Ремонт электрических машин

Введение.

                                          Ремонт электрических  машин

Электрическую и механическую части электромашин ремонтируют соответственно в обмоточном и механическом отделениях ремонтного предприятия.

      Ремонт электрической части заключается в устранении замыканий обмоток на корпус и между фазами, замене общей изоляции и полной замене обмоток.

В случае пробоя или механического повреждения  катушечной изоляции из пазов, где находится  поврежденная часть обмотки, выбивают клинья, приподнимают провода, срезают изоляцию вокруг поврежденного места на конус и вновь изолируют провод несколькими слоями микаленты и одним слоем хлопчатобумажной ленты. Каждый слой новой изоляции смазывают клеящим лаком ВТ-95 и затягивают так, чтобы между слоями не было воздушных «мешков».

Общую изоляцию заменяют только при полной исправности  проводниковой и междувитковой  изоляции. Для снятия изоляции обмотку  нагревают до температуры 60—70°С. После  удаления общей изоляции катушку  испытывают на отсутствие замыканий  между витками. Новую изоляцию выполняют микалентой по всему контуру катушки. Каждый последующий виток ленты следует накладывать на половину предыдущего. Если необходимо полностью заменить обмотку, то ее вынимают из пазов и освобождают от изоляции. В зависимости от состояния полностью восстанавливают поврежденную обмотку с использованием старого провода или изготовляют новую по заводской документации.

Обмотки можно  разделить по способу изготовления на шаблонные (наматываются до укладки  в пазы на шаблоне), обмотки впротяжку и стержневые. Катушки шаблонных обмоток изготовляют при помощи специальных шаблонов на намоточных станках. Шаблонные обмотки бывают с мягкими катушками, которые наматывают из круглого провода, и жесткими формованными катушками — наматывают проводом прямоугольного сечения. Обмотку в протяжку выполняют вручную, протягивая в паз провода из бухты или мотка. Для изготовления стержневой обмотки используют обычно провода большого сечения (шины), которые вставляют в сердечник с торца. В случае отсутствия провода требуемого диаметра можно заменить его двумя проводами меньшего диаметра, соединенными параллельно (сумма сечений проводников должна быть равна расчетному сечению провода).

При сборке обмотки  должны соблюдаться заводские размеры  секций. Схема соединений катушек обмотки до и после ремонта должна быть одинаковой.

Медные провода  соединяют между собой пайкой (при диаметрах до 1 мм) и электросваркой (при больших диаметрах). Для пайки  используют как мягкие припои (например, ПОС-40, ПОС-61), так и твердые, медно-фосфорные. Нельзя паять с кислотой, так как ее остатки могут разрушить изоляцию и создать токопроводящие участки вследствие хорошей проводимости кислоты. Для повышения электрической и механической прочности, влагостойкости вновь изготовленные обмотки пропитывают.

В первом случае поврежденную обмотку выплавляют при температуре 700—750°С или удаляют химическим путем. В очищенные пазы ротора вновь заливают алюминий статическим, вибрационным или центробежным способом. Для роторов «беличья клетка», имеющих окружную скорость менее 50 м/с, новые медные или латунные короткозамыкающие кольца изготовляют сварными, а для роторов, работающих с большими скоростями,— из одного куска металла. Все стержни после заправки в кольца должны выступать на одинаковую величину — 2—3 мм. Паяют стержни и кольца твердыми припоями. Ремонт механической части электрических машин состоит в восстановлении рабочих поверхностей валов, коллекторов, контактных колец, устранении трещин в подшипниковых щитах.

