Условия работы электрических машин. Условия, в которых работают электрические, машины э. п. с., и в первую очередь тяговые двигатели весьма тяжелые. В отличие от стационарно устанавливаемых машин они подвержены воздействиям окружающей среды, динамическим ударам со стороны рельсового пути и работают в условиях широко, а иногда и резко изменяющихся значений тока, напряжения.
Несмотря на принимаемые меры, из окружающей среды в машины попадают влага и пыль. Влага проникает в поры изоляции обмоток машин, что приводит к снижению ее электрической прочности, создает условия для возникновения электрического или теплового ее пробоя, приводит к ускоренному ее старению. В сочетании с низкими температурами влага способствует появлению инея и обледенению коллектора и щеточного аппарата, что приводит к повышенному искрению под щетками. Повышенное искрение возникает и от загрязнения коллектора и щеточного аппарата пылью, попадающей в машину через неплотности люков и с охлаждающим воздухом.
Температура окружающей среды может доходить до - 40 °С зимой и до + 50 °С летом. Высокая температура ухудшает охлаждение электрических машин, способствует их чрезмерному иагреву, а низкая вызывает загусте-вание смазки в подшипниках, отпотевание машин при установке э. п. с. в депо.
При прохождении неровностей пути колесные пары э. п. с. воспринимают значительные динамические силы (особенно при высоких скоростях движения) . Эти удары, частично сглаженные системой рессорной подвески, передаются тяговым двигателям. Наиболее чувствительны они для тяговых двига телей с опорно-осевым подвешиванием, почти половина массы которых не подрессорена.
От действия динамических сил в элементах машин могут возникать трещины, изломы, повышенная выработка трущихся поверхностей, усиливаться искрение на коллекторе, слабнуть узлы соединений.
Напряжение в контактном проводе, а следовательно, напряжение, подводимое к тяговым двигателям (и другим электрическим машинам), могут отличаться от номинального значения (/ном на 10-12%. В отдельных случаях (например, при рекуперативном торможении) напряжением на зажимах тяговых двигателей может доходить до 1,25 Ь т ы- Заметно повышается напряжение на тяговых двигателях, связанных с боксующими колесными парами. При отрыве токоприемника от контактного провода происходит резкое снижение напряжения на тяговых двигателях, а при грозовых разрядах - его резкое повышение.
Всякое отклонение напряжения от номинального значения ухудшает работу тягового двигателя и снижает его тяговые свойства. Но особенно опасно повышенное напряжение, которое может вызвать потенциальное искрение на коллекторе и образование кругового огня, пробой изоляции обмоток, проводов, изоляции кронштейнов щеткодержателей, выводных кабелей.
При трогании или движении по затяжному подъему тяжеловесных составов или при движении с неполным числом работающих на локомотиве тяговых двигателей токи в них могут значительно превысить их допускаемые значения. Такие даже кратковременные перегрузки могут вызвать повышенное искрение под щетками, нарушить коммутацию, а при определенных условиях привести к образованию кругового огня на коллекторе.
Круговой огонь может возникнуть также и в результате быстрого нарастания тока при переходных процессах, протекающих в тяговых двигателях. Наиболее опасны переходные режимы, возникающие в результате образования кругового огня на соседнем параллельно включенном двигателе или при пробое плеча выпрямительной установки. Не менее опасными являются и режимы ударного включения полного напряжения на предварительно обесточенный тяговый двигатель, например при повторной подаче напряжения на двигатель в тот момент, когда главная рукоятка контроллера машиниста не возвращена на нулевую позицию.
Работа электрических машин с токами, превышающими допускаемые значения, приводит, кроме того, к их чрезмерному нагреву, что ускоряет старение изоляции и ограничивает полное использование их мощности.
При боксовании колесной пары частота вращения якоря тягового двигателя резко возрастает. При этом возникают большие центробежные силы, которые могут вызвать повреждение валов якорей тяговых двигателей, соединительных эластичных муфт, вентиляторов, ослабление или повреждение якорных бандажей. Кроме того, при повышенной частоте вращения якоря заметно усиливается искрение под щетками, ухудшается коммутация машины и создаются условия для возможного возникновения кругового огня на коллекторе. В момент восстановления сцепления боксующей колесной пары частота ее вращения (а следовательно, и связанного с ней якоря двигателя) мгновенно уменьшается. При этом запас кинетической энергии вращающегося якоря превращается в удар, передающийся на зубчатую передачу, вал якоря, подшипники и другие элементы двигателя, вызывая их повышенный износ, а иногда и поломку.
Статистикой установлено, что около 30-40% случаев отказов э. п. с. в эксплуатации связано с неисправностями, возникающими в электрических машинах. В целях повышения их надежности Правилами ремонта тяговых дви-ателей и вспомогательных машин элек троподвижного состава ЦТ 2931 (далее Правила ремонта) предусматриваются соответствующие профилактические мероприятия и устанавливаются конкретный порядок и сроки их проведения.
Так, Правилами ремонта предусматривается ремонт тяговых двигателей и вспомогательных машин трех видов: деповской, заводской I объема (средний) и заводской II объема (капитальный), а также устанавливается периодичность их проведения. При этом одновременно оговаривается возможность отклонения от установленных общесетевых межремонтных пробегов на 20% в обе стороны в целях облегчения заводам и депо более равномерного в течение года планирования ремонтов. Главному управлению локомотивного хозяйства МПС предоставлено право изменять сроки ремонта по отдельным типам электрических машин.
При ремонте электрических машин не допускается подмена их основных узлов, поэтому подшипниковые щиты, буксы моторно-осевых подшипников, якорные подшипники, траверсы и другие детали маркируют. Якорь желательно устанавливать в свой же остов. Эти требования обязательны, так как обеспечивают максимальное снижение затрат труда при соблюдении необходимых характеристик и параметров электрической машины после сборки.
Все отремонтированные или новые детали перед установкой на машину проверяют, испытывают и предъявляют к приемке мастеру или приемщику локомотивов.
Каждую выпускаемую из ремонта электрическую машину подвергают контрольным испытаниям согласно государственным стандартам и требованиям Правил ремонта тяговых и вспомогательных электрических машин э. п. с.
Предварительная подготовка машин к разборке. После разборки колесно-моториого блока с вала тягового двигателя электровоза спрессовывают шестерни, а с вала тягового двигателя электропоезда - фланец упругой муфты, используя для этого механические, пневматические или масляные съемники.
Рис. 3.1. Подготовка вала двигателя для снятия шестерни
Наименьшую степень возможного повреждения посадочных поверхностей шестерни, полумуфты и вала обеспечивают масляные съемники. Однако их применение требует предварительной специальной подготовки валов (рис. 3.1). На шейке 4 вала посередине, посадочной поверхности делают кольцевую незамкнутую канавку 3, немного не доходящую своими концами до шпоночной канавки 2. Центровое отверстие вала соединяется с канавкой 3 каналом 5. Через центровое отверстие масляным насосом нагнетают масло в канавку 3, плотность посадки шестерни 1 значительно уменьшается, и она легко снимается с вала.
Затем снимают шапки моторно-осевых подшипников, вынимают вкладыши подшипников и подбивку, удаляют смоченной в бензине ветошью остатки масла с внутренних поверхностей гор-
Рис. 3.2. Двухкамерная машина для наружной обмывки и сушки тяговых двигателей перед разборкой ловины и шапок и устанавливают шапки на их прежние места, (но без вкладышей и подбивки).
Снятые с э. п. с. электрические машины и в первую очередь тяговые двигатели обычно сильно загрязнены (при очистке из двигателя удаляют до 15-20 кг различных отходов, в том числе около 10-12 кг консистентной смазки и масла из моторно-якорных и мо-торио-осевых подшипников). Такое загрязнение затрудняет выявление дефектов при осмотре и приводит к снижению качества последующего ремонта.
Очистку тягового двигателя выполняют перед установкой его на первую позицию поточной линии разборки.
Предварительно двигатель очищают снаружи вручную с помощью скребков и ветоши. Для окончательной очистки двигатель обмывают в специальных моечных (одно- или двухкамерных) машинах.
Двухкамерная моечная машина (рис. 3.2) состоит из двух герметически закрывающихся камер. В камере 1 двигатель обмыва"ют горячей (80- 90 °С) водой 9, которую насосом 1 подают во вращающееся, от привода 5 душевое устройство 2. Чтобы внутрь двигателя не попала влага, все вентиляционные и другие отверстия в остове тщательно закрывают специальными заглушками и крышками, а на место крышки верхнего коллекторного люка прикрепляют специальный патрубок 3, через который в двигатель подают от вентилятора 4 воздух, создавая внутри него избыточное давление. После обмывки поднимают промежуточную дверь 8 и перемещают двигатель на самоходной тележке в камеру //, где при закрытой двери 7 в течение 15-20 мин сушат его потоком нагретого от калорифера 6 воздуха.
Частота вращения душевого и сушильного устройств 2 об/мин. Обе камеры могут работать одновременнб.
Очищенную машину устанавливают на позицию 1 поточной линии ремонта (рис. 3.3), где ее тщательно осматривают.
Осмотр по выявлению внешних дефектов осуществляют визуально. Одновременно сверяют номера остова,
Рис. 3.3. Поточная линия ремонта тяговых двигателей:
1 - линия разборки; II- пропиточное отделение; III- линия сборки; IV- линия ремонта якорей; 1, 17- позиции дефектировки; 2- позиция разборки; 3- обдувочная камера; 4- кантователь; 5- позиция ремонта механической части; 6, 23- транспортировочная тележка; 7- сварочный пост; 8- позиция проверки электрической прочности изоляции; 9- позиция сборки; 10- позиция установки щеткодержателей; II- позиция сборки двигателя; 12- стенд испытания двигателя иа холостом ходу; 13- испытательная станция; 14- якорь двигателя; 15- продувочная камера; 16- кантователь; 18- балансировочный станок; 19- станок для пайки петушков коллектора; 20, 22, 26, 28- накопители; 21, 27- позиции соответственно ремонта и проверки электрической части якоря; 24, 25- станки для шлифовки и продорожки коллекторов подшипниковых щитов и шапок моторно-осевых подшипников.
Затем измеряют электрические параметры машины, определяют осевой разбег якоря, биение и износ коллектора, радиальные зазоры якорных подшипников и биение наружных колец.
Для выполнения перечисленных измерений ремонтная позиция 1 оснащена необходимыми измерительными приборами, статическим преобразователем с колонкой выводов и индукционным нагревателем для снятия внутренних колец подшипников и лабиринтных колец.
Сопротивление изоляции тяговых двигателей измеряют мегаомметром на 2,5 кВ. (Для исключения дополнительной погрешности сопротивление изоляции следует измерять мегаомметрами на соответствующее напряжение.)
При измерении сопротивления изоляции соединяют начало (или конец) цепи главных полюсов с началом (или концом) другой цепи - добавочных полюсов и якорной обмотки. К этим выводам подсоединяют зажим «Л» мегаомметра. Второй его зажим «3» соединяют с корпусом машины. В процессе измерения необходимо следить, чтобы выводные концы контролируемых обмоток не касались пола или корпуса двигателя, в противном случае показания прибора будут неправильными. У исправных тяговых двигателей сопротивление изоляции должно быть не менее 5 МОм. Если оно окажется меньше, следует измерить сопротивление отдельных цепей (главных и добавочных полюсов, обмоток якоря) и выявить поврежденное место, имея в виду, что снижение сопротивления могло быть вызвано увлажнением или неисправностью кронштейнов, межкатушечных соединений.
Сопротивление изоляции измеряют до обмывки двигателя.
Сопротивление изоляции вспомогательных машин должно быть не менее 3 МОм. Способы проверки и выявления дефектных мест в изоляции для вспомо-
5 ис. 3.4. Установка индикатора для измерения іиения коллектора
Рис. 3.5. Приспособление для замера биения коллектора
Рис. 3.6. Измерение выработки коллектора шаблоном гательных машин те же, что и для тяговых двигателей.
Активное сопротивление обмоток электрических машин измеряют обычно мостом МДб (или УМ13) и сравнивают с установленным для машины данного типа значением. Увеличение активного сопротивления может быть вызвано дефектами в полюсных катушках, выплавлением кабелей в патронах или наконечниках, обрывом жил выводных кабелей или межкатушечных соединений и нарушением контакта в этих соединениях.
Для выявления причины увеличения сопротивления подозреваемую обмотку машины подключают к статическому преобразователю и устанавливают в ией ток, равный удвоенному значению ее тока часового режима. Дефектное место выявляют на ощупь по повышенному нагреву.
Затем при вращении двигателя под напряжением 220-400 В без нагрузки проверяют работу якорных подшип-« ников, вибрацию двигателя, биений коллектора и работу щеточного аппарата.
Якорные подшипники проверяют по их нагреву и на слух при вращении якоря двигателя с частотой около 700-750 об/мин в течение 5-10 мин в каждую сторону. Исправный подшипник должен работать без треска, щелчков, заеданий и в режиме холостого хода машины не перегреваться относительно температуры окружающей среды более чем на 10 °С.
Вибрацию двигателя проверяют также при его работе на холостом ходу при частоте вращения 700 об/мин. Измеряют вибрацию ручным вибрографом ВР-1. Место приложения вибрографа к корпусу двигателя может быть любым. Если вибрация двигателя окажется более 0,15 мм, якорь необходимо балансировать.
Биение коллектора измеряют индикатором 1 (рис. 3.4), который подводят к коллектору 4 через коллекторный люк и закрепляют струбциной 2 на кромке остова 3. Биение замеряют по средней части рабочей длины коллектора и на расстоянии 10-20 мм от его наружного среза. Если оно превысит предельно допустимое значение, то коллектор подлежит обточке.
Биение коллектора можно измерять и с помощью приспособления (рис. 3.5), корпус 1 которого закрепляют на кронштейне щеткодержателя. Переместив ползунок 2 на рабочую часть коллектора, устанавливают индикатор 3 на нуль и при вращении коллектора определяют биение.
Выработку (износ) рабочей части коллектора можно измерить, также используя это приспособление. Для этого ползунок вначале отводят на нерабочую часть коллектора, устанавливают индикатор на нуль, а затем при неподвижном коллекторе перемещают ползунок по всей рабочей части коллектора и фиксируют по индикатору наибольшее значение выработки.
При отсутствии описанного приспособления выработку можно измерить шаблоном или щупом и линейкой.
Шаблон (рис. 3;6) устанавливают на коллектор 2 и удерживают рукой так, чтобы колодка 1 приспособления располагалась строго параллельно коллекторным пластинам, а ее торец совпадал с концом коллектора. Вращая поочередно головки микрометров 3, определяют выработку в двух точках по длине коллектора.
Для определения выработки щупом и линейкой (рис. 3.7) линейку 2 устанавливают узким ребром на коллекторную пластину 3 и щупом 1 по всей ее длине измеряют зазор между нижней кромкой линейки и рабочей поверхностью пластины. Такие замеры делают в нескольких местах по окружности коллектора.
Коммутацию машины оценивают по степени искрения* под щетками. Если при визуальной оценке искрение под щетками окажется более г/г балла (см. с. 156), а у щеточно-коллекторного узла дефектов выявлено не будет, то необходима тщательная проверка магнитной системы машины, ее отдельных узлов и настройка коммутации.
Радиальные зазоры якорных подшипников проверяют пластинчатыми щупами на неподвижной машине. Для этого снимают наружные крышки и лабиринтные кольца подшипников щитов и проверяют щупом зазор между роликом и внутренним кольцом подшипника в его нижней части. Для тяговых двигателей большинства типов он должен находиться в пределах 0,09-0,22 мм.
Рис. 3.7. Определение выработки коллектора с помощью линейки и щупа
Биение наружных колец подшипников является следствием их перекосов при установке на двигатели. Такие перекосы приводят к значительному повышению напряжений на краю дорожки качения, повышенному износу и повреждениям сепараторов, к радиальному или осевому защемлению роликов, а иногда и к разрушению подшипников.
