборотов, ток, напряжение). Очистка перед разборкой, продувка сжатым воздухом, протирка. Разборка АД с КЗ ротором: - установить на рабочее место; - снять подшипниковые щиты; - вынуть ротор из статора; - снять крышку клеммного щитка; - промаркировать детали двигателя; 4. Промывка и протирка деталей после разборки. 5. Демонтаж схемы обмоток статора: - освободить от крепления лобовые части секции и соединительные провода; - удалить обмотки из пазов; - определить количество витков в пазу и диаметр провода; - очистить пазы от лака. 6. Изготовление изоляции и гильзовка пазов статора: - изготовить шаблон катушки, нарезать гильзы, пояски, крышки, х/б ленту, шнурок-чулок; - установить гильзы в пазы (изофлекс, электрокартон). 7. Намотка секций. 8. Укладка секций в пазы. 9. Установить прокладки в лобовых частях, уплотнить провода в пазах, увязать и оправить лобовые части. 10. Закрепить секции в пазах клиньями, изолировать концы катушек ( шнурок-чулок, изолента). 11. Монтаж схемы обмотки статора: - зачистить концы секций и соединить их по схеме; - пропаять места соединений; - подготовить и соединить выводные концы, изолировать места соединений; - наложить бандажи на соединение схемы и выправить лобовые части; - проверить правильность соединения и измерить величину сопротивления изоляции (между катушками и относительно корпуса); - ТБ в обмоточных цехах. Литература по данной теме
Павлович С.Н., Фираго Б.И. Ремонт и обслуживание электрооборудования. – Минск: Вышэйшая школа, 2006. Атабеков В.Б. Ремонт трансформаторов, электрических машин и аппаратов. – Москва: Высшая школа, 1988. Атабеков В.Б. Ремонт электрооборудования промышленных предприятий. – Москва: Высшая школа, 1979. Сибикин Ю.Д. Обслуживание электроустановок промышленных предприятий. – Москва: Высшая школа, 1989. Голыгин А.Ф., Ильяшенко Л.А. Устройство и обслуживание электрооборудования промышленных предприятий. – Москва: Высшая школа, 1986. Баран А.Н. Технология электромонтажных работ. – Минск: Ураджай, 2000.
Атабеков В.Б., Покровский К.Д. Монтаж электрических сетей и силового электрооборудования. – Москва: Высшая школа, 1977.
Дайнеко, В.А. Электрооборудование сельскохозяйственного производства/ В.А. Дайнеко, И.Н. Шаукат. Минск, 2011.
Дайнеко, В.А. Электрооборудование сельскохозяйственного производства. Практикум / В.А. Дайнеко, И.Н. Шаукат, Т.Г. Базулина. Минск, 2011.
Москаленко, В.В. Справочник электромонтера / В.В. Москаленко. М., 2003.