Асинхронный двигатель: ремонт, технические характеристики, выполняемые функции, нарушения в работе, инструкции и способы устранения проблемы

К одним из самых популярных типов электродвигателей относится трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Он бывает мощностью от десятков ватт до нескольких мегаватт при напряжении обмотки стартера до 6 кВт. Ремонт асинхронного двигателя требует не только знания дела, но и понимания конструкции устройства. Трудности, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации, — это регулирование частоты вращения и малые возможности полной нагрузки в режиме холостого хода.

Неполадки в короткозамкнутом роторе

Если говорить об устройстве двигателя, то он состоит из неподвижной части, которая называется статором, и вращающейся, которую именуют ротором. К деталям статора относят корпус и специальный сердечник с металлической обмоткой.

Ротор состоит из сердечника с обмоткой и вала. В процессе работы вал ротора вращается в специальных подшипниках, которые располагаются в защитных щитах. Ремонт асинхронного двигателя может занять от нескольких минут до часа.

Чтобы двигатель не перегревался, его охлаждают обдувом из наружной поверхности корпуса. Поток воздуха создается при помощи вращения центробежного вентилятора, который прикрывается кожухом, чтобы туда не попадали части и детали из внешней среды. В процессе ремонта асинхронного двигателя кожух может открываться. На момент починки неполадок двигателя для быстрого изменения направления вращения ротора, изменения скорости, а также для реверсирования двигателя необходимо изменить направление вращения магнитного поля, которое создается в процессе работы обмотки статора.

Достичь такого эффекта можно с помощью переключения двух фаз, то есть 2 из 3 проводов, которые соединяют обмотку статора с электрической сетью. Благодаря качественному ремонту асинхронного двигателя устройство можно привести в нормальную работу.

Неполадки фазного типа

К основным неисправностям, которые могут возникать в этом типе двигателей, относятся невозможность развития номинальной скорости вращения, повышенное шумовыделение, плохое развитие скорости и превышение вращения на холостом ходу. К неполадкам можно также отнести невозможность вращения ротора и вибрацию всей машины.

Возможными причинами таких недочетов выступают изношенные подшипники, перекос подшипниковых щитов, изменения изгиба вала. Отремонтировать эти неполадки можно очень быстро при наличии специальных инструментов. В процессе работы используется схема двигателя, за которой можно различить расположение всех необходимых элементов.

Ремонт асинхронного двигателя с фазным ротором осуществляется после предварительной диагностики устройства. Мешать качественной работе могут неправильные соединения обмоток или обрыв стержня обмотки ротора. К таким типам поломок относят витковое замыкание в обмотке или загрязнения тех же обмоток через вентиляционные каналы. При низком сопротивлении двигателя возможно не только загрязнение обмоток, но и старение изоляции.

Подготовка машины к ремонту

Машина, которая поступает для ремонта или осмотра, должна быть укомплектована всеми необходимыми деталями, очищена от грязи, должны быть сняты верхние элементы. Это позволит качественно и быстро провести поверхностную диагностику и узнать причины неполадок.

Для измерения сопротивления изоляции используется специальный прибор — мегаомметр. Для проведения качественной проверки обмоток мастера рекомендуют использовать универсальный мост сопротивлений или специальные щупы. При капитальном ремонте асинхронных двигателей температуру отдельных доступных мест лучше определять с помощью спиртовых термометров полочного типа, которые имеют цилиндрическую форму и небольшие размеры.

Это позволит использовать термометр в труднодоступных местах и верно определить температуру. Для избежания повреждений в процессе осмотра резервуар термометра советуют обертывать специальной фольгой — это поможет плотнее прижать устройство к нагретой поверхности.

Температура подшипника может быть намного выше, если он поврежден или там отсутствует специальная смазка. Результаты осмотра обязательно заносятся в протокол или журнал.

Короткозамкнутый ротор

В процессе работы проводится проверка степени нагрева корпуса и подшипников, выявляется равномерность воздушного зазора между элементами стартера и частью ротора, указывается наличие или отсутствие ненормального шума в процессе работы двигателя. К ремонтным работам также относятся стандартная чистка и динамическая обдувка без разборки двигателя, быстрая подтяжка контактных соединений у пленных щитков.

Благодаря смене и доливу масла в подшипнике улучшается работа асинхронного двигателя. Может возникнуть необходимость полной разборки двигателя и промывки узлов деталей.

Неполадки в работе касаются и обмотки, поэтому проводятся ее мойка, пропитка, сушка, покрытие специальным лаком. Ремонт асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором предполагает также возможную промывку подшипников, полную или частичную замену обмотки, чистку и сборку электродвигателя и техническое испытание его под большой нагрузкой.