Выявить перекос колец можно специальным прибором, разработанным ВНИИЖТом. Прибор (рис. 3.8) имеет кольцо 4, которое надевается иа вал двигателя 5 до упора во внутреннее кольцо подшипника и закрепляется на нем тремя центрирующими винтами 6. На кольце закреплена стойка 2 с индикатором 3. Шток индикатора 3 должен упираться своим концом в наружное кольцо подшипника 1.
Для измерения вертикального перекоса прибор закрепляют на валу и уста-
Рис. 3.8. Установка для измерения перекоса якорных подшипников
навливают индикатор в верхнем положении на нуль. Затем поворачивают индикатор относительно вала на 180° и определяют биение торца (с учетом знака отклонения стрелки). Таким же образом определяют биение и в горизонтальной плоскости. Значение биения определяют как максимальную разность в показаниях индикатора. У правильно установленного подшипника биение торца наружного кольца не должно превышать 0,12 мм.
Осевой разбег якоря измеряют индикатором. Для этого якорь сдвигают до упора в одну сторону, а с противоположной стороны закрепляют на специальной стойке индикатор и прижимают его к торцу вала якоря или коробки (на двигателях электровозов ЧС2) так, чтобы стрелка головки стояла на нуле. Затем якорь перемещают до упора в другое крайнее положение. Отклонение стрелки индикатора укажет осевой разбег. У тяговых двигателей с прямо-и косозубой передачами он должен быть соответственно не более 0,2-0,8 и 5,9-8,4 мм, у вспомогательных машин - 0,6-0,15 мм.
Воздушные зазоры между сердечниками полюсов и якорем машины проверяют щупами. Зазоры не должны превышать значения, установленные Правилами ремонта для машин данного типа.
В противном случае нарушится магнитная симметрия машины, изменятся ее характеристики, снизится коммутационная устойчивость. Недопустимые отклонения значений воздушных зазоров при ремонте машины должны быть устранены, а при ее испытании следует провести тщательную отладку коммутации.
Результаты осмотра электрических машин и проведенных измерений вносят в специальный журнал для использования в дальнейшем при определении необходимого объема их ремонта, после чего двигатель передают на позицию его разборки 2 (см. рис. 3.3).
Разборка электрических машин. Электрические машины разбирают на поточно-конвейерных линиях, а при их отсутствии - на специализированных рабочих местах, укомплектованных со ответствующим оборудованием и инструментом.
Тяговые двигатели отечественных электровозов разбирают в вертикальном положении. С помощью тележки подъемно-транспортной установки (или крана) двигатель устанавливают на стенд разборки коллектором вниз.
Выполняя любые операции, связанные с поворотом двигателя из горизонтального положения в вертикальное, следует помнить, что при этом якорный подшипник воспринимает от якоря ударное воздействие, нагружается его полным весом, причем вся эта нагрузка воспринимается в основном буртами колец подшипников и торцами роликов. Особенно большими эти силы могут быть при значительных осевых разбегах якоря в остове. Поэтому всякую операцию по кантованию электрических двигателей для исключения повреждения подшипников следует выполнять без рывков с соблюдением предельной осторожности.
С двигателя снимают крышки коллекторных люков, вентиляционные сетки, отсоединяют от кронштейнов щеткодержателей подводящие кабели, снимают уплотнительные лабиринтные, кольца, крышки подшипниковых щитов и вынимают щетки из щеткодержателей. Лабиринтные кольца снимают в горячем состоянии электромагнитным съемником. После снятия лабиринтных колец крышки подшипниковых щитов устанавливают на свои места. Вывертывают ключом-трещоткой болт фиксатора траверсы щеткодержателей, развертывают фиксатор на 180°, ослабляют на три-четыре оборота затяжку болтов стопорного устройства и через нижний смотровой люк сжимают траверсу, оставляя в месте разреза щель не более 2 мм.
Пневматическим гайковертом отворачивают болты крепления подшипникового щита со стороны, противоположной коллектору, выпрессовывают с помощью гидравлического пресса подшипниковый щит и транспортируют его к прессу для выпрессовки якорных подшипников или устанавливают в специальную транспортировочную кас сету. При выпрессовке щитов нельзя допускать их перекос в горловине остова, так как это может привести к повреждению посадочных поверхностей.
На вал якоря навертывают рым (или ввертывают, если вал имеет под рым внутреннюю резьбу), цепляют за него крюком крана, плавно и строго вертикально, чтобы не повредить коллектор и подшипник, вынимают якорь из остова и транспортируют на накопитель поточной линии ремонта якорей.
Лабиринтные и упорные втулки, а также внутренние кольца якорных подшипников оставляют на валу якоря и спрессовывают с него только при необходимости их ремонта или замены.
Затем остов двигателя кантуют на 180°, выпрессовывают второй подшипниковый щит, снимают щеткодержатели и кронштейны или с помощью специального захвата и крана извлекают из остова траверсу вместе с щеткодержателями.
Для выпрессовки наружных колец якорных подшипников между опорной плитой 1 (рис. 3. 9) и подшипниковым щитом 2 устанавливают стальное кольцо 5, высота которого несколько больше высоты кольца подшипника, а внутренний диаметр на 3-4 мм больше его наружного диаметра. Усилие пресса Р передается на кольцо 4 подшипника через стальной диск 3, обеспечивающий равномерное распределение усилия по окружности кольца подшипника.
Извлечь карданный вал из якоря двигателя АЬ-4846еТ электровоза ЧС2 можно только после освобождения камеры якорной коробки от смазки. Поэтому эти двигатели разбирают в горизонтальном положении. Вначале с них снимают крышки коллекторных люков, вентиляционные сетки, отсоединяют токоведущие провода и вынимают из щеткодержателей щетки. Затем выпрессовывают подшипниковые щиты, снимают траверсу, открывают масляную камеру якорной коробки, сливают из нее масло, извлекают карданный вал с муфтой и только после этого с помощью специального приспособления - монтажной скобы 3 (рис. 3.10)
Рис. З.9.. Выпрессовка подшипникового щита из остова тягового двигателя вынимают якорь 2 из остова 1 тягового двигателя.
Тяговые двигатели электропоездов разбирают также в горизонтальном положении.
Снятые на поточной линии подшипниковые щиты, крышки, уплотнительные кольца, траверсы с щеткодержателями, а также буксы моторно-осевых подшипников транспортируют на специализированные участки, где их ремонтируют. Отремонтированные узлы и детали передают на поточную линию сборки тяговых двигателей, а остов - на следующую позицию линии ремонта остовов для продувки и очистки его внутренней части.
Вспомогательные электрические машины разбирают, как правило, в горизонтальном положении. При большом объеме ремонта его также следует проводить на поточно-конвейерных линиях.
Перед разборкой машины очищают, продувают и осматривают.
Рис. 3.10. Извлечение якоря двигателя АЬ = = 4846еТ из остова с помощью скобы
Учитывая некоторые конструктивные особенности отдельных вспомогательных машин, порядок разборки их может отличаться. Так, мотор-вентиляторы часто выполняют совместно с генераторами управления (например, электродвигатель НБ-430 с генератором управления ДК-405). При их разборке вначале снимают остов генератора. Чтобы снятый остов не упал на якорь генератора, его предварительно подхватывают крюком крана. Аналогично снимают и остов генератора управления, устанавливаемого на расщепителе фаз НБ-453.
Затем с вала якоря свертывают гайку, крепящую втулку якоря генератора, ввертывают во втулку прессовый стакан приспособления для спрессовки якоря и, вращая головку приспособления, спрессовывают якорь с вала электродвигателя. Для удержания снятого якоря его также предварительно вывешивают на крюке крана.
Если генератор управления связан с электродвигателем вентилятора с помощью клиноременной передачи, то при разборке вначале снимают кожух передачи, ремни, а затем отворачивают болты, крепящие приливы генератора к остову электродвигателя, и снимают генератор.
При разборке мотор-компрессора, двигатель которого не имеет второго подшипникового щита, вначале снимают траверсу или щеткодержатели, отсоединяют от корпуса остов электродвигателя и, поддерживая его веревочными стропами, осторожно снимают с якоря. Затем отвертывают гайку, крепящую шестерню к валу якоря, и вынимают якорь.
Последовательность разборки мотор-генераторов также зависит от конструкции их остовов. Если остов разъемный, то вначале снимают верхнюю его половину, затем вынимают якорь с подшипниковыми щитами, снимают траверсы щеткодержателей и сами щеткодержатели. При этом замечают, где и сколько дистанционных колец у него установлено. Эти кольца должны быть установлены при сборке машины после ремонта, чтобы не нару шить проведенную ранее регулироьь подшипников.
С электродвигателей П11, П21 и ДМК спрессовывают шкивы или полу-муфты, снимают крышки коллекторных люков, вынимают щетки, снимают крышки коробок выводов, наружные крышки подшипников и, нанося легкие удары молотком через деревянную прокладку по краям подшипникового щита, вынимают щит из остова. Извлекают якорь, спрессовывают с него подшипники. На переднем подшипниковом щите отвертывают болты, крепящие траверсу, и снимают ее.
У делителя напряжения вначале снимают генератор управления (эту операцию выполняют так же, как и при снятии генератора с вала электродвигателя вентилятора), снимают вентилятор, отсоединяют провода щеткодержателя, ставят делитель напряжения концом вала со стороны генератора вверх, выпрессовывают подшипниковый щит и за рым с помощью крана вытаскивают якорь. Затем устанавливают остов делителя напряжения в горизонтальное положение и выпрессовывают второй подшипниковый щит. Вынутый из остова якорь помещают на стеллаж и винтовой стяжкой спрессовывают с него подшипник.
У трехфазных асинхронных двигателей снимают защитные сетки, вывинчивают маслопроводы, отвертывают болты, крепящие к остову подшипниковый щит со стороны свободного конца вала, и снимают его с помощью отжимных болтов. Аналогично снимают и второй подшипниковый щит.
Для предотвращения возможного повреждения статорной и роторной обмоток при извлечении ротора его приподнимают и подкладывают под него прессшпан толщиной 0,3-0,4 мм. Затем на свободный конец вала ротора надевают рычаг, приподнимают краном или талью так, чтобы он мог свободно перемещаться внутри статора, извлекают ротор из машины и укладывают на деревянные бруски. Аналогично, предварительно сняв реле оборотов, разбирают расщепитель фаз НБ-455А.
У асинхронных электродвигателей АП-81-4 специальным приспособлением снимают рабочее колесо вентилятора, а у электродвигателей АП-81-6 винтовым прессом - полумуфту. Затем снимают крышки подшипников, спрессовывают подшипниковые щиты. Роторы извлекают из статоров вместе с подшипниками. Подшипники спрессовывают и передают в роликовое отделение.
Правила техники безопасности при разборке электрических машин. Большинство операций по разборке связано с использованием кранов, талей и других подъемных средств. Зачаливать электрические машины или их отдельные элементы разрешается только специально обученным лицам, имеющим соответствующее удостоверение. Прежде чем использовать кран или таль, следует убедиться, что рамы, тросы и чалочные приспособления исправны. Перемещенные кранами машины или детали должны быть подняты над полом на установленную высоту, а в подкрановом поле не должны находиться посторонние лица.
Очистка элементов электрических машин. В зависимости от их конструкции и примененных в них материалов ее выполняют различно. Так, остовы и якоря машин вначале очищают от пыли и других загрязнений, обдувая их в продувочной камере сжатым воздухом. Чтобы при этом не повредить изоляцию, наконечник шланга не следует подносить к ней ближе, чем на 150 мм. В ряде депо применяют специальные камеры (рис. 3.11). В них якорь 1 машины размещается на роликовых опорах 2 и при обдувке вращается электроприводом (на рисунке не показан), передающим якорю вращающий момент через обрезиненный прижимной ролик 3. Сжатый воздух подводится по воздухопроводу 4 с форсунками, обеспечивающими направленный обдув якоря. Вся установка закрыта кожухом, который с одной стороны соединен с фундаментом на шарнирах, позволяющих его откидывать. При установке или снятии якоря на опоры его откидывают, поворачивая вокруг оси шарнира 5. Для отсоса пыли камеру соединяют воздухопроводом с вентиляционной системой.
Рис. 3.11. Схема обдувочной камеры для якорей электрических машин
После обдувки якорь и остов подвергают ручной очистке, протирая их техническими салфетками или ветошью, смоченными в бензине (при протирке изоляции) или в керосине (при очистке металлических элементов). Для очистки якорей можно применять и химический способ. Якорь устанавливают в специальной камере, приводят во вращение с частотой около 30 об/мин и подают на него под давлением около 150 кПа (15 кгс/см 2) подогретый до 90 °С обмывочный состав.
Обмытый якорь устанавливают на тележку и подают в сушильную печь (рис. 3.12). Установив тележку 8 с якорем в камеру печи 7, закрывают дверь 9, включают электродвигатель 5 вентилятора. Воздух, поступающий к ротору вентилятора 6 из камеры через воздухопроводы 1, вновь подается в камеру. При этом механическая энергия воздуха, движущегося в достаточно узких нижнем и верхнем воздухопроводах 1 со скоростью до 25/"м/с, превращается в тепловую. Регулируя приводом 4 площадь сечения решетки 3 и поступление воздуха через заборник 2, можно устанавливать в камере любой заданный температурный режим. Обычно сушку ведут не более 15 ч при температуре около 120 °С. Конкретные режимы сушки принимают отдельно для машин различных типов в зависимости от класса примененной в них изоляции.
Рис. 3.12. Схема печи для сушки якорей
Подшипниковые щиты, их крышки, буксы моторно-осевых подшипников и другие части электрических машин, изготовленные из черных металлов и не имеющие элементов из кожи или резины, вываривают в ваннах со щелочным раствором, промывают в теплой воде и просушивают. Моторно-якорные подшипники промывают в специальной моечной машине мыльной эмульсией, нагретой до температуры 90 °С в течение 25-30 мин. Затем эти подшипники протирают техническими салфетками и промывают бензином или уайт-спиритом с добавлением 7% индустриального масла марок 12, 20 или 30.
Наиболее сложным и ответственным вопросом ремонта электродвигателей является определение пригодности исправных обмоток для дальнейшей работы и установление вида и необходимого объема ремонта неисправных обмоток.
Определение пригодности обмоток
Типичными повреждениями обмоток являются повреждение изоляции и нарушение целостности электрических цепей. О состоянии изоляции судят по таким показателям, как сопротивление изоляции, результаты испытания изоляции повышенным напряжением, отклонения значений сопротивления постоянному току отдельных обмоток (фаз, полюсов и т. д.) друг от друга, от ранее измеренных значений или от заводских данных, а также по отсутствию признаков междувитковых замыканий в отдельных частях обмотки. Кроме того, при оценке учитывают общую продолжительность работы электродвигателя без перемотки и условия его эксплуатации.
Определение степени износа изоляции обмоток проводится на основании различных замеров, испытаний и оценки внешнего состояния изоляции. В отдельных случаях изоляция обмотки по внешнему виду и по итогам испытаний имеет удовлетворительные результаты и двигатель после ремонта сдается в эксплуатацию без ее ремонта. Однако, проработав небольшое время, машина выходит из строя по причине пробоя изоляции. Поэтому оценка степени износа изоляции машины является ответственным моментом в определении пригодности обмоток.
Признаком теплового старения изоляции является отсутствие ее эластичности, хрупкость, склонность к растрескиванию и изломам при довольно слабых механических воздействиях. Наибольшее старение наблюдается в местах повышенного нагрева, удаленных от наружных поверхностей изоляции. В связи с этим для исследования теплового износа изоляции обмоток необходимо местное вскрытие ее на полную глубину. Для исследования выбирают участки небольшой площади, расположенные в областях наибольшего старения изоляции, но доступные для надежного восстановления изоляции после вскрытия. Для обеспечения достоверности результатов исследования мест вскрытия изоляции должно быть несколько.
