СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РЕМОНТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Структура электроремонтного завода или электроцеха предприятия, технология ремонта должны обеспечивать качество ремонта и максимальную экономию материалов и труда. Эта структура и технология ремонта зависят от количества, номенклатуры и мощности ремонтируемых электрических машин, наличия необ­ходимого оборудования (подъемно-транспортных средств, металлообрабатывающих станков, электросварочных аппаратов, специального технологического оборудования), размеров производственных площадей и ряда других факторов.

Рис. 15.1. Схема технологического процесса ремонта

При этом учитывают также возможности кооперирования с другими электроре- монтными предприятиями, наличие кадров квалифицированных электромонтеров и электрослесарей по ремонту электрических машин, экономическую целесообразность осуществления на своем предприятии ремонта небольшого количества сложных или мощных машин, требующего особого оборудования, и др.

Важнейшие критерии организации и технологии ремонта электрических машин — сокращение нормативных сроков пребывания машин в ремонте; увеличение продолжительности работы отремонтированных машин между очередными ремонтами; снижение фактической стоимости ремонта по сравнению с плановой.

На сельскохозяйственных предприятиях применяют разнообразные электрические машины общего и специального назначения различных мощностей и конструктивных исполнений, поэтому нельзя рекомендовать универсальную структуру электроремонтного цеха или технологию ремонта. В качестве примера на рисунке 15.1 показана наиболее распространенная функциональная схема ремонта электрических машин мощностью до 100 кВт.

Электрические машины, поступившие в ремонт, тщательно осматривают, а при необходимости испытывают и разбирают с целью полного выявления причин, характера и масштабов повреждения. Осмотрмашины, 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 обслуживания и ремонта или при нарушении режима работы. Поврежденияэлектрических машин бывают механические и электрические.

Механические повреждения — это разрушение сепаратора, кольца, шарика или ролика в подшипниках качения; деформация или поломка 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.

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 их определяют только после соответствующих измерений и испытаний.

О всех обнаруженных после разборки машины неисправностях и повреждениях делают соответствующие записи в дефектовочной карте, на основании которых составляют маршрутную карту ремонта с указанием работ, подлежащих выполнению по каждой ремонтной единице или отдельным сборочным единицам ремонтируемой машины.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Неисправности электрических машин и их проявление

Витковое короткое замыкание вследствие пробоя изоляции между смежными витками обмотки статора или ротора приводит к повышенному перегреву электрической машины даже при нагрузке, не превышающей номинальную.
Короткое замыкание между фазами обмотки статора вследствие пробоя межфазной изоляции или пробоя изоляции двух фаз на корпус приводит к сильным вибрациям машины переменного тока, которые прекращаются при отключении машины от сети. Кроме того, наблюдается асимметрия токов в фазах и быстрый нагрев отдельных участков обмотки.
При коротком замыкании обмотки фазного ротора (или при пробое изоляции между контактными кольцами и валом) асинхронный двигатель пускается в ход при разомкнутой обмотке ротора. Под нагрузкой пуск двигателя происходит медленно, а ротор сильно нагревается даже при небольшой нагрузке. » Обрыв проводников обмотки статора двигателей переменного тока вызывает асимметрию токов и быстрый нагрев одной из фаз при работающей машине. При обрыве фазы (крайний случай обрыва проводников) двигатель не пускается при подаче напряжения, наблюдается сильный шум и быстрый нагрев двигателя. При обрыве фазы работающего двигателя наблюдается резкая асимметрия токов статора, сильный шум и быстрый нагрев сверх допустимых пределов. Обрыв стержня короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя приводит к повышенным вибрациям, уменьшению частоты вращения под нагрузкой, периодическим пульсациям тока статора во всех фазах.
Недопустимое снижение сопротивления изоляции обмоток может произойти вследствие ее сильного загрязнения, увлажнения или частичного разрушения в результате износа.
Нарушение электрических контактов, паянных или сварных соединений приводит в асинхронных двигателях к тем же последствиям, что и обрыв витков, стержней обмотки ротора или фазы обмотки в зависимости от места нахождения данного электрического соединения. Нарушение контакта в цепи щеток приводит к повышенному искрению.
Нарушение межлистовой изоляции сердечников магнитопроводов статора машин переменного тока или ротора машин постоянного тока приводит к недопустимому повышению температуры Магнитопровода в целом и его отдельных участков. Это в свою очередь приводит к повышенному нагреву обмоток и может вызвать выгорание части магнитопровода.
Ослабление прессовки листов магнитопровода вызывает шум и повышенную вибрацию электрических машин, исчезающие после отключения машины от сети.
Ослабление крепления полюсов и сердечников статоров приводит к повышенной вибрации, исчезающей после отключения машины от сети.
Выработка коллектора и контактных колец, ослабление нажатия щеток приводит к повышенному искрению и нагреву контактных колец и коллектора. При этом износ щеток ускоряется.
Деформация вала приводит к появлению эксцентриситета ротора, больших сил одностороннего тяжения, в результате чего асинхронный двигатель не развивает номинальную скорость, а его работа сопровождается низкочастотным шумом (на оборотной частоте).
Засорение охлаждающих (вентиляционных) каналов и загрязнение корпуса приводит к повышенному нагреву машины или ее отдельных частей при нагрузках, не превышающих расчетных значений.
Выплавка баббита в подшипниках скольжения или чрезмерный износ подшипников качения приводят к нарушению соосности электрической машины и приводного механизма, к появлению эксцентриситета ротора. Первая причина вызывает повышение вибраций, которые не исчезают после отключения ее от сети, а вторая — такие же проявления, как и при деформации вала.
Нарушение уравновешенности (балансировки) вращающихся частей (муфт, шкивов и роторов) приводит к появлению повышенных вибраций.
Как видно из анализа проявлений возможных неисправностей и их влияния на рабочие свойства электрических машин, одни и те же физические дефекты могут быть вызваны различными причинами. Это часто не позволяет однозначно определить неисправности машины, а ограничиться лишь их возможным перечнем. Истинная причина может быть определена только в процессе дефектации. Если говорить о неисправностях конкретных видов электрических машин, то, как правило, эксплуатационный персонал при работе ориентируется на перечень типовых неисправностей и способ их устранения, который содержится в паспорте каждой электрической машины (или группы однотипных машин). В качестве примера в табл. 11.1 приведен перечень возможных неисправностей асинхронных двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора серии АИР, вероятных причин их появления и способов устранения. Аналогичные перечни содержатся в паспортах, поставляемых заводами-изготовителями вместе с электрическими машинами.
При устранении неисправностей, указанных в табл., двигатель необходимо отсоединить от питающей сети и от привода