Ремонт валов  электродвигателей является одной из самых ответственных работ и имеет ряд особенностей. Среди них следует отметить, что ремонтируемый вал нельзя в большинстве случаев отделить от сопряженных с ним основных деталей (коллектор, сердечники и др.). Это в значительной степени усложняет ремонт. Дефекты у валов устраняют шлифованием или проточкой на токарном станке (при общей площади повреждений не более 15% общей посадочной площади), переточкой вала на меньший диаметр, наплавкой с последующей его обработкой, металлизацией с последующей обработкой. Гнезда под подшипники в подшипниковых щитах восстанавливают наплавкой или запрессовкой специальных втулок, которые затем растачивают под нужный размер. Небольшие трещины заваривают методом холодной сварки чугуна или скрепляют прошивкой. Этот способ ремонта состоит в том, что вдоль трещины по обе стороны ее в шахматном порядке вворачивают стальные шпильки, проходящие насквозь стенок щита. Концы шпилек с каждой стороны соединяют стальными электродами и заваривают. Подшипниковые щиты, имеющие трещины до места посадки подшипников, заменяют новыми. У электродвигателей постоянного тока и трехфазного тока с. фазным ротором одной из причин ненормальной работы является износ соответственно коллектора и контактных колец. Чаще всего у них повреждается рабочая поверхность. Небольшие подагры, шероховатости у контактных колец 'устраняют зачисткой и последующей полировкой при рабочей частоте вращения вала без демонтажа колец. При значительных повреждениях рабочей поверхности и при нарушении цилиндрической формы кольца снимают и протачивают. Толщина проточенного кольца должна составлять не менее 80% толщины нового.

Контактные кольца следует заменить, если из-за износа расстояние между рабочей поверхностью и отверстием токопровода достигнет  предельной величины. Новые кольца изготовляют с внутренним диаметром, равным заводскому, только при условии, что будет выдержана необходимая толщина изоляции. Уменьшение толщины изоляции приводит к снижению ее электрической прочности, а увеличение — ослаблению напряженности посадки кольца.

В короткозамыкающем  механизме обычно оказываются изношенными  боковые ребра кольца, пружинные  контакты и увеличен зазор между  короткозамыкающим кольцом и  валом. Если износ боковых ребер  по толщине составляет 50%, то их восстанавливают  металлизацией с последующей проточкой. Поврежденные пружинные контакты заменяют новыми, изготовленными из кремнистой бронзы или твердотянутой латуни.

Более сложные  работы приходится выполнять при  ремонте коллектора. Часто из-за неравномерного износа медных пластин и миканитовой изоляции, прокладываемой между ними, последняя выступает над поверхностью коллектора, что нарушает правильную работу щеток. В этом случае изоляцию фрезеруют (продороживают) на глубину около 1 мм от поверхности пластин. Эту операцию выполняют на специальном станке или приспособлении.

В случае нарушения  формы коллектора из-за неравномерного износа его поверхности, коллектор  протягивают с последующим продороживанием, шлифованием стеклянной шкуркой  и полированием.

Скорость резания  не должна превышать номинальную окружную скорость коллектора, а глубина резания — 0,1 — 0,2 мм. После ремонта биение поверхности коллектора должно составлять не более 0,03 мм. Все его нерабочие части покрывают электроизоляционной эмалью. 

Методы  обнаружения неисправностей

электрических машин. 

Неисправности электрических машин определяют при предварительных испытаниях. Основными признаками, указывающими на то, что электродвигатель (генератор) неисправен и требует ремонта, являются:

изменение частоты  вращения и вращающего момента у двигателя и изменение напряжения у генератора;

неустойчивость  характеристик, т. е. недопустимые колебания  скорости вращения или напряжения; общий или местный перегрев электромашины;

вибрация и  сильный шум; искрение под щётками. К числу неисправностей, приводящих к указанным изменениям режима работы электромашины, относятся: обрыв обмоток, уменьшение сопротивления изоляции ниже допустимого, пробой изоляции на корпус между фазами и между витками (около 80% всех видов неисправностей); изменение воздушного зазора между ротором и статором, повреждение стали сердечников, ослабление или разрыв бандажей; увеличение тока холостого хода;

распайка соединений проводников;

механические  повреждения — износ подшипников, шеек валов, изгиб и скручивание  валов, трещины в подшипниковых щитах.

Применяют следующие  способы обнаружения неисправностей.

а) Обрыв обмотки  происходит из-за ее местного перегрева  или механического повреждения. Состояние обмоток определяют тестером или мегаомметром. Если обмотки соединены треугольником, то необходимо разъединить фазы и исправить каждую отдельно. Если фазы разъединить нельзя, то омметром измеряют сопротивление обмоток.

В случае подключения  к концам исправных фаз прибор будет показывать приблизительно равные по величине сопротивления, а при подсоединении к неисправной обмотке — сумму сопротивлений, полученных в двух предыдущих измерениях.