При вскрытии изоляцию исследуют послойно, многократно изгибая снятые участки и осматривая их поверхность через лупу. При необходимости сравнивают одинаковые образцы старой и новой изоляции из того же самого материала. Если изоляция при таких испытаниях ломается, шелушится и на ней образуются множественные трещины, то она должна быть заменена полностью или частично.
Признаками ненадежной изоляции являются также проникновение масляных загрязнений в толщу изоляции и неплотная запрессовка обмотки в пазу, при которой возможны вибрационные перемещения проводников или сторон секций (катушек).
Для определения неисправности обмоток используют специальные приборы. Так, для выявления витковых замыканий и обрывов в обмотках машин для проверки правильности соединения обмоток по схеме, для маркировки выводных концов фазных обмоток электрических машин используют электронный аппарат ЕЛ-1. Он позволяет быстро и точно обнаружить неисправность в процессе изготовления обмоток, а также после укладки их в пазы; чувствительность аппарата позволяет выявить наличие одного короткозамкнутого витка на каждые 2000 витков.
Если неисправности и повреждения имеются только у небольшой части обмоток, то назначают частичный ремонт. Однако в этом случае должна быть обеспечена возможность удаления неисправных частей обмотки без повреждения при этом исправных секций или катушек. В противном случае более целесообразен капитальный ремонт с полной заменой обмотки.
Ремонт обмоток статоров
Ремонт обмоток статоров проводят в случаях с трения изоляции, замыкания между проводами разных фаз и между витками одной фазы, замыкания обмотки на корпус, а также при обрывах или плохих контактах в паяных соединениях обмоток или секций. Объем ремонта зависит от общего состояния статора и характера неисправности. После определения неисправности статора выполняют частичный ремонт с заменой отдельных катушек обмотки или проводят полную перемотку.
В статорах асинхронных двигателей мощностью до 5 кВт единой серии применяются однослойные всыпные обмотки. Достоинства этих обмоток заключаются в том, что в каждом полузакрытом пазу укладывают провода одной катушки, укладка катушек в пазы является простой операцией, а коэффициент заполнения паза проводами очень высок. В статорах электрических машин мощностью 5-100 кВт применяют двухслойные всыпные обмотки при полузакрытой форме паза. Для асинхронных двигателей мощностью выше 100 кВт обмотки выполняют с катушками из прямоугольного провода. Статоры машин на напряжение выше 660 В обмотки наматывают проводами прямоугольного сечения.
Рис. 103. Шарнирный шаблон для намотки катушек:
1 - зажимная гайка; 2 - фиксирующая планка; 3 - шарнирная планка.
Способы изготовления и укладки в пазы статоров различны для обмоток из круглого или прямоугольного сечения проводов. Катушки из круглого провода наматывают на специальные шаблоны. Ручная намотка катушек требует больших затрат времени и труда. Чаще применяют механизированную намотку катушек на станках со специальными шарнирными шаблонами (рис. 103), с помощью которых можно наматывать катушки различных размеров. Эти же шаблоны позволяют наматывать последовательно все катушки, предназначенные на одну катушечную группу или на всю фазу.
Обмотки изготавливают из проводов марки ПЭЛБО (провод, эмалированный масляным лаком и покрытый одним слоем нитей из хлопчатобумажной пряжи), ПЭЛ (провод, эмалированный лаком на масляной основе), ПБД (провод, изолированный двумя слоями нитей из хлопчатобумажной пряжи), ПЭЛЛО (провод, изолированный масляным лаком и одним слоем лавсановых нитей).
Намотав катушечные группы, их перевязывают лентой и приступают к укладке в пазы. Для изоляции обмоток от корпуса в пазах используют пазовые гильзы, которые представляют собой однослойную или многослойную U-образную скобку из материала, подобранного в зависимости от класса изоляции. Так, для класса изоляции А применяют электрокартон и лакоткань, для нагревостойкой обмотки - гибкий миканит или стекломиканит.
Изготовление изоляции и укладка мягкой всыпной обмотки асинхронного электродвигателя
Блок-схема алгоритма и технологическая карта ремонта всыпной обмотки асинхронного электродвигателя приведена ниже.
Технология изготовления обмоток:
- Нарезать комплект полос изоляционного материала по размерам обмоточных данных. Загнуть на отрезанных полосах манжету с двух сторон. Изготовить комплект пазовых гильз.
- Очистить пазы статора от пыли и грязи. Вложить пазовую изоляцию на всю длину во все пазы.
- Нарезать комплект полос изоляционного материала и по размерам подготовить прокладки. Изготовить комплект прокладок для лобовых частей обмоток.
- Вложить в паз две пластины для защиты изоляции проводов от повреждения при их укладке. Ввести в расточку статора катушечную группу; расправить руками провода и вложить их в пазы Удалить из паза пластины Распределить равномерно провода в пазу фибровой палочкой. Вложить в паз междуслойную изоляционную прокладку. Осадить молоточком (топориком) уложенную катушку на дно паза При двухслойной обмотке - уложить вторую катушку в паз.
- Использовать готовые клинья из пластических материалов (пленки ПТЭФ и др.) или изготовить деревянные. Отрезать по размерам обмоточных данных деревянные заготовки. Определить их относительную влажность и высушить до относительной влажности 8 %. Пропитать деревянные клинья в олифе и высушить.
- Вложить клин в паз и при помощи молотка заклинить.
Обрезать острогубцами выступающие с торцов статора концы клиньев, оставив с каждой стороны концы по 5 - 7 мм Обрезать выступающие части изоляционных прокладок. - Вложить изоляционные прокладки в лобовые части обмоток между смежными катушками двух уложенных рядом групп разных фаз.
Отогнуть на 15-18° лобовые части катушек обмотки ударами молотка в сторону внешнего диаметра статора Проследить за плавным изгибом проводов катушки в местах выхода их из паза.
Порядок изготовления изоляции и укладки проводов обмотки может быть и другим. Например, изготовление пазовых гильз, междуслойных прокладок, изготовление деревянных клиньев может производиться до укладки обмоток, а затем порядок работ остается по настоящей схеме.
В технологии изготовления обмотки допущены некоторые обобщения по деталям.
Рис. 104. Укладка и изоляция двухслойной обмотки статора асинхронных двигателей:
пазовая (а) и лобовых частей обмотки (б):
1 - клин; 2, 5 - электрокартон; 3 - стеклоткань; 4 - хлопчатобумажная лента; 6 - хлопчатобумажный чулок.
Катушки двухслойной обмотки укладывают (рис. 104) в пазы сердечника группами так, как они были намотаны на шаблоне. Катушки укладывают в следующей последовательности. Провода распределяют в один слой и вкладывают те стороны катушек, которые прилегают к пазу. Другие стороны катушек вкладывают после того, как будут вложены нижние стороны катушек всех пазов, охватываемые шагом обмотки. Следующие катушки укладывают одновременно нижними и верхними сторонами с прокладкой в пазах между верхними и нижними сторонами катушек изоляционных прокладок из электрокартона, согнутых в виде скобы. Между лобовыми частями обмоток прокладывают изоляционные прокладки из лакоткани или листов картона с наклеенными на них кусками-лакоткани.
Рис. 105. Приспособление для забивки клиньев в пазы
После укладки обмотки в пазы края пазовых гильз загибают и забивают в пазы деревянные или текстолитовые клинья. Для предохранения клиньев 1 от поломки и защиты лобовой части обмотки применяют приспособление (рис. 105), состоящее из согнутой листовой стали обоймы 2, в которую свободно вставляют стальной стержень 3, имеющий форму и размер клина. Клин вставляют одним концом в паз, другим в обойму и загоняют его ударами молотка по стальному стержню. Длина клина должна быть больше длины сердечника на 10 - 20 мм и меньше длины гильзы на 2 - 3 мм; толщина клина - не менее 2 мм. Клинья проваривают в олифе при температуре 120-140 С в течение 3-4 ч.
После окончания укладки катушек в пазы и расклиновки обмотки собирают схему, начиная с последовательного соединения катушек в катушечные группы. За начала фаз принимают выводы катушечных групп, выходящие из пазов, расположенных поблизости вводного щитка электродвигателя. Выводы каждой фазы соединяют, предварительно зачистив концы проводов.
Собрав схему обмоток, проверяют электрическую прочность изоляции между фазами и на корпус. Отсутствие витковых замыканий в обмотке определяют с помощью аппарата ЕЛ-1.
Замена катушки с поврежденной изоляцией
Замену катушки с поврежденной изоляцией начинают со снятия изоляции межкатушечных соединений и бандажей, которыми прикреплены лобовые части катушек к бандажным кольцам, затем удаляют распорки между лобовыми частями, распаивают соединения катушек и выбивают пазовые клинья. Катушки нагревают постоянным током до температуры 80 - 90 °С. Верхние стороны катушек поднимают с помощью деревянных клиньев, осторожно отгибая их внутрь статора и привязывая к лобовым частям уложенных катушек киперной лентой. После этого вынимают из пазов катушку с поврежденной изоляцией. Старую изоляцию снимают и заменяют новой.
Если в результате витковых замыканий выгорели провода катушки, ее заменяют новой, намотанной из такого же провода. При ремонте обмоток из жестких катушек удается сохранить обмоточные провода прямоугольного сечения для восстановления.
Технология намотки жестких катушек значительно сложнее катушек всыпной обмотки. Провод наматывают на плоский шаблон, растягивают пазовые части катушек на равное расстояние между пазами. Катушки обладают значительной упругостью, поэтому для получения точных размеров их пазовые части прессуют, а лобовые части рихтуют. Процесс прессовки заключается в нагревании под давлением катушек, смазанных бакелитовым или глифталевым лаком. При нагреве связующие вещества размягчаются и заполняют поры изоляционных материалов, а после охлаждения они затвердевают и скрепляют провода катушек.
Перед укладкой в пазы катушки рихтуют с помощью приспособлений. Готовые катушки укладывают в пазы, нагревают до температуры 75 - 90 °С и осаживают легкими ударами молотка по деревянной осадочной планке. Так же рихтуют и лобовые части катушек. Нижние стороны лобовых частей привязывают к бандажным кольцам шнуром. Между лобовыми частями забивают прокладки. В пазы опускают подготовленные катушки, заклинивают пазы и соединяют пайкой межкатушечные соединения.
Ремонт обмоток роторов
В асинхронных двигателях применяют следующие виды обмоток: «беличьи клетки» с заливкой стержней алюминием или сваренные из медных стержней, катушечные и стержневые. Наиболее широко распространены «беличьи клетки», залитые алюминием. Обмотка состоит из стержней и замыкающих колец, на которых отлиты крылья вентиляторов.
Для удаления поврежденной «клетки» используют выплавку ее или растворение алюминия в 50%-ном растворе каустической соды в течение 2 - 3 ч. Заливают новую «клетку» расплавленным алюминием при температуре 750-780 °С. Ротор предварительно прогревают до 400-500 °С во избежание преждевременного застывания алюминия. Если ротор перед заливкой спрессован слабо, то при заливке алюминий может проникнуть между листами железа и замкнуть их, увеличив потери в роторе от вихревых токов. Недопустима также и слишком сильная прессовка железа, так как могут произойти обрывы вновь залитых стержней.
Ремонт «беличьих клеток» из медных стержней чаще всего проводят, используя старые стержни. Распилив соединения стержней «клетки» с одной стороны ротора снимают кольцо, а затем проделывают такую же операцию на другой стороне ротора. Маркируют положение кольца относительно пазов, чтобы совпали концы стержней и старые пазы при сборке. Стержни выбивают, осторожно ударяя молотком по алюминиевым подбойкам и рихтуют.
Стержни должны входить в пазы с помощью легкого удара молотка по текстолитовой подбойке. Рекомендуется одновременно вставлять все стержни в пазы и подбивать диаметрально противоположные стержни. Стержни пропаивают поочередно, предварительно разогрев кольцо до температуры, при которой медно-фосфорный припой легко плавится при поднесении его к месту соединения. Припаивая, следят за заполнением зазоров между кольцом и стержнем.
В асинхронных двигателях с фазным ротором способы изготовления и ремонт обмоток роторов мало чем отличаются от способов изготовления и ремонта обмоток статоров. Ремонт начинают со снятия схемы обмотки, фиксируют места расположения начала и концов фаз на роторе и расположение соединений между катушечными группами. Кроме того, эскизируют или записывают число и расположение бандажей, диаметр бандажной проволоки и число замков; количество и расположение балансировочных грузов; материал изоляции, число слоев ее на стержнях, прокладок в пазу, в лобовых частях и т. д. Изменение схемы соединений в процессе ремонта может привести к нарушению балансировки ротора. Небольшое нарушение балансировки при сохранении схемы после ремонта устраняется балансировочными грузами, которые крепятся к обмоткодержателям обмотки ротора.
После установления причин и характера неисправности решают вопрос о частичной или полной перемотке ротора. Бандажную проволоку разматывают на барабан. После снятия бандажей распаивают пайки в головках и снимают соединительные хомутики. Отгибают со стороны контактных колец лобовые части стержней верхнего слоя и вынимают эти стержни из паза. Очищают стержни от старой изоляции и выправляют их. Пазы сердечника ротора и обмоткодержателя очищают от остатков изоляции. Отрихтованные стержни изолируют, пропитывают лаком и сушат. Концы стержней облуживают припоем ПОС-ЗО. Пазовую изоляцию заменяют новой, укладывая коробочки и прокладки на дно пазов с равномерным вылетом из пазов с обеих сторон сердечника. После окончания подготовительных работ приступают к сборке обмоток ротора.
Рис. 106. Укладка катушки роторной обмотки:
а - катушка; б - открытый паз ротора с уложенной обмоткой.
В единой серии А асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт с фазным ротором применяют петлевые двухслойные роторные обмотки из многовитковых катушек (рис. 106, а).
При ремонте обмотки вкладывают в открытые пазы (рис. 106, б). Используют также и ранее вынутые стержни обмоток ротора. С них предварительно удаляют старую и накладывают новую изоляцию. В этом случае сборка обмотки состоит из укладки стержней в пазы ротора, гибки лобовой части стержней и соединения стержней верхнего и нижнего рядов пайкой или сваркой.
После укладки всех стержней или готовых обмоток на стержни накладывают временные бандажи, испытывают на отсутствие замыкания на корпус; ротор сушат при температуре 80-100 °С в сушильном шкафу или печи. После сушки испытывают изоляцию обмотки, соединяют стержни, забивают клинья в пазы и бандажируют обмотки.
Часто в ремонтной практике бандажи выполняют из стекловолокна и запекают вместе с обмоткой. Сечение бандажа из стекловолокна увеличивают в 2 - 3 раза по отношению сечения проволочного бандажа. Крепление концевого витка стекловолокна с нижележащим слоем происходит в процессе сушки обмотки при спекании термореактивного лака, которым пропитано стекловолокно. При этой конструкции бандажа отпадают такие элементы как замки, скобки и подбандажные изоляции. Приспособления и станки для намотки бандажей из стекловолокна используют те же, что и для намотки проволочных.
Ремонт обмоток якорей
Неисправности в обмотках якорей машин постоянного тока могут быть в виде соединения обмотки с корпусом, межвитковых замыканий, обрывов проводов и отпайки концов обмотки от коллекторных пластин.
Для проведения ремонта обмотки якорь очищают от грязи и масла, снимают бандажи, распаивают соединения с коллектором и удаляют старую обмотку. Для облегчения извлечения обмотки из пазов якорь прогревают при температуре 80 - 90 °С в течение 1 ч. Для подъема верхних секций катушек забивают шлифованный клин в паз между катушками, а для подъема нижних сторон катушек - между катушкой и дном паза. Пазы очищают и покрывают изоляционным лаком.