В случае качественно выполненной работы электродвигатель сможет прослужить еще большое количество времени. Обязательно после ремонта следует взять результат или сделать копию листа из журнала, куда был занесен вывод после работы мастера.

Разборка машины

Мастера начинают работу со снятия верхнего кожуха, который закрывает лопасти вентилятора от пыли и загрязнений снаружи. Процесс разборки надо проводить максимально осторожно, чтобы избежать ударов молотком или больших усилий. Это может привести к повреждению частей электродвигателя и нарушению его работы.

В процессе ремонта трехфазного асинхронного двигателя снимаются крышки подшипников и подшипниковых щитов. На момент разборки элементов со щитов надо наносить на корпус метки, по которым при обратной сборке машины щит устанавливают на нужное место.

Если машина небольшая, то извлечение ротора из статора происходит вручную. Когда габариты большие, элемент вынимается с помощью использования специальных подъемов, процесс производится по оси машины.

Что касается снятия подшипников, то здесь существует несколько вариантов. Элементы втулок или вкладыши можно выбивать или высовывать из специальных щитов. Усилия не могут повредить основных элементов.

Ремонт узлов и деталей

Перед началом работы обязательным является пункт осмотра технологической карты ремонта асинхронного двигателя. Благодаря предварительной диагностике, определяется проблема и конкретная неисправность.

Составляется план по ее удалению. К основным неисправностям относится ослабление прессовки, распушение зубцов, нагрев сердечника, выгорание отдельных участков, деформация стали в процессе быстрой работы. Процедура ремонта включает в себя диагностику распорок и подтяжку болтов.

Некоторые мастера для устранения ослабления прессовки в случае отлома или выпадения отдельных зубцов рекомендуют забить и укрепить специальные клинья, которые будут выполнять нужную работу и не тормозить электрическую машину. При нагреве сердечника мастера делают не только расчистку, но и полную замену изоляции, поскольку это влияет на работу стяжных болтов. В случае если изоляция начинает пробиваться на обмотке стали, делается полная расчистка и намотка новых элементов.

Механический ремонт

При ремонте вала могут быть обнаружены следующие повреждения в виде неправильных изгибов, появления трещин или деформации, небольших задоров и царапины с шеек. К неполадкам также относится общая выработка вала, развал специальных каналов, смятие и износ резьбы на концах вала.

Это ответственный процесс, который требует не только понимания дела, но и наличия схемы электродвигателя, поскольку специфические особенности требуют наличия специальных инструментов и понимания устройства сердечника. В процессе ремонта станины делается акцент на быструю и качественную заварку трещин и приварку отбитых лап.

Возможно также устранение элементов в посадочных местах и восстановление разрушенной резьбы в отверстиях с удалением оставшихся оторванных элементов. Качественное техническое обслуживание и ремонт асинхронного двигателя позволяют сохранять машину в исправности еще долгий период времени.

Ремонт уплотнений

Когда в электродвигателях имеются неполадки, то смазка из подшипников может попадать внутрь других элементов, тем самым вызывая неисправности или нарушения работы. Это может происходить как в случае с износом основных деталей, так и при неправильном монтаже уплотнений или того же применения смазки.

Советуют делать осмотр электродвигателя раз в год, для того чтобы убедиться в его работоспособности и проверить отсутствие смазки на дополнительных элементах устройства. Если случилась сильная утечка смазки, устранить ее можно с помощью масла отражательного кольца с наклонными отражателем, которой насаживается на вал внутри машины.

Обслуживание и ремонт асинхронного двигателя требуют не только внимательности, но и высокого уровня профессионализма, поскольку от этого зависит дальнейшая работа как отдельного элемента, так и всего устройства вместе.

Балансировка роторов

Чтобы обеспечить качественный процесс работы электрической машины, проводят балансировку. Выделяется статическая и динамическая балансировка, первый вариант применяют для машин с небольшой частотой вращения, 2 вариант используется для элементов, частота вращения которых превышает 1000 оборотов в минуту.

В процессе проведения динамической балансировки месторасположение проблемы определяется с помощью вибрации, которая возникает в ходе вращения ротора. Станок, который используется для проведения динамической балансировки, состоит из балансируемого ротора, специального стрелочного индикатора, муфты и привода.

Полная перемотка статора

Для начала работы необходимо освобождение лобовых катушек от элементов крепления, в процессе разрезаются соединения между катушками и фазами, а для полного осмотра мастера устанавливают стартер на специальный кантователь. Начинается измерение длины и ширины паза и проверка работоспособности. В ходе дела мастера советуют изготавливать шаблон, подготавливать изоляционный материал для дальнейшей работы.