Перечень возможных неисправностей асинхронных двигателей

Испытания изоляции относительно корпуса проводят по очереди для каждой электрически независимой цепи. Один вывод источника испытательного напряжения соединяют с выводом испы­тываемой обмотки, второй надежно заземляют и подключают к за­земляемому корпусу машины, с которым на время испытания данной обмотки электрически соединяют все другие обмотки, которые не участвуют в испытании.

Соединенные фазы многофазных обмоток считают за одну цепь, если начало и конец каждой фазы не обеспечены отдельны ми выводами, и всю многофазную обмотку испытывают относи­тельно корпуса машины целиком. Если имеются выводы от нача­ла и конца каждой фазы, испытания проводят по очереди для каждой фазы при соединении других фаз с корпусом машины. Результаты испытания изоляции обмотки относительно корпуса и между обмотками считаются удовлетворительными, если во время испы­тания не происходит пробоя изоляции или перекрытия ее скользя­щими разрядами.

При испытаниях межвитковой изоляции обмотки она должна в течение 5 мин выдерживать повышенное напряжение. Испы­тания проводят на холостом ходу электрической машины путем повышения подводимого (для электродвигателей) или генерируе­мого (для генераторов) напряжения на 30% сверх номинального. Для вращающейся машины допускается одновременно повыше­ние частоты вращения до 15%.

Для машин постоянного тока с числом полюсов более четырех испытательное напряжение должно быть таким, чтобы среднее напряжение между смежными коллекторными пластинами сос­тавляло не более 24 В. Синхронные машины, в которых при номи­нальном токе возбуждения напряжение холостого хода превыша­ет номинальное напряжение более чем на 30%, испытывают при напряжении холостого хода, соответствующем номинальному то­ку возбуждения.

При испытании трехфазных асинхронных двигателей с фазным ротором напряжение повышают при неподвижном роторе и разомкнутой обмотке; при испытании двигателей с короткозамк­нутым ротором — на холостом ходу.

Машины с многовитковыми катушками (секциями), обмотки которых имеют номинальное напряжение до 600 В включительно, допускается испытывать с использованием напряжения повышен­ной частоты.

При испытаниях на холостом ходу, кроме определения вели­чины тока и испытания межвитковой изоляции, проверяют состо­яние механической части машины, степень нагревания подшип­ников, возможность проворачивания от руки машин малой мощ­ности без зацепления, стука и посторонних шумов. Хотя ток хо­лостого хода является ненормированной величиной, его увеличе­ние сверх заводского значения (табл. 2.5) свидетельствует о нали­чии дефектов — аксиальном смещении ротора (якоря) по отноше­нию к статору, увеличении воздушного зазора между ротором и статором, использовании при предыдущих ремонтах меньшего числа витков в обмотках и листов стали в сердечниках при пере- шихтовке и др.