В якорях машин мощностью до 15 кВт с полузакрытой формой паза применяют всыпные обмотки, а для машин большей мощности при открытой форме паза - катушечные обмотки. Катушки выполняют из провода круглого или прямоугольного сечения. Наиболее широко распространены шаблонные якорные обмотки из изолированных проводов или медных шин, изолированных лакотканью или микалентой.
Секции шаблонной обмотки наматывают на универсальный шаблон в форме лодочки и затем растягивают, так как она должна лежать в двух пазах, расположенных по окружности якоря. После придания окончательной формы катушку изолируют несколькими слоями ленты, пропитывают два раза в изоляционных лаках, сушат и облуживают концы проводов для последующей пайки в коллекторных пластинах.
Изолированную катушку вкладывают в пазы сердечника якоря. Закрепляют в них специальными клиньями и присоединяют провода к пластинам коллектора пайкой припоем ПОС-30. Клинья прессуют из теплостойких пластичных материалов - изофлекса-2, тривольтерма, пленки ПТЭФ (полиэтилентерефталатные).
Соединение концов обмотки пайкой проводят очень внимательно, так как некачественное выполнение пайки приведет к местному увеличению сопротивления и повышению нагрева соединения при работе машины. Качество пайки проверяют осмотром места пайки и измерением переходного сопротивления, которое должно быть одинаковым между всеми парами пластин коллектора. Затем пропускают по обмотке якоря рабочий ток в течение 30 мин. При отсутствии дефектов в местах соединения должен отсутствовать повышенный местный нагрев.
Все работы по демонтажу бандажей, наложению бандажей из проволоки или стеклоленты на якорях машин постоянного тока проводятся в том же порядке, что и при ремонте обмоток фазных роторов асинхронных машин.
Ремонт полюсных катушек
Катушками полюсов называют обмотки возбуждения, которые по назначению разделяются на катушки главных и добавочных полюсов машин постоянного тока. Главные катушки параллельного возбуждения состоят из многих витков тонкого провода, а катушки последовательного возбуждения имеют небольшое количество витков из провода большого сечения, их наматывают из голых медных шин, уложенных плашмя или на ребро.
После определения неисправной катушки ее заменяют, собирая на полюсах катушку. Новые полюсные катушки наматывают на специальных станках с использованием каркасов или шаблонов. Полюсные катушки изготавливают намоткой изолированного провода непосредственно на изолированный полюс, предварительно очищенный и покрытый глифталевым лаком. К полюсу приклеивают лакоткань и обматывают его несколькими слоями микафолия, пропитанного лаком асбеста. После намотки каждый слой микафолия проглаживают горячим утюгом и протирают чистой тряпкой. На последний слой микафолия приклеивают слой лакоткани. Заизолировав полюс, на него надевают нижнюю изоляционную шайбу, наматывают катушку, надевают верхнюю изоляционную шайбу и расклинивают катушку на полюсе деревянными клиньями.
Катушки добавочных полюсов ремонтируют, восстанавливая изоляцию витков. Катушку очищают от старой изоляции, надевают на специальную оправку. Изолирующим материалом служит асбестовая бумага толщиной 0,3 мм, нарезанная в виде рамок по размеру витков. Количество прокладок должно быть равно количеству витков. С обеих сторон они покрываются тонким слоем бакелитового или глифталевого лака. Витки катушки раздвигают на оправке и вкладывают между ними прокладки. Затем стягивают катушку хлопчатобумажной лентой и прессуют. Прессовка катушки осуществляется на металлической оправке, на которую надевают изоляционную шайбу, затем устанавливают катушку, накрывают второй шайбой и сжимают катушку. Нагревая посредством сварочного трансформатора до 120 С, катушку дополнительно сжимают. Охлаждают ее в запрессованном положении до 25 - 30 °С. После снятия с оправки катушку охлаждают, покрывают лаком воздушной сушки и выдерживают при температуре 20 - 25 °С в течение 10 - 12 ч.
Рис. 107. Варианты изоляции сердечников полюсов и полюсных катушек:
1, 2, 4 - гетинакс; 3 - хлопчатобумажная лента; 5 - электрокартон; 6 - текстолит.
Наружную поверхность катушки изолируют (рис. 107) поочередно асбестовой и миканитовой лентами, закрепляемыми тафтяной лентой, которую затем покрывают лаком. Катушку насаживают на дополнительный полюс и расклинивают деревянными клиньями.
Сушка, пропитка и испытания обмоток
Изготовленные обмотки статоров, роторов и якорей подвергаются сушке в специальных печах и сушильных камерах при температуре 105-120 °С. С помощью сушки из гигроскопичных изоляционных материалов (электрокартон, хлопчатобумажные ленты) удаляется влага, которая препятствует глубокому проникновению пропиточных лаков в поры изоляционных деталей при пропитке обмотки.
Сушку проводят в инфракрасных лучах специальных электрических ламп, или с использованием горячего воздуха в сушильных камерах. После просушки обмотки пропитывают лаками БТ-987, БТ-95, БТ-99, ГФ-95 в специальных пропиточных ваннах. Помещения оборудуются приточно-вытяжной вентиляцией. Пропитка проводится в ванне, заполненной лаком и оборудованной подогревом для лучшей проникающей способности лака в изоляцию обмотки проводов.
С течением времени лак в ванне становится более вязким и густым, в связи с улетучиванием растворителей лаков. В результате этого сильно снижается их способность проникать в изоляцию проводов обмотки, особенно в тех случаях, когда провода обмотки плотно уложены в пазы сердечников. Поэтому при пропитке обмоток постоянно проверяют густоту и вязкость пропиточного лака в ванне и периодически добавляют растворители. Обмотки пропитывают до трех раз в зависимости от условий их эксплуатации.
Рис. 108. Приспособление для пропитки статоров:
1 - бак; 2 - труба; 3 - патрубок; 4 - статор; 5 - крышка; 6 - цилиндр; 7 - поворотная траверса; 8 - колонка.
Для экономии лака, расходуемого за счет прилипания к стенкам станины статора, применяют другой метод пропитки обмотки с использованием специального приспособления (рис. 108). Готовый к пропитке статор с обмоткой 4 устанавливают на крышку специального бака 1 с лаком, предварительно закрыв заглушкой коробку выводов статора. Между торцом статора и крышкой бака прокладывают уплотнение. В центре крышки имеется труба 2, нижний конец которой располагается ниже уровня лака в баке.
Для пропитки обмотки статора в бак по патрубку 3 подается сжатый воздух давлением 0,45 - 0,5 МПа, с помощью которого уровень лака поднимается до заполнения всей обмотки, но ниже верхней части кромки станины статора. По окончании пропитки выключают подачу воздуха и выдерживают статор примерно 40 мин (для слива остатков лака в бак), снимают заглушку с коробки выводов. После этого статор направляют в сушильную камеру.
Это же приспособление используют и для пропитки обмоток статора под давлением. Необходимость в этом возникает в тех случаях, когда в пазах статоров очень плотно уложены провода и при обычной пропитке (без давления лака) лак не проникает во все поры изоляции витков. Процесс пропитки под давлением заключается в следующем. Статор 4 устанавливается гак же как и в первом случае, но сверху закрывается крышкой 5. Сжатый воздух подается в бак 1 и цилиндр б, который прижимает крышку 5 к торцу станины статора через установленную прокладку уплотнения. Поворотная траверса 7, укрепленная на колонке 8, и винтовое соединение крышки с цилиндром позволяют использовать это приспособление для пропитки обмоток статоров различной высоты.
Пропиточный лак в резервуар подается из емкости, расположенной в другом, не пожароопасном помещении. Лак и растворители являются токсичными и пожароопасными и в соответствии с правилами охраны труда работа с ними должна проводиться в защитных очках, рукавицах, резиновом фартуке в помещениях, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией.
После окончания пропитки обмотки машин сушат в специальных камерах. Воздух, подаваемый в камеру принудительной циркуляцией, нагревается электрическими калориферами, газовыми или паровыми подогревателями. Во время сушки обмоток ведется непрерывный контроль за температурой в сушильной камере и температурой выходящего из камеры воздуха. В начале сушки обмоток температуру в камере создают несколько ниже (100-110 °С). При этой температуре удаляются растворители из изоляции обмоток и наступает второй период сушки - запекания лаковой пленки. В это время на 5-6 часов повышают температуру сушки обмоток до 140 °С (для класса изоляции Л). Если после нескольких часов сушки сопротивление изоляции обмоток остается недостаточным, то отключают подогрев и дают остыть обмоткам до температуры, на 10-15 °С превышающей температуру окружающего воздуха, после чего вновь включают подогрев и продолжают процесс сушки.
Процессы пропитки и сушки обмоток на энергоремонтных предприятиях совмещены и, как правило, механизированы.
В процессе изготовления и ремонта обмоток машин проводят необходимые испытания изоляции катушек. Испытательное напряжение должно быть таким, чтобы в процессе испытаний выявлялись дефектные участки изоляции и не повреждалась изоляция исправных обмоток. Так, для катушек напряжением 400 В испытательное напряжение недемонтированной из пазов катушки в течение 1 мин должно быть равно 1600 В, а после соединения схемы при частичном ремонте обмотки - 1300 В.
Сопротивление изоляции обмоток электродвигателей напряжением до 500 В после пропитки и сушки должно быть не менее 3 МОм для обмоток статора и 2 МОм - для обмоток ротора после полной перемотки и 1 МОм и 0,5 МОм соответственно после частичной перемотки. Эти значения сопротивлений изоляции обмоток рекомендованы, исходя из практики ремонта и эксплуатации отремонтированных электрических машин.
Ремонт обмоток электрических машин
Обмотка является одной из наиболее важных частей электрической машины. Надежность машин в основном определяется качеством обмоток, поэтому к ним предъявляются требования электрической и механической прочности, нагревостойкости, влагостойкости.
Подготовка машин к ремонту заключается в подборе обмоточных проводов, изоляционных, пропиточных и вспомогательных материалов.
Технология капитального ремонта обмоток электрических машин включает следующие основные операции:
разборка обмотки;
очистка пазов сердечника от старой изоляции;
ремонт сердечника и механической части машины;
очистка катушек обмотки от старой изоляции;
подготовительные операции для изготовления обмотки;
изготовление катушек обмотки;
изолирование сердечника и обмоткодержателей;
укладывание обмотки в паз;
пайка соединений обмотки;
крепление обмотки в пазах;
сушка и пропитка обмотки.
Ремонт обмоток статоров. Изготовление обмотки статора начинают с намотки отдельных катушек на шаблоне. Чтобы правильно выбрать размер шаблона, необходимо знать основные размеры катушек, главным образом их прямолинейной и лобовой частей. Размеры катушек обмотки демонтируемых машин определяют путем замеров старой обмотки.
Катушки всыпных обмоток статоров изготавливают обычно на универсальных шаблонах (рис. 5).
Такой шаблон представляет собой стальную плиту 1, которая при помощи
приваренной к ней втулки 2 соединяется со шпинделем намоточного станка. Плита имеет форму трапеции.
Рисунок 5 - Универсальный намоточный шаблон:
1 -- плита; 2 -- втулка; 3 -- шпилька; 4 -- ролики
В ее прорези установлены четыре шпильки, закрепленные гайками. При намотке катушек разной длины шпильки перемещают в прорезях. При намотке катушек разной ширины шпильки переставляют с одних прорезей в другие.
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. Поэтому на шпильки 3 надевают ролики 4, выточенные из текстолита или алюминия. Число желобков на ролике равно наибольшему числу катушек в катушечной группе, размеры желобков должны быть такими, чтобы в них могли поместиться все проводники катушки.
Катушки двухслойной обмотки укладывают в пазы сердечника группами, как они были намотаны на шаблоне. Провода распределяют в один слой и кладут стороны катушек, которые прилегают к пазу. Другие стороны катушек не укладывают в пазы до тех пор, пока не будут уложены нижние стороны катушек во все пазы. Следующие катушки кладут одновременно верхними и нижними сторонами.
Между верхними и нижними сторонами катушек в пазах устанавливают изоляционные прокладки из электрокартона, согнутого в виде скобочки, а между лобовыми частями -- из лакоткани или листов картона с наклеенными на них кусочками лакоткани.
Изготовление обмотки с закрытыми пазами имеет ряд особенностей. Пазовую изоляцию таких обмоток делают в виде гильз из электрокартона и лакоткани. Предварительно по размерам пазов машины изготовляют стальной дорн, который представляет собой два встречных клина. Дорн должен быть меньше паза на толщину гильзы. Затем по размерам старой гильзы нарезают заготовки из электрокартона и лакоткани на полный комплект гильз и приступают к их изготовлению. Нагревают дорн до 80 - 100 °С и плотно обертывают заготовкой, пропитанной лаком. Сверху на заготовку вполнахлестку плотно укладывают хлопчатобумажную ленту. После охлаждения дорна до температуры окружающей среды разводят клинья и снимают готовую гильзу. Перед намоткой помещают гильзы в пазы статора, а затем заполняют их стальными прутками, диаметр которых должен быть на 0,05 - 0,1 мм больше диаметра изолированного обмоточного провода. От бухты отрезают кусок провода, необходимый для намотки одной катушки. Длинный провод усложняет намотку, при этом нередко повреждается изоляция из-за частой протяжки его через паз.
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. Каждую катушку группы обматывают, начиная от торца сердечника. Сначала обматывают лентой часть изоляционной гильзы, которая выступает из паза, а затем часть катушки до конца выгиба. Середины головок группы обматывают стеклолентой вполнахлестку. Конец ленты закрепляют на головке клеем или плотно пришивают к ней. Провода обмотки, которые лежат в пазе, 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. Для влагоустойчивости деревянные клинья "варят" 3 - 4ч в олифе при 120 - 140 °С.
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. Эти выводы отгибают к корпусу статора и предварительно соединяют катушечные группы каждой фазы, скручивают зачищенные от изоляции концы проводов катушечных групп.
После сборки схемы обмотки проверяют электрическую прочность изоляции между фазами и на корпус, а также правильность ее соединения. Для этого используют самый простой способ -- кратковременно подключают статор к сети (127 или 220 В), а затем к поверхности его расточки прикладывают стальной шарик (от шарикоподшипника) и отпускают его. Если шарик вращается по окружности расточки, значит схема собрана правильно. Такую проверку можно также осуществить с помощью вертушки. В центре диска из жести пробивают отверстие, укрепляют его гвоздем на торце деревянной планки, а затем эту вертушку помещают в расточку статора, который подключен к электрической сети. Если схема собрана правильно, диск будет вращаться.
Бандажирование роторов и якорей
При вращении роторов и якорей электрических машин возникают центробежные силы, стремящиеся вытолкнуть обмотку из пазов и отогнуть ее лобовые части. Чтобы противодействовать центробежным силам и удержать обмотку в пазах, используют расклиновку и бандажирование обмоток роторов и якорей.
Применение способа крепления обмоток (клиньями или бандажами) зависит от формы пазов ротора или якоря. При открытой форме пазов используют бандажи или клинья. Пазовые части обмоток в сердечниках якорей и роторов закрепляют при помощи клиньев или бандажей из стальной бандажной проволоки либо стеклоленты, а также одновременно клиньями и бандажами; лобовые части обмоток роторов и якорей -- бандажами. Надежное крепление обмоток имеет важное значение, поскольку необходимо для противодействия не только центробежным силам, но и динамическим усилиям, воздействию которых подвергаются обмотки при редких изменениях в них тока. Для бандажирования роторов применяют стальную луженую проволоку диаметром 0,8 -- 2 мм, обладающую большим сопротивлением на разрыв.