Процесс установки гильз и укладки поясков требует времени и внимательности, его проводят после намотки катушек статора на специальном станке и распаковки бухты.

Охрана труда

В ходе работы мастера должны одеваться в специальную одежду, которая будет защищать их от мелких деталей и возможных травм.

При ремонте ротора асинхронного двигателя надо остерегаться захвата одежды или дополнительного материала вращающимися частями. Нельзя касаться руками токоведущих частей или заземленных проводов на машине.

Для этого надо использовать специальные инструменты, у которых имеются изолированные ручки. В противном случае нужно выключить двигатель и только после этого продолжать ремонтные работы.

При пропитке и сушке обмоток пропитанную камеру нужно оборудовать в соответствии с требованиями техники безопасности. В помещении, где проводится ремонт электродвигателя, запрещается курить и использовать открытый огонь.

Советы мастеров

В зависимости от типа поломки ремонт может занять длительный период времени. Если нет определенных навыков в работе с электродвигателями, понимания схемы самого устройства, дополнительных деталей — заниматься ремонтом самостоятельно не рекомендуется.

В случае неправильной работы двигателя можно проводить повторную диагностику или коррекцию его элементов. Обязательным пунктом правильно выполненной работы является проведение испытаний электрической прочности изоляции и проверки двигателя в тестовом режиме.

Ремонт короткозамкнутых обмоток ротора

Короткозамкнутые обмотки роторов выполняются литыми или сварными. Типичные повреждения литой обмотки — разрыв короткозамыкающего кольца и обрыв стержня в пазу. Для сварной обмотки характерно ослабление или нарушение контакта между стержнями и короткозамыкающим кольцом, а также обрыв или подгар стержней.

При осмотре сварной обмотки необходимо обращать внимание на факторы, которые могут привести к обрыву стержня или его распайки с кольцом. К таким факторам относятся: наличие цве­тов побежалости на кольцах в местах паянных соединений со стер­жнями; подгар болтов, соединяющих сегменты короткозамыкающей обмотки явнополюсных синхронных машин; волнообразный изгиб короткозамыкающих колец или стержней; прогиб выступа­ющих из сердечника концов стержней; смещение обмотки (бели­чьей клетки) вдоль ротора.

Ремонт литой обмотки.Трещины короткозамыкающего кольца устраняют пайкой (если число трещин более двух на кольцо, об­мотку не восстанавливают). Поврежденные места очищают и про­мывают бензином. Места трещин расширяют и разделывают по фор­ме ласточкиного хвоста, но не более чем на 2/3 толщины кольца. Ротор устанавливают так, чтобы поврежденное место располага­лось горизонтально, нагревают его газовой горелкой до 350. 400 «С и залуживают припоем (15% олова, 20% кадмия и 65% цинка, либо 63 % олова, 33 % цинка и 4 % алюминия). В процессе лужения проти­рают поверхность щеткой из кардоленты. Облуженную трещину пос­ле этого заполняют одним из указанных припоев, подавая его с прутка. Излишки припоя снимают стальной горячей гладилкой. Трещины могут устраняться также аргонно-дуговой сваркой.

Литые обмотки, имеющие разрывы стержней, не восстанавли­ваются.

Ремонт сварной обмотки. При ослаблении или нарушении кон­такта стержня с кольцом необходимо зачистить и пропаять его медно-фосфорным припоем. При пайке нельзя допускать пере­грева меди. При ослаблении стержня в пазу выполняют расче­канку, производя ударами чекана по прямоугольной части стер­жня на всей длине сердечника.

Рис. 9.11. Установка вставкистержня сварной короткозамкнутой обмотки

Если трещины неглубокие (не более 0,25 толщины стержня) и расположены на выступающей из сердечника части стержней, их ус­траняют сваркой. Если трещина бо­лее глубокая, то стержень в этом месте разрезают и удаляют, выс­верливая участок, примыкающий к короткозамкнутому кольцу 1. Через отверстие в кольце высверли­вают отверстие в стержне 3 глуби­ной 6. 7 мм (рис. 9.11) и на место удаленной части стержня устанавливают вставку 2. При пайке медно-фосфорным припоем зазор а должен быть равен 0,2 мм, а при пайке серебросодержащим припоем (применяется при линейных скоростях ротора от 50 м/с) — 0,10. 0,15 мм.

При необходимости удаления стержня целиком высверливают его сверлами с удлиненными хвостовиками. Можно прорезать стер­жень через шлиц в пазу, ослабив его посадку, после чего выбить из паза на 50. 80 мм и извлечь из паза, используя механизм с захватом. После ремонта необходимо провести динамическую ба­лансировку ротора.