Таблица 2.5. Относительные значения тока холостого хода для асинхронных трехфазных двигателей

Неравномерность тока холостого хода по отдельным фазам электродвигателя не должна превышать 4,5% его среднего значения.

Температура подшипников качения не должна превышать 100 °С, подшипников скольжения — 80 °С (температура масла при этом не больше 65 °С).

Воздушный зазор между статором и ротором, а также между полюсами и якорем (ротором) машин постоянного тока и синхрон­ных оказывает существенное влияние на их эксплуатационные па­раметры (особенно асинхронных двигателей), где увеличение воз­душного зазора приводит к увеличению тока холостого хода, уменьшению коэффициента мощности и КПД. Увеличение воздушного зазора на 1% вызывает возрастание тока холостого хода на 0,6% и снижение коэффициента мощности на 0,3%. Поэтому, если воздушный зазор ремонтируемого электродвигателя больше заводского, то перед ремонтом двигателя его обмоточные данные пересчитывают. Мощность такого электродвигателя после пересче­та практически невозможно довести до паспортной, но она все же будет больше, чем при перемотке по старым обмоточным данным.

При резком увеличении воздушного зазора (табл. 2.6) в мощ­ных электродвигателях с короткозамкнутым ротором предвари тельно осуществляют механический ремонт ротора, при котором на поверхность наносят слой стали и обтачивают ротор до требуе­мого размера.

Воздушный зазор измеряют с двух противоположных торцов электродвигателя калибровочным щупом, который вводится че­рез специальные или наблюдательные люки в торцевых щитах. С каждой стороны измерения производят в четырех точках, сме­щенных одна относительно другой на 90°. Зазор определяют как среднее арифметическое всех замеров.

В асинхронных двигателях нормируется также неравномер­ность зазора, которая определяется как отношение значения зазо­ра в данной точке к его среднему значению. Отклонение не долж­но превышать 10%.

Некоторые электродвигатели не имеют люков в щитах. В этом случае зазор измеряют после их разборки. Ротор укладывают не­посредственно на статор и замеряют зазор напротив самой верх­ней части расточки статора. Затем ротор поворачивают на 90° и из­меряют зазор (с2 напротив той же точки статора. Зазор определя­ют по формуле:

Разборка электрических машин

Способ и последовательность операций при разборке в значи­тельной степени определяются мощностью и конструкцией маши­ны. Для разборки крупных машин необходимы специальный инструмент и сложные ремонтные приспособления. При разборке машин малой и средней мощности пользуются слесарным инстру­ментом и несложными приспособлениями.

Электрические машины должны приниматься в ремонт с де­монтированными передаточными и соединительными деталями. Но не всегда заказчик имеет техническую возможность осущест­вить это.

Перед снятием детали откручивают стопорный винт или выбива­ют шпонку, которая фиксирует деталь на валу. Места посадки реко­мендуется залить керосином. Для снятия деталей, посаженных на вал, применяют двух- или трехлапчатые съемники (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Эскиз лапчатого съемника при демонтаже шкива

При снятии шкива 5 лапы 4 съемника накладывают на внеш­нюю поверхность шкива. Вращая рукоятку 2, перемещают гайку 3 влево, при этом лапы плотно захватывают деталь. Затем, вращая рукоятку 1, стягивают шкив с вала. Лапы съемника позволяют захватывать детали, а гайка 3, которая двигается по резьбовой втулке, — фиксировать положе­ние лап. Тяговое усилие, кото­рое создается ручным съемни­ком, составляет 25-30 кН.

Работы, производимые с по­мощью съемника, как правило, выполняются двумя рабочими: один поддерживает лапы, а второй вращает рукоятку.

Для снятия шкивов, шесте­рен или полумуфт, имеющих аксиальные отверстия, исполь­зуют съемник (рис. 2.14), с ко­торым может работать один ра­бочий. Траверса 1 съемника с помощью болтов 4 соединяется с демонтируемой деталью 2. При затяжке винта 5 происхо­дит снятие детали с вала.

Для предотвращения прово­рачивания ротора при затяжке винта одно плечо траверсы упи­рается в подставку из рессор­ных труб 3. При разборке более крупных деталей применяются гидросъемники, в которых уси­лие создается гидропрессом.

В некоторых случаях для об­легчения работы детали подо­гревают. Нагрев необходимо вести интенсивно, одной-двумя газовыми горелками, начиная от края детали и постепенно приближаясь к ступице. Тем­пературу контролируют с по­мощью оловянного прутка, ко­торый начинает плавиться при температуре около 250 °С. Что­бы уменьшить нагрев вала, его обертывают асбестовым карто­ном, смоченным в воде. Очень эффективно использование токов высокой частоты; при этом вал практически не нагревается.