Перед намоткой бандажей лобовые части обмотки осаживают ударами молотка через деревянную прокладку, чтобы они ровно располагались по окружности. При бандажировании ротора пространство под бандажами предварительно покрывают полосками электрокартона, чтобы создать изоляционную прокладку между сердечником ротора и бандажом, выступающую на 1 -- 2 мм по обеим сторонам бандажа. Весь бандаж наматывают одним куском проволоки, без паек. На лобовых частях обмотки во избежание их вспучивания накладывают витки проволоки от середины ротора к его концам. При наличии у ротора специальных канавок проволоки бандажа и замки не должны выступать над канавками, а при отсутствии канавок толщина и расположение бандажей должны быть такими, какими они были до ремонта. Скобки, устанавливаемые на роторе, следует размещать над зубцами, а не над пазами, при этом ширина каждой из них должна быть меньше ширины верхней части зубца. Скобки на бандажах расставляют равномерно по окружности роторов с расстоянием между ними не более 160 мм. Расстояние между двумя соседними бандажами должно быть 200--260 мм. Начало и конец бандажной проволоки заделывают двумя замочными скобками шириной 10--15 мм, которые устанавливают на расстоянии 10 -- 30 мм одна от другой. Края скобок завертывают на витки бандажа и. запаивают припоем ПОС 40.
Полностью намотанные бандажи для увеличения прочности и предотвращения их разрушения центробежными усилиями, создаваемыми массой обмотки при вращении ротора, пропаивают по всей поверхности припоем ПОС 30 или ПОС 40. Пайку бандажей производят электродуговым паяльником с медным стержнем диаметром 30 -- 50 мм, присоединяемым к сварочному трансформатору. В ремонтной практике нередко проволочные бандажи заменяют выполненными стеклолентами из однонаправленного (в продольном направлении) стеклянного волокна, пропитанного термореактивными лаками. Для наматывания бандажей из стеклоленты применяют то же оборудование, что и для бандажирования стальной проволокой, но дополненное приспособлениями в. виде натяжных роликов и укладчиков ленты.
В отличие от бандажирования стальной проволокой ротор до наматывания на него бандажей из стеклоленты прогревают до 100 °С. Такой прогрев необходим потому, что при наложении бандажа на холодный ротор остаточное напряжение в бандаже при его запекании снижается больше, чем при бандажировании нагретого. Сечение бандажа из стеклоленты должно не менее чем в 2 раза превосходить сечение соответствующего бандажа из проволоки. Крепление последнего витка стеклоленты с нижележащим слоем происходит в процессе сушки обмотки при спекании термореактивного лака, которым пропитана стеклолента. При бандажировании обмоток роторов стеклолентой не применяют замки, скобки и подбандажную изоляцию что является преимуществом этого способа.
Балансировка роторов и якорей
Отремонтированные роторы и якоря электрических машин подвергают статической, а при необходимости и динамической балансировке в сборе с вентиляторами и другими вращающимися частями. Балансировку производят на специальных станках для выявления неуравновешенности (дисбаланса) масс ротора или якоря, являющейся частой причиной возникновения вибрации при работе машины.
Ротор и якорь состоят из большого количества деталей и поэтому распределение масс в них не может быть строго равномерным. Причины неравномерного распределения масс -- разная толщина или масса отдельных деталей, наличие в них раковин, неодинаковый, вылет лобовых частей обмотки и др. Каждая из деталей, входящих: в состав собранного ротора или якоря, может быть неуравновешенной вследствие смещения ее осей инерции от оси вращения. В собранном роторе и якоре неуравновешенные массы, отдельных деталей в зависимости от их расположения могут суммироваться или взаимно компенсироваться. Роторы и якоря, у которых главная центральная ось инерции не совпадает с осью вращения, называют неуравновешенными.
Неуравновешенность, как правило, складывается из суммы двух неуравновешенностей -- статической и динамической. Вращение статически и динамически неуравновешенного ротора и якоря вызывает вибрацию, способную разрушить подшипники и фундамент машины. Разрушающее воздействие неуравновешенных роторов и якорей устраняют путем их балансировки, которая заключается в определении размера и места неуравновешенной массы. Неуравновешенность определяют статической или динамической балансировкой. Выбор способа балансировки зависит от требуемой точности уравновешивания, которой можно достигнуть на имеющемся оборудовании. При динамической балансировке получаются более высокие результаты компенсации неуравновешенности (меньшая остаточная неуравновешенность), чем при статической.
Для определения неуравновешенности ротор выводят из равновесия легким толчком. Неуравновешенный ротор (якорь) будет стремиться возвратиться в такое положение, при котором его тяжелая сторона окажется внизу. После остановки ротора отмечают мелом место, оказавшееся в верхнем положении. Прием повторяют несколько раз, чтобы проверить, останавливается ли ротор (якорь) всегда в этом, положении. Остановка ротора в одном и том же положении указывает на смещение центра тяжести.
В отведенное для балансировочных грузов место (чаще всего это внутренний диаметр обода нажимной шайбы) устанавливают пробные грузы, прикрепляя их с помощью замазки. После этого повторяют прием балансировки. Прибавляя или уменьшая массу грузов, добиваются остановки ротора в любом, произвольно взятом положении. Это означает, что ротор статически уравновешен, т. е. его центр тяжести совмещен с осью вращения. По окончании балансировки пробные грузы заменяют одним такого же сечения и массы, равной массе пробных грузов и замазки и уменьшенной на массу части электрода, которая пойдет на приварку постоянного груза. Неуравновешенность можно компенсировать высверливанием соответствующей части металла с тяжелой стороны ротора.
Более точной, чем на призмах и дисках является балансировка на специальных весах. Балансируемый ротор устанавливают шейками вала на опоры рамы, которая может поворачиваться вокруг своей оси на некоторый угол пoвoрачивая балансируемый ротор, добиваются наибольшего показания индикатора J, которое будет при условии расположения центра тяжести ротора.
Добавлением к грузу дополнительного груза--рамки с делениями добиваются уравновешивания ротора, которое определяют по стрелке индикатора. В момент уравновешивания стрелка совмещается с нулевым делением.
Если повернуть ротор на 180, его центр тяжести приблизится к оси качания рамы на двойной эксцентриситет смещения центра тяжести ротора относительно его оси. Об этом моменте судят по наименьшему показанию индикатора. Ротор уравновешивают вторично передвижением грузовой рамки по линейке со шкалой, отградуированной в граммах на сантиметр. О величине неуравновешенности судят по показаниям шкалы весов.
Статическая балансировка применяется для роторов, вращающихся с частотой, не превышающей 1000 об/мин. Статически уравновешенный ротор (якорь) может иметь динамическую неуравновешенность, поэтому роторы, вращающиеся с частотой выше 1000 об/мин, чаще всего подвергают динамической балансировке, при которой одновременно устраняются оба вида неуравновешенностей -- статическая и динамическая.
Закрепив постоянный груз, ротор подвергают проверочной балансировке и при удовлетворительных результатах передают в сборочное отделение для сборки машины.
Сборка и испытание электрических машин Сборка -- завершающий этап ремонта электрической машины, в процессе которого соединяют ротор со статором при помощи подшипниковых щитов с подшипниками и собирают остальные детали машины. Как правило сборка любой машины ведется в последовательности, обратной разборке.
Сборку машины ведут в такой последовательности, чтобы каждая устанавливаемая деталь постепенно приближала ее к собранному состоянию и в то же время не вызывала необходимости переделок и повторения операции.
Технологическая последовательность выполнения основных сборочных
Сборку машины постоянного тока П-41 (рис. 6) производят следующим образом. Надевают на главные полюса катушки возбуждения, устанавливают полюса с катушками в станине 16 согласно маркировке, сделанной при разборке, и крепят их болтами. Проверяют шаблоном расстояния между полюсными наконечниками, штихмасом -- расстояния между противоположными полюсами.
Рисунок 6 - Машина постоянного тока П-41
Надевают на добавочные полюса 13 катушки, вставляют полюса с катушками в станину 16 согласно маркировке, сделанной при разборке, и крепят их болтами. Проверяют шаблоном расстояния между полюсными наконечниками главных и добавочных полюсов, а штихмасом -- расстояния между противоположными добавочными полюсами. Соединяют катушки главных и добавочных полюсов согласно схеме соединений. Проверяют полярность главных и, добавочных полюсов, а также величину вылета обмотки 12, расположенной в сердечнике 14 якоря. Насаживают на вал 7 вентилятор согласно пометкам, сделанным при разборке. Закладывают консистентную смазку в лабиринтовые канавки. Надевают на вал внутренние крышки 2 и 20 подшипников. Нагревают шарикоподшипники в масляной ванне или индукционным методом и насаживают их на вал с помощью приспособления, Закладывают в подшипники консистентную смазку. Вводят якорь в станину, пользуясь приспособлением. Собирают траверсу 6 вместе со щеткодержателями на приспособлении и притирают щетки. Привинчивают траверсу со щеткодержателями к подшипниковому щиту 5 и поднимают щетки из гнезд щеткодержателей. Надвигают на шарикоподшипник задний подшипниковый щит 18, приподнимают якорь за конец вала и надвигают подшипниковый щит на замок станины. Ввертывают болты подшипникового щита в отверстия торца станины, не затягивая их до отказа. Надвигают на шарикоподшипник 3 передний подшипниковый щит 5. Приподнимают якорь и вводят подшипниковый щит в замок станины. Ввертывают болты подшипникового щита в отверстия торца станины, не затягивая их до отказа. Проверяют легкость вращения якоря, постепенно затягивая болты подшипниковых щитов. Надевают крышку 4 шарикоподшипника и стягивают крышки 4 и 2 болтами. Закладывают консистентную смазку в лабиринтовые канавки. Надевают крышку 19 шарикоподшипника и крепят крышки 19 и 20 болтами. Проверяют легкость вращения якоря, вращая его за конец вала. Опускают щетки на коллектор. Проверяют расстояния между щетками разных пальцев по окружности коллектора и сдвиг щеток по длине коллектора. Проверяют расстояния между коллектором и щеткодержателями. Собирают зажимы 7 на дощечке 9 в коробке 8 и крепят к ней конденсаторы 10. Устанавливают собранную дощечку зажимов на переднем подшипниковом щите 5. Производят электрические соединения согласно схеме. Проверяют щупами расстояния между якорем и полюсами. Подводят к зажимам провода питания от сети. Производят пробную обкатку машины. В процессе обкатки проверяют работу щеток и подшипников. Щетки должны работать без искрения, подшипники -- без шума. Окончив обкатку, закрывают коллекторные люки крышками. Отсоединяют провода питания и закрывают коробку зажимов крышкой. Сдают собранную машину мастеру или контролеру ОТК.
При выполнении сборочных работ электрослесарь должен помнить, что ротор электродвигателя, удерживаемый в центральном положении магнитным полем статора, должен иметь возможность перемещения («разбега») в осевом направлении. Это необходимо для того, чтобы вал ротора при малейшем смещении не стирал своими заточками торцы подшипников и не вызывал добавочных усилий или трении сопряженных частей машины. Величины осевого разбега, зависящие от мощности машины, должны быть: 2,5 -- 4 мм при мощности 10--40 кВт и 4,5 -- 6 мм при мощности 50--100 кВт.
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.
Зазоры между активной сталью ротора и статора, измеренные в четырех точках по окружности, должны быть одинаковы. Размеры зазоров в диаметрально противоположных точках ротора и статора асинхронного электродвигателя, а также между серединами главных полюсов и якорем машины постоянного тока не должны отличаться более чем на ±10%.
Испытания электрических машин. В ремонтной практике встречаются главным образом следующие виды испытаний: до начала ремонта и в процессе его для уточнения характера неисправности; вновь изготовленных деталей машины; собранной после ремонта машины.
Испытания собранной после ремонта машины проводят по следующей программе:
проверка сопротивления изоляции всех обмоток относительно корпуса и между ними;
проверка правильности маркировки выводных концов;
измерение сопротивления обмоток постоянному току;
проверка коэффициента трансформации асинхронных двигателей с фазным ротором;
проведение опыта холостого хода; испытание на повышенную частоту вращения; испытание межвитковой изоляции; испытание электрической прочности изоляции.
В зависимости от характера и объема произведенного ремонта иногда ограничиваются выполнением лишь части перечисленных испытаний. Если испытания проводят до ремонта с целью выявления дефекта, то достаточно провести часть программы испытаний.
В программу контрольных испытаний асинхронных двигателей входят:
1) внешний осмотр двигателя и замеры воздушных зазоров между сердечниками;
2) измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и между фазами обмоток;
3) измерение омического сопротивления обмотки в холодном состоянии;
4) определение коэффициента трансформации (в машинах с фазным ротором);
5) испытание машины на холостом ходу;
6) измерение токов холостого хода по фазам;
7) измерение пусковых токов в короткозамкнутых двигателях и определение кратности пускового тока;
8) испытание электрической прочности витковой изоляции;
9) испытание электрической прочности изоляции относительно корпуса и между фазами;
10)проведение опыта короткого замыкания;
11) испытание на нагрев при работе двигателя под нагрузкой.
В программу контрольных испытаний синхронных машин входят те же испытания за исключением п. 4, 7 и 10.
Контрольные испытания машин постоянного тока включают следующие операции:
внешний осмотр и измерение воздушных зазоров между сердечником якоря и полюсами;
измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса;
измерение омического сопротивления обмоток в холодном состоянии;
проверка правильности установки щеток на нейтралях;
проверка правильности соединения обмоток добавочных полюсов с
проверка согласованности полярностей катушек последовательного и параллельного возбуждений;
проверка чередования полярностей главных и добавочных полюсов;
испытание машины на холостом ходу;
испытание электрической прочности витковой изоляции;
испытание электрической прочности изоляции относительно корпуса;
испытание на нагрев при работе машины под нагрузкой.
Страница 12 из 14
Основные сведения об обмотках.
В настоящем разделе сведения об обмотках и способах их ремонта приведены только в таком объеме, в каком должен о них знать электрослесарь, чтобы квалифицированно выполнять электрослесарные операции ремонта электрических машин.
Обмотка электрической машины образуется из витков, катушек и катушечных групп.
Витком называют два последовательно соединенных между собой проводника, расположенные под соседними разноименными полюсами. Необходимое (общее) число витков обмотки определяется номинальным напряжением машины, а площадь сечения проводников - током машины, биток может состоять из нескольких параллельных проводников.
Катушка - несколько витков, уложенных соответствующими сторонами в два паза и соединенных между собой последовательно. Части катушки, лежащие в пазах сердечника, называют пазовыми или активными, а расположенные вне пазов - лобовыми.
Шагом катушки называют число пазовых делений, заключенных между центрами пазов, в которые укладываются стороны витка или катушки. Шаг катушки может быть диаметральным или укороченным. Диаметральным называют шаг катушки, равный полюсному делению, а укороченным - несколько меньший диаметрального.
Катушечная группа представляет собой несколько последовательно соединенных катушек одной фазы, стороны которых лежат под двумя соседними полюсами.
Обмотка - это несколько катушечных групп, уложенных в пазы и соединенных по определенной схеме.
Показателем, характеризующим обмотку электрической машины переменного тока, служит число пазов q на полюс и фазу, указывающие, сколько катушечных сторон каждой фазы приходится. на один полюс обмотки. Поскольку, катушечные
стороны одной фазы, лежащие под двумя соседними полюсами обмотки, образуют катушечную группу, то число q показывает количество катушек, из которых состоят катушечные группы данной обмотки.
Обмотки электрических машин подразделяются на петлевые, волновые и комбинированные. По способу заполнения пазов обмотки электрических машин могут быть однослойными и двухслойными. При однослойной обмотке сторона катушки занимает весь паз по его высоте, а при двухслойной - только половину паза; другую его половину заполняет соответствующая сторона другой катушки.
Способы укладки обмоток в пазы зависят от формы последних. Пазы статоров, роторов и якорей электрических машин могут быть следующих видов: закрытые - в которые провода катушки вводят с торца сердечника; полузакрытые - в которые провода катушки вкладывают («всыпают») по одному через узкую прорезь пазовполуоткрытые - в которые вкладывают -жесткие катушки, разделенные в каждом слое на две; открытые - в которые вкладывают жесткие катушки.