При соединении обмоток звездой один зажим прибора  подключают к нулевой точке, а  другой — по очереди к концам фаз. Если подсоединить прибор к нулевой точке невозможно, то фазу, имеющую обрыв, определяют, касаясь концами прибора попарно всех выводов обмотки.

Уменьшение сопротивления  изоляции и ее пробой происходят из-за потери изоляцией обмоток и проводов своих свойств или при ее механическом повреждении. Изоляционные свойства ма­териала теряются при чрезмерном его увлажнении, попадании на него токопроводящей пыли (металлической, угольной и т. п.) и старении. Механические повреждения изоляции возможны при уменьшении зазора между ротором и статором из-за износа подшипников, а также при значительном перегреве обмоток двигателя, что приводит к хрупкости изоляции, появлению в ней трещин.

Состояние изоляции обмоток определяют испытанием ее на электрическую прочность и измерением величины сопротивления.

На электрическую прочность изоляцию обмоток относительно корпуса машины и между обмотками испытывают при помощи испытательного трансформатора приложением переменного напряжения соответствующей величины в течение 1 мин. Изоляцию отно­сительно корпуса испытывают поочередно в каждой электрически независимой цепи, один вывод источника питания подключают к выводу обмотки, другой надежно заземляют и подключают к заземленному корпусу электромашины, с которым на время испытаний данной обмотки электрически соединяют все остальные.

Для измерения  сопротивления изоляции обычно используют малогабаритный переносной мегомметр Ml 101, состоящий из встроенного генератора постоянного тока и стрелочного  измерительного прибора, шкала которого проградуирована в единицах кОм  и МОм.

Замыкание между  фазами, а также фазу, замыкающую на корпус, можно определить тестером или мегаомметром после разъединения фаз (при наличии шести выводов  у статорных обмоток) или их распайки.

В случае пробоя изоляции между витками обмотки  образуется короткозамкнутый контур. Основной признак, по которому находят его местоположение,— это нагрев корпуса в месте расположения контура. Для этого необходимо отключить обмотку от питающей сети и тщательно ощупать ее. Фазу, в которой имеются коротко-замкнутые витки, можно определить по сопротивлению ее обмотки постоянному току. Измерение можно проводить методом постоянного тока или методом амперметра и вольтметра. Для проведения измерений надо разъединить две фазы, если они соединены треугольником. Поврежденная фаза будет иметь минимальное сопротивление.

Если фазы разъединить  невозможно, то измеряют три междуфазных  сопротивления и по их соотношению определяют место повреждения.

б) Величину зазора между статором и ротором замеряют специальным щупом, состоящим из набора калиброванных пластин, с обеих сторон машины в четырех точках, отстоящих друг от друга на 90°. При измерениях щуп должен соприкасаться со сталью статора и ротора, не попадая на бандаж или пазовый клин. В каждой точке зазор измеряют 3—4 раза и определяют его среднее арифметическое значение. Затем определяют средний зазор, вычисляя среднее арифметическое значение для всех точек.

При увеличении у электродвигателя зазора на 20—25% по сравнению с нормальным заводским  его обмоточные данные перед ремонтом пересчитывают. Если зазор увеличен более чем на 25%, то электромотор выбраковывают.

Характерные дефекты  стали сердечников электрических  машин: повреждения зубцов, распушение крайних пакетов, замыкания между  отдельными местами пакетов стали  вследствие неправильной обработки или задевания ротора за статор во время работы из-за износа подшипников. Определяют эти неисправности по перегреву сердечника и гудению машины при работе, а также осмотром после ее разборки. Бандажи роторов и якорей ремонтируют при их ослаблении или разрыве и перемотке обмоток, когда бандаж приходится снимать.

в) Ток холостого  хода электродвигателя не нормируется, однакоего увеличение указывает  на некоторые дефекты двигателя. Это максимальное смещение ротора по отношению к статору, увеличение зазора между ними, заложение при предыдущих ремонтах меньшего числа витков в обмотке. Для определения тока холостого хода в каждую фазу питающей сети включают амперметр. Нагрузку (приводимые механизмы) от вала испытываемого двигателя отсоединяют. Неравномерность тока холостого хода по отдельным фазам не должна превышать 4,5% среднего значения.