Разборку электрических машин малой мощности, например асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт, производят в та­кой последовательности:

снимают кожух наружного вентилятора и вентилятор (у дви­гателей закрытого обдуваемого исполнения);

откручивают болты, которыми прикреплены к станине перед­ний (расположенный со стороны, противоположной приводу) и задний (расположенный со стороны привода) щиты, а также бол­ты, которые крепят крышку подшипников со стороны привода;

снимают задний щит легкими ударами молотка из мягкого материала — дерева, цветного металла и т. д.;

вынимают ротор из статора, для чего легкими толчками пода­ют ротор в сторону переднего щита и выводят щит из замка. Затем, поддерживая ротор, вынимают его из статора. При этом следят, чтобы не повредились лобовые части обмотки, крылья вентилято­ра и другие детали;

снимают передний щит с подшипника, посаженного на вал ро­тора, легкими ударами молотка из мягкого материала, предвари­тельно открутив болты, которыми крепится подшипниковая крышка.

У электродвигателей с контактными кольцами предварительно снимают кожух контактных колец и щетки (при необходимости и подшипники вала), а затем — контактные кольца, для чего отпаи­вают соединительные хомутики от выводных концов, откручива­ют болты, которыми крепят отвододержатель (если он предусмот­рен по конструкции), снимают с канавки вала стопорное кольцо.

При съеме подшипниковых щитов машин мощностью 50 кВт и больше их равномерно отводят отжимными болтами до тех пор, пока они не выйдут из центрирующей заточки станины. Если по конструкции отжимные болты не предусмотрены, щиты снимают винтовыми или гидравлическими приспособлениями. В некото­рых машинах подшипниковый щит выводят с заточки статора ры­чагом, который вводится в отверстие между торцом станины и краем щита.

После снятия одного из подшипниковых щитов положение ро­тора по отношению к статору изменяется: ротор принимает на­клонное положение (образуется перекос). Поэтому перед снятием щита крупных машин под конец вала устанавливают домкрат или ротор подвешивают за конец вала с помощью тали. Затем заклады­вают в нижнюю часть расточки подкладку из электрокартона и только после этого освобождают конец вала от домкрата или тали.

Одной из ответственных операций является вывод ротора из рас­точки статора: если статор зацепится за сердечник или обмотку, это может привести к серьезным повреждениям. Масса роторов и якорей крупных машин достигает нескольких тонн, поэтому та­кую операцию необходимо поручать лицам, которые имеют доста­точный опыт такелажных работ. Выемку роторов и якорей машин малой мощности выполняют вручную, без применения каких-либо приспособлений. Способы и приемы выемки роторов и якорей ма­шин средней и большой мощности зависят от их конструкции, мас­сы, а также от имеющихся подъемных приспособлений.

Широко распространен способ выемки роторов и якорей машин средней мощности с помощью удлинителя — толстостенной трубы, насаженной на конец вала (рис. 2.15, а).

Машину устанавливают в строго горизонтальное положение; строп, длина которого должна быть в 4-5 раз больше длины вала, набрасывают на конец вала и на удлинитель и подвешивают к крюку. Чтобы предотвратить скольжение стропа при натяжении, в случае резкого крена ротора (якоря), строп накладывают не на ровную часть вала, а на то место, где имеется ступенька-переход от одного диаметра вала к другому. Для этой же цели к удлините­лю приваривают специальное упорное кольцо, а подвеску на крюк делают в виде петли-удавки. Строп не должен находиться на шей­ке вала, касаться вентилятора, контактных колец, коллектора и обмотки. Если лобовые части обмотки статора выступают из кор­пуса, то между стропом и корпусом кладут предохранительный де­ревянный брусок.

После подвески стропа каждую его ветвь регулируют таким обра­зом, чтобы при пробном натяжении стропа ротор находился в стро­го горизонтальном положении. Затем с помощью крана ротор при­поднимают и сдвигают в сторону, показанную на рис. 2.15, а стрел­кой, до того положения, пока строп не подойдет близко к лобовой части обмотки статора. Свободный конец вала опускают на заранее подготовленную шпальную выкладку, а конец ротора со стороны удлинителя — на сердечник статора, защищенный прокладкой из электрокартона 5 (можно использовать также ленточный строп). После этого осуществляют перестропывание, строп набрасывают на крюк и на бочку ротора по центру тяжести ротора (рис. 2.15, в).

Центр тяжести находят путем перемещения стропа по ротору с последующим натяжением его до такого положения, когда подве­шенный ротор будет находиться в строго горизонтальном положе­нии. После выверки натяжения стропа ротор окончательно выво­дят из расточки статора. При этом все время проверяют воздуш­ный зазор.

Рис. 2.15. Способы вывода ротора (якоря) из статора:а- с помощью удлинителя из толстостенной трубы; б — с помощью скобы; в — уравновешивани­ем массы ротора (якоря); г — специальным приспособлением, установленным на станине электрической машины