В машинах старых конструкций обмотки удерживаются в пазах - клиньями из дерева, а в современных машинах - клиньями из разных твердых изоляционных материалов или бандажами. Различные формы пазов электрических машин были показаны на рис. 98.
Обмотки электрических машин выполняют в соответствии с чертежом, на котором их схемы показаны условно и представляют собой, графическое изображение развертки окружности статора, ротора или якоря. Такие схемы называют развернутыми. Эти схемы можно применять для изображения обмоток электрических машин всех видов как постоянного, так и переменного тока, однако в ремонтной практике для изображения схем двухслойных обмоток статоров электрических машин переменного тока в последнее время используют преимущественно торцевые схемы, отличающиеся простотой исполнения и большей наглядностью. Торцевая схема двухслойной обмотки статора четырех полюсной машины показана на рис. 139, а, а соответствующая ей развернутая схема - на рис. 139,6.
Схемы обмоток обычно изображают в одной проекции. Чтобы, легко было различать расположение катушек в пазах сердечника в схемах двухслойных обмоток, стороны катушек в пазовой части изображают двумя рядом расположенными линиями - сплошной и пунктирной (штрихпунктирной); сплошная линия обозначает сторону катушки, уложенную в верхнюю часть паза, а пунктирная - нижнюю сторону катушки, уложенную на дно паза. В разрывах вертикальных линий указывают номера пазов сердечника. Нижний и верхний слои лобовых частей изображают соответственно пунктирными и сплошными линиями. 
Рис. 139. Схемы двухслойной трехфазной обмотки: а - торцевая, б - развернутая
Стрелки на элементах обмотки, проставляемые на некоторых схемах, показывают направление ЭДС. или токов в соответствующих элементах обмотки в определенный (один и тот же для всех фаз обмотки) момент времени.
Начала первой, второй и третьей фаз обозначают С/, С2 и СЗ, а концы этих фаз - соответственно ~С4, С5 и Сб. В схеме указывается вид обмотки, а также приводятся ее параметры: z - число пазов; 2р - число полюсов, у - шаг обмотки по пазам; а - число параллельных ветвей в фазе; т - число фаз; Y (звезда) или Д (треугольник) - способы соединения фаз.
Схемы и конструкции обмоток.
Обмотки статоров. Существуют различные схемы и конструкции обмоток статоров. Ниже рассмотрены только те из них, которые чаще всего
Рис. 140. Расположение лобовых частей однослойной обмотки
применялись в электрических машинах старых конструкций и используются в настоящее время.
Однослойные обмотки, используемые в машинах старых конструкций, широко применяются и в современных машинах благодаря их высокой технологичности, позволяющей производить намотку обмоток механизированным способом - на специальных намоточных станках. Общее число катушек однослойной обмотки равно половинному числу пазов статора, так как одна из сторон катушки занимает весь паз, а следовательно, обе стороны катушки - два паза.
Однослойные катушки имеют различные формы, а лобовые части катушек одной катушечной группы - одинаковую форму, но разные размеры. Для того чтобы уложить обмотку в пазы сердечника статора, лобовые части катушек располагают по окружности в два или три ряда (рис. 140).
Из однослойных обмоток наиболее распространены концентрические двух- и трех плоскостные. Их называют концентрическими из-за концентрического расположения катушек катушечной группы, а двух- и трехплоскостными - из-за способа расположения лобовых частей обмотки в двух или трех уровнях.
Схема трехфазной однослойной концентрической двухплоскостной обмотки статора показана на рис. 141, а. На линиях пазов имеются стрелки, указывающие направления ЭДС и тока в каждом пазу в зависимости от расположения его под полюсами в магнитном поле обмотки в определенный момент времени. В однослойной трехфазной обмотке число катушечных групп всей обмотки равно 3р ip - число групп в каждой фазе).
При четном числе пар полюсов статора (2р = 4, 8, 12 и т. д.) число катушечных групп будет также четным и их можно разделить поровну на два вида; малые катушечные группы - с расположением лобовых частей в первой плоскости; большие катушечные группы - с расположением лобовых частей во второй плоскости. В этом случае вся двухплоскостная обмотка может быть распределена на три фазы с равным числом малых и больших катушечных групп в каждой фазе. Если число пар полюсов статора нечетное (2/7 = 6, 10, 14 и т. д.), двухплоскостная однослойная обмотка не может быть распределена по фазам с одинаковым количеством больших и малых катушечных групп. Одна из катушечных групп получается с перекошенными лобовыми частями, поскольку ее половины располагаются в разных плоскостях.
Рис. 141. Схемы обмоток статоров электрических машин: а - однослойной концентрической двухплоскостной, 6 - однослойной двухплоскостной с переходной катушечной группой, в - двухслойной петлевой
Такую катушечную группу называют переходной.
Схема однослойной двухплоскостной обмотки статора шестиполюсной, машины с переходной катушечной группой показана на рис. 14Цб. Изготовление однослойных обмоток с мягкими катушками из круглых проводов и с переходными лобовыми частями технологически несложно. Намотка жестких катушек однослойной обмотки из проводов прямоугольного сечения связана с рядом трудностей - использованием специальных шаблонов и сложностью формовки лобовых частей катушек переходной группы. Если такую обмотку применяют в роторе, то из-за разной массы (неуравновешенности) лобовых частей обмотки затрудняется балансировка ротора, а наличие дисбаланса вызывает вибрацию машины.
В двухслойной обмотке общее число катушек равно полному числу пазов сердечника статора, а общее число катушечных групп в фазе - числу полюсов машины. Двухслойные обмотки выполняют в одну или несколько параллельных ветвей. Схема двухслойной петлевой обмотки, выполненной в две параллельные ветви {а = 2) с катушками в одновитковом исполнении, показана на рис. 141, в. В ней отсутствуют дополнительные межкатушечные перемычки, поскольку межкатушечные соединения выполнены непосредственно лобовыми частями.
Все катушечные группы, входящие в какую-либо параллельную ветвь, сосредоточены на одной части окружности статора, поэтому такой способ образования параллельных ветвей называют сосредоточенным в отличие от распределенного способа, при котором все катушечные труппы жаждой параллельной ветви распределяются по всей окружности статора. Чтобы выполнить параллельное соединение распределенным способом, необходимо в первую параллельную ветвь, первой фазы включить последовательно нечетные катушечные группы (1,7, 13 и 19) схемы, а во вторую параллельную ветвь - четные катушечные группы (4, 10,16 и 2V2) этой схемы. Возможное число параллельных ветвей двухслойной петлевой обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу определяется отношением количества пар полюсов к количеству параллельных ветвей, равным целому числу и равняется целому числу).
Основное преимущество двухслойных обмоток по сравнению с однослойными - возможность выбора любых укорочений шага обмотки, улучшающих характеристики электрической машины:
Обмотки роторов. Роторы асинхронных электрических машин выполняют с короткозамкнутой или фазной обмоткой.
Короткозамкнутые обмотки электрических машин старых конструкций изготовлялись в виде «беличьей клетки», состоящей из медных стержней, концы которых были запаяны в отверстиях, высверленных в медных короткозамыкающих кольцах (см. рис. 97, а).
Рис. 142. Волновые обмотки: а - ротора, б - якоря
В современных асинхронных электрических машинах мощностью да 100 кВт короткозамкнутая обмотка ротора образуется путем заливки его пазов расплавом алюминия.
В фазных роторах асинхронных электродвигателей применяют чаще всего двухслойные волновые или петлевые обмотки. Наиболее распространены волновые обмотки, основное преимущество которых состоит в минимальном числе межгрупповых соединений.
Основным элементом волновой обмотки является обычно стержень. Двухслойную волновую обмотку выполняют, вставляя с торца ротора в каждый его закрытый или полузакрытый паз по два стержня. Схема волновой обмотки четырехполюсного ротора, имеющего 24 паза показана на рис. 142, а. В каждый паз обмотки закладывают два стержня, причем стержни верхнего и нижнего слоев соединяют пайкой с использованием хомутиков, надеваемых на концы стержней.
Шаг обмотки волнового типа равен числу пазов, разделенному на число полюсов. В схеме, показанной на рис. 142, я, шаг обмотки по пазам = 24:4 = 6. Это означает, что верхний стержень паза 1 соединяется с нижним стержнем паза 7, который при шаге обмотки, равном шести, соединяется с верхним стержнем паза 13 и нижним 19. Для продолжения обмотки шагом, равным шести, надо соединить нижний стержень паза с верхним паза 7, т. е. замкнуть обмотку, что недопустимо. Во избежание замыкания обмотки при подходе к пазу, с которого она начиналась, укорачивают или удлиняют шаг обмотки на один паз. Волновые обмотки выполненные с сокращением шага на один паз, называют обмотками с укороченными переходами, а выполненные с увеличением шага на один паз - обмотками с удлиненными переходами.
На схеме обмотки число пазов q на полюс и фазу равно двум, поэтому надо выполнить два обхода ротора, а для создания четырех полюсной обмотки не хватает соединений с противоположной стороны ротора, которые можно получить при его обходе, но уже в обратном направлении. В волновых обмотках различают передний шаг обмотки со стороны выводов (контактных колец) и задний шаг обмотки со стороны, противоположной контактным кольцам.
Обход ротора в обратном направлении, в данном случае переход на задний шаг, достигается соединением нижнего стержня паза 18 с. нижним стержнем, отстоящим от него на один шаг. Далее делается два обхода ротора. Продолжая обход ротора задним ша ом, нижний стержень паза 12 соединяют с. верхним стержнем паза 6. Дальнейшие соединения производят так. Нижний стержень паза Г соединяют с верхним стержнем паза 19, который (как видно из схемы) соединяется с нижним стержнем паза 13, а последний, в свою очередь, - с верхним стержнем паза 7. Другой конец верхнего стержня паза 7 идет на вывод, составляя конец первой фазы.
Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей, соединяют преимущественно по схеме «в звезду» с выводом трех концов обмотки к контактным кольцам. Выводы концов обмотки ротора обозначают от первой фазы Р1, от второй Р2 и от третьей Р39 а концы фаз обмотки - соответственно Р4, Р5 и Р6. Перемычки, соединяющие начала и концы фаз обмотки ротора, указывают римскими цифрами, например, в первой фазе перемычка, соединяющая начало Р1 и конец Р4, обозначена цифрами I -IV, Р2 и Р5 - II-V, РЗ и Р6 - III -VI.
Обмотки якорей. Простая волновая обмотка якоря (рис. 142,6) производится присоединением выводных концов секций к двум коллекторным пластинам АС и BD, расстояние между которыми определяется двойным полюсным делением (2т). При выполнении обмотки конец последней секции первого обхода соединяют с началом секции, соседней с той, от которой начат был обход, и далее продолжают обходы по якорю и коллектору, пока не будут заполнены все пазы и не замкнется обмотка.
Рис. 143. Станок для ручной намотки катушек обмоток статоров:
а - общий вид, б - вид со стороны шаблона; 1 - колодки шаблона, 2 вал, 3 - диск, 4 - счетчик оборотов, 5 - рукоятка
Технология ремонта обмоток.
Многолетняя практика эксплуатации отремонтированных электрических машин с частично замененными обмотками показала, что они, как правило, выходят из строя после непродолжительного времени. Вызвано это рядом причин, в том числе нарушением при ремонте целости изоляции неповрежденной части обмоток, а также несоответствием качества и сроком службы изоляции новой и старой частей обмоток. Наиболее целесообразной при ремонте электрических машин с поврежденными обмотками является; замена всей обмотки с полным или частичным использованием её проводов. Поэтому в настоящем разделе приводятся описания ремонтов, при которых поврежденные обмотки статоров, роторов и якорей заменяются полностью вновь изготовленными на ремонтном предприятии.
Ремонт обмоток статоров.
Изготовление обмотки статора начинают с заготовки отдельных катушек на шаблоне. Для правильного выбора размера шаблона необходимо знать основные размеры катушек, главным образом их прямолинейной и лобовой частей. Размеры катушек обмотки ремонтируемых машин могут быть определены замером старой обмотки.
Катушки всыпных обмоток статоров наматывают на простых или универсальных шаблонах с ручным или механическим приводом.
При ручной намотке катушек на простом шаблоне разводят обе его колодки 1 (рис. 143, д, б) на расстояние, определяемое размерами обмотки, и закрепляют их в вырезах диска 3, насаженного на вал 2. Затем один конец обмоточного провода закрепляют на шаблоне и, вращая рукоятку 5, наматывают требуемое число витков катушки.
Количество витков в намотанной катушке показывает счетчик 4, установленный на раме станка и связанный с валом 2. Окончив намотку одной катушки, переносят провод в соседний вырез шаблона и наматывают следующую катушку.
Ручная намотка катушек на простом шаблоне требует больших затрат труда и времени. Чтобы ускорить процесс намотки, а также уменьшить количество паек и соединений, применяют механизированную намотку катушек на станках со специальными шарнирными шаблонами (рис. 144,а), позволяющими последовательно наматывать все катушки, приходящиеся на одну катушечную группу или всю фазу. Кинематическая схема станка для механизированной намотки катушек показана на рис. 144,6.
Для намотки катушечной группы на шарнирном шаблоне с механическим приводом заводят конец провода в шаблон и включают станок. Намотав требуемое число витков, станок автоматически останавливается. Для съема намотанной катушечной группы станок оборудован пневматическим цилиндром
который через тягу, проходящую внутри полого шпинделя, действует на шарнирный механизм 9 шаблона, при этом головки шаблона сдвигаются к центру и освободившаяся катушечная группа легко снимается с шаблона. Готовую катушечную группу укладывают в пазы.
Перед намоткой катушек или катушечных групп следует тщательно ознакомиться с обмоточно-расчетной запиской ремонтируемой электрической машины, в которой указывают: мощность, номинальное напряжение и частоту вращения ротора электрической машины; тип и конструктивные особенности обмотки; число витков в катушке и проводов в каждом витке; марку и диаметр обмоточного провода; шаг обмотки; количество параллельных ветвей в фазе; число катушек в группе; порядок чередования катушек; класс применяемой изоляции по нагревостойкости, а также различные сведения, относящиеся к конструкция и способу изготовления обмотки.
Нередко при ремонте обмоток двигателей приходится заменять отсутствующие провода требуемых марок и сечений имеющимися проводами. По этим же причинам намотку катушки одним проводом заменяют намоткой двумя и более параллельными проводами, суммарное сечение которых эквивалентно требуемому. При замене проводов обмоток ремонтируемых электродвигателей предварительно (до намотки катушек) проверяют коэффициент заполнения паза, который должен быть в пределах 0,7 -. 0,75. При коэффициенте более 0,75
а - шарнирный шаблон станка, 6 - кинематическая схема; 1 - зажимная гайка, 2- фиксирующая планка, 3 - шарнирная планка, 4 - оправка, 5 - пневматический цилиндр, б-передача, 7 - ленточный тормоз, 8 - шаблон, 9 - шарнирный механизм шаблона, 10 - механизм зацепления автоматического останова станка, И - педаль включения станка, 12 - электродвигатель
Рис. 144. Станок для механизированной намотки катушечных групп обмоток статоров:
укладка проводов обмотки в пазы будет затруднена, а при менее 0,7 провода неплотно разместятся в пазах и мощность электродвигателя будет использована не полностью.
Рис. 145. Укладка в пазы сердечника проводов катушки всыпной обмотки
Катушки двухслойной обмотки укладывают в пазы сердечника группами, как они были намотаны на шаблоне. Распределяют провода в один слой и вкладывают стороны катушек, прилегающие к пазу (рис. 145); другие стороны этих катушек оставляют не вложенными в пазы, пока не будут уложены нижние стороны катушек во все, пазы, охватываемые шагом обмотки. Следующие катушки укладывают одновременно нижними и верхними сторонами. Между верхними и нижними сторонами катушек в пазах устанавливают изоляционные прокладки из электрокартона, согнутые в виде скобочки, а между лобовыми частями - из лакоткани или листов картона с наклеенными на них кусками лакоткани.
При ремонте электрических машин старых конструкций с закрытыми пазами рекомендуется до начала демонтажа обмотки снять с натуры ее обмоточные данные (диаметр провода, число проводов в пазу, шаг обмотки по пазам и другие), а затем сделать эскизы лобовых частей и замаркировать пазы статора. Эти данные могут оказаться необходимыми при восстановлении обмотки.
Выполнение обмоток электрических машин с закрытыми пазами имеет ряд особенностей. Пазовую изоляцию таких машин делают в виде гильз из электрокартона и лакоткани. Для изготовления гильз предварительно по размерам пазов машины выполняют стальной дорн 1, представляющий собой два встречных клина (рис. 146). Размеры дорна должны быть меньше размеров паза на толщину гильзы 2. 
Рис. 146.Способ изготовления изоляционных гильз электрических машин с закрытыми пазами сердечника:
1 - стальной дорн, 2 - изоляционная гильза
Затем по размерам старой гильзы нарезают заготовки из электрокартона и лакоткани на полный комплект гильз и приступают к их изготовлению. Нагревают дорн до 80 - 100 °С и плотно обертывают заготовкой, пропитанной лаком. Поверх заготовки туго накладывают слой хлопчатобумажной ленты вполнахлеста. По истечении времени, необходимого для охлаждения дорна до температуры окружающей среды, разводят клинья и снимают готовую гильзу. Перед намоткой вставляют «гильзы в пазы статора, а затем заполняют их стальными спицами, диаметр которых должен быть на 0,05 - ОД мм больше диаметра изолированного обмоточного провода.
От бухты обмоточного провода отмеряют и отрезают кусок провода, необходимого для намотки одной катушки. При использовании слишком длинных кусков провода усложняется намотка, требуется большая затрата времени и нередко повреждается изоляция из-за частой протяжки провода через паз.
Намотка впротяжку является трудоемкой ручной работой, которую обычно выполняют два обмотчика, стоящие с двух сторон статора (рис. 147). До на чала обмотки устанавливают в пазах статора стальные спицы соответственно диаметру и количеству проводов обмотки, размещаемых в его пазах. Процесс намотки состоит из операций протяжки провода через гильзы, вложенные в пазы, предварительно очищенные от грязи и остатков старой изоляции, и укладки- провода в пазах и лобовых частях. Намотку начинают обычно со стороны, где будут соединяться катушки, и ведут в такой последовательности. Первый обмотчик зачищает конец провода на длине, превышающей на 10-12 см Длину паза, а затем, вынув, в первом пазу спицу вставляет вместо нее зачищенный конец провода и проталкивает его до выхода из паза на противоположной стороне сердечника. Второй обмотчик закатывает плоскогубцами выступающий из паза конец провода и протаскивает на свою сторону, а затем, вынув спицу из соответствующего паза, по шагу обмотки вставляет вместо нее конец вытянутого провода и проталкивает его в сторону первого обмотчика. Дальнейший процесс намотки представляет собой повторение описанных выше операций до полного заполнения паза.
Протяжка проводов последних витков катушек затруднена, поскольку приходится протаскивать провод через заполненный паз с большим усилием. Для облегчения протяжки провода натирают тальком. В ремонтной практике обмотчики вместо талька нередко применяют парафин, что не рекомендуется, так как хлопчатобумажная изоляция провода, покрытая слоем парафина, плохо впитывает пропиточные лаки, вследствие чего ухудшаются условия пропитки изоляции пазовой части проводов обмотки, а это может привести к витковым замыканиям в обмотке отремонтированной машины.
При намотке катушек впротяжку первой наматывают внутреннюю катушку, лобовую часть которой укладывают по шаблону, а для намотки остальных катушек на намотанную лобовую часть ставят дистанционные прокладки из электрокартона. Эти прокладки необходимы для создания между лобовыми частями зазоров, служащих для изоляции, а также лучшего обдувания головок охлаждающим воздухом в процессе работы машины.
Рис. 1,47. Намотка катушек статора электрической машины с закрытыми пазами сердечника
Изоляцию лобовых частей обмотки машин на напряжение до 660 В, предназначенных для работы в нормальной среде, выполняют стеклолентой ЛЭС, причем каждый последующий слой полуперекрывает предыдущий. Каждую катушку группы обматывают, начиная от торца сердечника, таким образом. Сначала обматывают лентой часть изоляционной гильзы, выступающую из паза, а затем часть катушки до конца изгиба. Середины головок группы обматывают общим слоем стеклоленты вполнахлеста. Конец ленты закрепляют на головке клеящим составом или прочно пришивают к ней. Провода обмотки, лежащие в пазу, должны прочно удерживаться в нем, для чего применяют пазовые клинья, изготовляемые главным образом из сухого бука или березы. Клинья делают также из различных изоляционных материалов соответствующей толщины, например из пластмассы, текстолита или гетинакса, и изготовляют на специальных станках.
Длина клина должна быть больше длины сердечника статора на 10 - 15 мм и равна или на 2 - 3 мм меньше длины пазовой изоляции. Толщина клина зависит от формы верхней части паза и его заполнения. Деревянные клинья должны быть толщиной не менее 2 мм. Чтобы придать деревянным клиньям влагостойкость, их проваривают в течение З-4 ч в олифе при 120 - 140 °С, а затем в течение 8 - 10 ч сушат при 100- 110 °С.
Клинья забивают в пазы мелких и средних машин при помощи молотка и деревянной надставки, а в пазы крупных машин - пневматическим молотком. Окончив укладку катушек в пазы статора и расклиновку обмотки, собирают схему. Если фаза обмотки намотана отдельными катушками, сборку схемы начинают с последовательного соединения катушек в катушечные группы.
За начала фаз принимают выводы катушечных групп, выходящие из пазов, которые расположены вблизи выводного щитка. Эти выводы отгибают к корпусу статора и предварительно соединяют катушечные группы каждой фазы, скручивая зачищенные от изоляции концы проводов катушечных групп.
После сборки схемы обмотки проверяют электрическую прочность изоляции между фазами и на корпус приложением напряжения, а также правильность соединения схемы. Для проверки правильности сборки схемы используют самый простой способ - кратковременно подключают статор к сети 127 или 220 В, а затем к поверхности его расточки прикладывают стальной шарик (от шарикоподшипника) и отпускают его. Если шарик вращается по окружности расточки, схема собрана верно. Эту проверку можно произвести также с помощью вертушки. Диск из жести пробивают в центре и укрепляют гвоздем на торце деревянной планки, чтобы он мог свободно вращаться, а затем сделанную таким образом вертушку помещают в расточку статора, подключенного к сети. При правильной сборке схемы диск будет вращаться.
Для проверки правильности сборки схемы и отсутствия витковых замыканий в обмотках ремонтируемых машин применяют аппарат ЕЛ-1 (рис. 148, а), который служит также для нахождения паза с короткозамкнутыми витками в обмотках статоров, роторов и якорей, проверки правильности соединения обмоток по схеме и маркировки выводных концов фазных обмоток машин. Он обладает высокой чувствительностью, позволяющей выявлять налитое одного короткозамкнутого витка на каждые 2000 витков.
Аппарат ЕЛ-1 переносного типа помещен в металлический1 кожух с ручкой для переноски. На передней панели аппарата расположены ручки управления, зажимы для присоединения испытываемых обмоток или приспособления для нахождения паза с короткозамкнутыми витками и экран электронно-лучевого индикатора. На задней стенке размещены предохранитель и колодка для присоединения шнура и подключения аппарата к сети.
В нижней, части передней панели имеются пять зажимов. Крайний правый зажим служит для присоединения заземляющего провода, зажимы «Вых. имп.» - для присоединения последовательно соединенных испытываемых обмоток или возбуждающего электромагнита приспособления, зажимы «Сигн. явл.» - для подключения подвижного электромагнита приспособления или соединения средней точки испытываемых обмоток.
Масса аппарата 10 кг.
Испытание обмоток с помощью ЕЛ-1 производят, руководствуясь инструкцией, прилагаемой к аппарату. Для выявления дефектов к аппарату присоединяют две одинаковые обмотки или секции, а затем с обеих испытуемых обмоток при помощи синхронного переключателя подают периодически импульсы напряжения на электронно-лучевую трубку аппарата: если в обмотках нет повреждений и они одинаковы, кривые напряжений на экране
Рис. 148. Электронный аппарат EЛ-1 для контрольных испытаний обмоток (а) и приспособление для обнаружения паза с короткозамкнутыми витками (б)
электронно-лучевой трубки будут накладываться друг на друга, а при наличии дефектов - раздваиваться.
Для выявления пазов, в которых находятся короткозамкнутые витки обмотки, пользуются приспособлением с двумя П-образными электромагнитами на 100 и 2000 витков (рис. 148,6). Катушку неподвижного электромагнита (100 витков) присоединяют к зажимам «Вых. имп». аппарата, а катушку подвижного электромагнита (20ф витков) - к зажимам «Сигн. явл.», при этом средняя ручка должна быть поставлена в крайнее левое положение «Работа с приспособлением».
При перестановке обоих электромагнитов приспособления с паза на паз по расточке статора на экране электронно-лучевой трубки будут наблюдаться прямая или кривая линия с малыми амплитудами, свидетельствующая об отсутствии в пазу короткозамкнутых витков, или две кривые линии с большими амплитудами, (вывернутыми по отношению друг к другу), указывающие на наличие в пазу короткозамкнутых витков. По этим характерным кривым и находят паз с короткозамкнутыми витками обмотки статора. Подобным образом, переставляя оба электромагнита приспособления по поверхности фазного ротора или якоря машины постоянного тока, находят в них пазы с короткозамкнутыми витками.
При выполнении обмоточных работ наряду с обычными инструментами (молотками, ножами, пассатижами) применяют и специальный инструмент (рис. 149, а з), облегчающий такие работы, как укладка и уплотнение проводов в пазах, обрезка выступающей из паза изоляции, гибка медных стержней обмоток якорей и ряд других обмоточных операций.
Рис. 149ч Набор специального инструмента обмотчика электрических машин:
а - пластинка, б - «язык», в - обратный клин, г - угловой нож, д - выколотка, е - топорик, ж и з - ключи для гнутья стержней ротора
Ремонт обмоток роторов.
В асинхронных двигателях с фазным ротором распространены два основных типа обмоток: катушечная и стержневая. Способы изготовления всыпных и протяжных катушечных обмоток роторов почти не отличаются от описанных выше способов изготовления таких же обмоток статоров. При изготовлении обмоток роторов необходимо равномерно располагать лобовые части обмотки для обеспечения сбалансированности масс ротора,- особенно у быстроходных электродвигателей.
В машинах мощностью до 100 кВт преимущественно применяют стержневые двухслойные волновые обмотки роторов. В этих обмотках, выполненных из медных стержней, повреждаются не сами стержни, а только их изоляция вследствие частых и чрезмерных нагревов, при которых нередко оказывается поврежденной и пазовая изоляция роторов.
При ремонте роторов со стержневыми обмотками медные стержни поврежденной обмотки, как правило, используются повторно, поэтому выемку стержней из пазов производят так, чтобы сохранить каждый стержень и после восстановления изоляции уложить его в тот же паз, в котором он находился до разборки. Для этого ротор эскизируют и делают записи но следующим элементам обмотки: бандажам - числу и расположению бандажей, количеству витков и слоев бандажной проволоки, диаметру бандажной проволоки и числу скрепок (замков), количеству слоев и материалу подбандажной изоляции; лобовым частям - длине вылетов, направлению изгиба стержней, шагам обмотки (передний » задний), переходам (перемычки), к каким пазам относятся начала и концы фаз; пазовым частям - размерам стержня (изолированного и неизолированного), длине Стержня в пределах паза и полной длине прямолинейного- участка; изоляции - материалу, размерам и числу слоев изоляции стержней, пазовой коробочки, прокладок в пазу и лобовых частях, исполнению изоляции обмоткодержателя и т. д.; балансировочным грузам - их количеству и расположению; схеме эскизу схемы обмотки с нумерацией пазов и указанием ее отличительных особенностей. Эти эскизы и записи особенно тщательно должны быть сделаны при ремонте машин старых конструкций.
Для выемки стержней обмотки ротора следует предварительно разогнуть замки бандажей и удалить бандажи; замаркировать (в соответствии с нумерацией пазов на чертеже схемы обмотки) всё пазы, к которым относятся начала и концы фаз, а также переходные перемычки; удалить клинья из пазов ротора, затем распаять пайки в головках и снять соединительные хомутики.
Специальным ключом (см. рис. 1\49,з) следует выпрямить расположенные со стороны контактных колец отогнутые лобовые части стержней верхнего слоя, вынуть эти стержни из паза, при этом на каждом стержне надо выбить номер паза и слоя, после чего в таком же порядке вынуть стержни нижнего слоя. Затем следует очистить стержни от старой изоляции, выправить (отрихтовать) их, удаляя заусенцы и неровности, и зачистить концы металлической щеткой.
В конце операции необходимо очистить пазы сердечника ротора, обмоткодержатели и нажимные шайбы от остатков изоляции и проверить состояние пазов. Если есть неисправности, устранить их.
Извлеченные из пазов ротора стержни, изоляцию которых не удается удалить механическим путем, обжигают в специальных печах при 600 - 650 °С, не допуская превышения температуры обжига более 650 °С, ухудшающей электрические и механические свойства меди стержней вследствие пережога. Удалять изоляцию с медных стержней можно и химическим путем, погрузив их на 30 - 40 мин в ванну с 6 %-ным раствором серной кислоты. Стержни, вынутые из ванны, следует промыть в щелочном растворе и воде, а затем обтереть чистыми салфетками и просушить. Концы стержней облуживают припоем ПОС 30 или ПОС 40.
У свободных от старой изоляции и отрихтованных стержней восстанавливают изоляцию; новая изоляция по нагревостойкости, способу выполнения и изоляционным свойствам должна соответствовать заводскому исполнению. Восстанавливают также и пазовую изоляцию, укладывая изоляционные прокладки на дно пазов и устанавливая пазовые коробочки так, чтобы обеспечивался их равномерный вылет из пазов с обеих сторон сердечника ротора.
По окончании подготовительных операций приступают к сборке обмотки.
Сборка стержневой обмотки ротора состоит из трех основных видов работ - укладки стержней в пазы сердечника ротора, гибки лобовой части стержней и соединения стержней верхнего и нижнего рядов лайкой или сваркой.
Изолированные стержни, используемые повторно, поступают на укладку в пазы только с одной изогнутой лобовой частью. Гибку вторых кондов этих стержней производят специальными ключами после укладки в пазы. Вначале укладывают в пазы стержни нижнего ряда, вставляя их со стороны, противоположной контактным кольцам. Уложив весь нижний ряд стержней, осаживают их прямые участки на дно пазов, а изогнутые лобные части - на изолированный обмоткодержатель. Концы изогнутых лобовых частей прочно стягивают временным бандажом из. мягкой стальной проволоки, плотно прижимая их к обмоткодержателю. Второй временный бандаж из проволоки наматывают посредине лобовых частей. Временные бандажи служат для предотвращения смещения стержней во время дальнейших операций их гибки.
После закрепления стержней временными бандажами приступают к гибке лобовых частей. Стержни гнут с помощью двух специальных ключей (см. рис. 1499ж,з): сначала по шагу, а затем по радиусу, обеспечивая требуемый осевой вылет и плотное прилегание их к обмоткодержателю. Чтобы согнуть стержень, берут в левую руку ключ (см. рис; 149,ж) и зевом надевают его на прямую часть стержня, выходящую из лаза сердечника. Держа в правой руке ключ (см. рис. 149;л), надевают его зевом на лобовую часть стержня и подводят вплотную к ключу, показанному на рис. 149,ж, а затем предыдущим ключом изгибают стержень под требуемым углом.
Изогнуть первые стержни сразу на требуемый угол не позволяют прямые части соседних стержней, поэтому первый стержень удается изогнуть только на расстояние между стержнями, второй - на двойное расстояние, третий - на тройное и так до изгиба стержней, занимающих два-три шага обмотки, после чего можно изогнуть стержень на требуемый угол. Последними (дополнительно) изгибают те стержни, с который была начата гибка.
При помощи специальных ключей загибают также концы стержней, на которые затем будут надевать соединительные хомутик», после чего снимают временные бандажи и на лобовые части накладывают межслоевую изоляцию, а в пазы вставляют прокладки между стержнями верхнего и нижнего слоев.
Фазный ротор асинхронного электродвигателя в процессе сборки стержневой обмотки доказан на рис. 150. После укладки стержней нижнего ряда переходят к установке стержней верхнего ряда обмотки, вставляя их в пазы со стороны, противоположной контактным кольцам ротора. Уложив все стержни верхнего ряда, накладывают на них временные бандажи, а их концы соединяют медной проволокой для проверки изоляции обмотки (отсутствия замыканий на корпус).
Рис. 150. Фазный ротор асинхронного электродвигателя в процессе сборки стержневой обмотки:
1 - стойка поворотного устройства, 2 - ролик, 3 и 4 - нижний и верхний ряды стержней, 5 - изоляция между верхним и нижним рядами стержней
При удовлетворительных результатах испытаний изоляции, продолжая процесс сборки обмотки, изгибают концы верхних стержней с помощью приемов, аналогичных приемам изгибания стержней нижнего слоя, но в противоположную сторону. Изогнутые лобовые части верхних стержней также крепят двумя временными бандажами.
После укладки стержней верхнего и нижнего рядов обмотку ротора сушат при 80- 100 °С в печи или сушильном шкафу, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией. Высушенную обмотку испытывают, присоединяя один электрод от высоковольтного испытательного трансформатора к любому из стержней ротора, а другой - к сердечнику или валу ротора, и, поскольку предварительно были все стержни соединены между собой медной проволокой, испытывают одновременно изоляции всех стержней.
Заключительными операциями изготовления стержневой обмотки ротора ремонтируемой машины являются соединение стержней, забивка клиньев в пазы и бандажировка обмотки.
Стержни соединяют облуженными хомутиками, надеваемыми на их концы, а затем припаивают припоем ПОС 40. Хомутики могут быть изготовлены из тонкой полосовой меди или тонкостенной медной трубки требуемого, диаметра. Применяют также самозапирающиеся хомутики, изготовляемые из медной полосы толщиной 1 - 1,5 мм. Один конец такого хомутика имеет фигурный выступ, а другой - соответствующий ему вырез. При загибании хомутика выступ входит в вырез и образует замок, препятствующий разгибанию хомутика.
Хомутики надевают (согласно схеме) на концы стержней, забивают между ними по одному медному контактному клину * , а затем пропаивают соединение паяльником, используя припой ПОС 40, или погружают концы стержней собранной обмотки ротора в ванну с расплавленным припоем. В целях экономии дорогостоящего оловянисто-свинцового припоя используют также соединение медных стержней электросваркой, однако этот способ имеет ряд недостатков, например снижает ремонтопригодность машины, поскольку разборка стержней, соединенных сваркой, связана с необходимостью больших затрат труда на разъединение и зачистку сварных участков при последующих ремонтах. Для повышения надежности машин применяют соединение стержней пайкой твердыми (медно-фосфорными, медно-цинковыми и другими) припоями.
*Контактные клинья служат для создания надежного контакта между концами стержней, поскольку слои стержней разделены изоляцией и поэтому их концы не. могут плотно прилегать друг к другу.
Обмотки фазных роторов асинхронных электродвигателей соединяют преимущественно по схеме «в звезду».
По окончании сборки, пайки и испытания стержней обмотки и соединения ее проводов с контактными кольцами приступают к бандажировке ротора.
При ремонте электрических машин с фазными роторами иногда приходится изготовлять новые стержни. Такая необходимость может быть вызвана повреждением не только изоляции, но и самих стержней обмотки, заменой имеющейся поврежденной катушечной обмотки на стержневую и др.
Изготовление новых стержней требует выполнения гибочных операций большого объема. В крупных электроремонтных цехах и на электроремонтных заводах операции гибки вновь изготовленных стержней роторов осуществляют при помощи специальных приспособлений или гибочных станков.
Простой пневматический станок для гибки (формовки) стержней роторов и якорей показан на рис. 151, д, б. Формовку стержней на этом станке производят следующим образом. Заготовку,- подлежащую формовке, укладывают в паз нижней части сменного штампа, состоящего из подвижной 5 и неподвижной части 6, перемещающейся (под воздействием пневмоцилиндра 9) вверх и вниз. Неподвижная часть имеет вогнутую, а подвижная - выпуклую форму кривизны, соответствующую форме кривизны лобовой части стержня. При включении пневмокрана приходит в движение пневмоцилиндр 9, под действием которого верхняя половина штампа изгибает лобовую часть 4 стержня по радиусу, а рычаги 3 загибают выводной конец и пазовую часть заготовки. Рычаги 3 приводятся в движение поводками 2, закрепленными на зубчатом колесе 7, которое поворачивается от рейки 8, связанной со штоком пневмоцилиндра 2. После гибки стержни изолируют.
Рис. 151. Пневматический станов для гнутья стержней роторов и якорей электрических машин:
а - общий вид, 6 - кинематическая схемам 1 и 9 - пневмоцилиндры, 2 - поводок, 3 - гибочный рычаг, 4 - лобовая часть стержня 5 и б - подвижная и неподвижная части штампа, 7 - зубчатое колесо, 8 - рейка
Чтобы получить монолитный стержень с точно заданными размерами, пазовую часть стержня опрессовывают в специальных прессах. Отпрессованные стержни плотно укладываются в пазы сердечника ротора и в то же время обладают хорошей теплоотдачей.
Подавляющее большинство асинхронных электрических машин мощностью до 100 кВт выпускаются промышленностью с короткозамкнутыми роторами, у которых обмотки имеют вид «беличьей клетки», изготовленной из алюминия методом литья.
Повреждение короткозамкнутого ротора чаще всего выражается в появлении трещин и обрыве стержня, реже - в поломке лопаток вентилятора. Появление трещин и обрыв стержней являются следствием нарушения технологии заливки пазов ротора алюминием, допущенного заводом-изготовителем.
Ремонт ротора с поврежденным стержнем заключается в его перезаливке после выплавки из ротора алюминия и очистки пазов. В небольших электроремонтных цехах заливку ротора алюминием производят в специальной форме - кокиле (рис. 152), состоящем из верхней 4 и нижней 7 половин, в которых имеются кольцевые канавки и углубления для образования при заливке короткозамыкающих колец и вентиляционных лопаток.
Для предотвращения вытекания алюминия из пазов при заливке служит чугунная разъемная рубашка 5. Перед заливкой пакет 6 ротора собирают на технологическую оправку 2, а затем опреесовывают на прессе и запирают на оправке кольцом 1.
Рис. 152. Кокиль для заливки короткозамкнутого ротора алюминием:
1 - кольцо, 2 - оправка, 3 - чаша, 4 и 7 - верхняя и нижняя половины кокиля, 5 - рубашка, 6 - пакет ротора
В таком виде собранный пакет устанавливают в подготовленный кокиль. Ротор заливают расплавленным алюминием через литниковую чашу 3.
После остывания алюминия кокиль разбирают. Отделяют (при помощи зубила и молотка) у ротора литник, а затем выпрессовывают на прессе технологическую оправку.
Ротор, устанавливаемый под заливку, должен иметь нормально спрессованный пакет сердечника, подогретый до 550-600 °С для лучшей адгезии (сцепления) алюминия со стальным пакетом сердечника ротора.
На крупных электромашиностроительных и электроремонтных заводах короткозамкнутые роторы заливают алюминием центробежным или вибрационным способом, а также литьем под давлением
Наиболее эффективна заливка ротора алюминием под низким давлением, поскольку расплав алюминия подается в форму непосредственно из печи, что исключает возможность окисления металла, происходящего при других способах заливки.
Другое преимущество этого способа состоит в том, что при заливке форма заполняется алюминием снизу и поэтому улучшаются условия удаления воздуха из формы.
Процесс заливки осуществляется следующим образом. В тигель б печи 8 (рис. 153) заливают алюминий, очищенный от пленок и газа, и герметически закрывают тигель. Пакет. 4 ротора, набранный на оправку 3, вставляют в неподвижную часть 5 формы. Подвижная часть 2 формы, опускаясь вниз, допрессовывает пакет ротора с необходимым усилием.
При включении пневмокрана (на рисунке не показан) через: воздухопровод 1 в верхнюю часть тигля плавно подают сжатый воздух. Чистый металл по металлопроводу 7 поднимается вверх и заполняет форму» Скорость подъема металла можно регулировать изменением давления сжатого воздуха. После тога как алюминий в форме затвердеет, переключают пневмокран и верхняя полость тигля сообщается с атмосферой, давление в ней падает до нормального.
Рис. 153. Схема заливки роторов алюминием способом литья под низким давлением:
1 - воздухопровод 2 и 5 - подвижная и неподвижная части формы, 3 - оправка, 4 - пакет ротора, б - тигель 7 - металлопровод, 8 - печь
Жидкий алюминий из металлопровода опускается в тигель. Форму раскрывают и из нее извлекают залитый ротор. Структура металла отливки при этом способе получается плотной, а качество отливки - высоким.
Способ заливки ротора под низким давлением эффективен, но нуждается в дальнейшем совершенствовании с целью снижения трудоемкости и повышения производительности процесса.
Ремонт обмоток якорей.
Основными неисправностями обмоток якорей являются электрический пробой изоляции на корпус или бандаж, замыкание между витками и секциями, механические повреждения паек. При подготовке якоря к ремонту с заменой обмотки очищают его от грязи и масла, снимают старые бандажи и, распаяв коллектор, удаляют старую обмотку, предварительно записав все данные, необходимые для ремонта.
В якорях с миканитовой корпусной изоляцией часто бывает очень трудно извлечь секции обмотки из пазов. Если секции вынуть не удается, нагревают якорь в сушильном шкафу до 120-150°С, поддерживая эту температуру в течение 40 - 50 мин, и после этого их извлекают, используя тонкий шлифованный клин, который для поднятия верхних секций вбивают между верхней и нижней секциями, а для поднятия нижних - между нижней Секцией и дном паза. Пазы якоря, освобожденного от обмотки, очищают от остатков старой изоляции и обрабатывают напильниками, а затем дно и стенки пазов покрывают электроизоляционным лаком БТ-99.
В машинах постоянного тока применяют стержневые и шаблонные обмотки якорей. Стержневые обмотки якорей выполняются аналогично стержневым обмоткам роторов, описанным выше. Для намотки секций шаблонной обмотки используют изолированные провода, а также медные шины, изолированные лакотканью или микалентой.
Секции шаблонной обмотки наматывают на универсальных шаблонах, которые позволяют производить намотку, а затем растяжку небольшой секции, не снимая ее с шаблона. Растяжку секций якорей крупных машин выполняют на специальных станках с механическим приводом. Перед растяжкой секцию скрепляют, временно оплетая ее хлопчатобумажной лентой в один слой, чтобы обеспечить правильность формирования секции при растяжке. Катушки шаблонных обмоток изолируют вручную, а на крупных ремонтных предприятиях - на специальных изолировочных станках. При вкладывании шаблонной катушки надо следить за правильным ее положением в пазу: концы катушки, обращенные в сторону коллектора, а также расстояние от края стали сердечника до перехода прямой (пазовой) части в лобовую должны быть одинаковыми. После укладки всех катушек и проверки правильности выполненных операций присоединяют провода обмотки к пластинам коллектора пайкой с использованием припоя ПОС 40.
Присоединение пайкой проводов обмотки якоря к пластинам коллектора - одна из ответственейших операций ремонта; Пайка, выполненная некачественно, вызывает местное увеличение сопротивления и повышенный нагрев участка соединения при работе машины, что может привести к ее аварийному выходу из строя.
Для выполнения Операций пайки предварительно защищают обмотку якоря, покрывая ее листами асбестового картона, затем устанавливают якорь с коллектором в наклонном положении, чтобы при пайке не допустить затекания припоя в пространство между пластинами. Далее вкладывают зачищенные концы проводов обмотки в прорези пластин или петушков, посыпают порошком канифоли, нагревают (Пламенем паяльной лампы или газовой горелки) равномерно коллектор до 180 - 200 °С и, расплавляя паяльником пруток припоя, припаивают провода обмотки к пластинам.
Качество пайки проверяют внешним осмотром, измерением переходного сопротивления между соседними парами пластин, пропусканием рабочего тока по обмотке якоря.
Рис. 154. Станки для изготовления полюсных катушек:
а - для намотки катушки из полосовой меди, 6 - для изолировки / намотанной катушки; 1 - медная шина, 2 и 4 - миканитовая и киперная ленты, 3 - шаблон, 5 - полюсная катушка
На поверхности пластин и между ними не должно быть застывших капель припоя. При качественно выполненной пайке переходное сопротивление между всеми парами пластин коллектора должно быть одинаковым. Пропускание по обмотке якоря в течение 25 - 30 мин номинального рабочего тока не должно вызывать повышенные местные нагревы, свидетельствующие о неудовлетворительной пайке.
Ремонт катушек полюсов. У электрических машин постоянного тока, поступающих в ремонт, чаще всего оказываются поврежденными катушки дополнительных полюсов, намотанные прямоугольной медной шиной плашмя или на ребро. Повреждается не сама медная шина катушки, а изоляция между ее витками. Ремонт катушки сводится к восстановлению междувитковой изоляции путем перемотки катушки.
Катушку перематывают на намоточном станке (рис. 154, а), а затем изолируют на изолировочном станке (рис. 154,6). Изолированную катушку стягивают хлопчатобумажной лентой и прессуют, для чего надевают на оправку торцевую изоляционную шайбу, устанавливают на ней катушку и накрывают второй шайбой, а затем сжимают катушку на оправке, присоединяют к сварочному трансформатору, нагревают до 120 °С и, дополнительно сжимая ее, прессуют окончательно, после чего охлаждают в запрессованном положении на оправке до 25 °С. Снятую с оправки охлажденную катушку покрывают лаком воздушной сушки и выдерживают в течение 10 - 12 ч при - 25 °С.
Наружную поверхность опрессованной катушки изолируют асбестовой, а затем миканитовой лентами и покрывают лаком. Готовую катушку насаживают на дополнительный полюс и закрепляют на нем деревянными клиньями.
Сушка и пропитка обмоток.
Некоторые изоляционные материалы (электрокартон, хлопчатобумажные ленты), применяемые в обмотках, способны впитывать в себя влагу, содержащуюся в окружающей среде. Такие материалы называют гигроскопичными. Наличие влаги в электроизоляционных материалах Препятствует при пропитке обмотки глубокому проникновению пропиточных лаков в поры и капилляры изоляционных деталей, поэтому перед пропиткой обмотки сушат.
Сушку (до пропитки) обмоток* статоров, роторов и якорей производят в специальных печах при 105 - 200 °С. В последнее время ее выполняют инфракрасными лучами, источниками которых являются специальные лампы накаливания.
*Сушка обмоток до пропитки может не производиться, когда обмотка выполнена проводами с влагостойкой изоляцией (эмалированными обмоточными или с стекловолокнистой изоляцией), а изоляция пазов - из стеклоткани или других негигроскопичных материалов, аналогичных ей по своим электроизоляционным свойствам.
Просушенные обмотки пропитывают в специальных пропиточных ваннах, устанавливаемых в отдельном помещении, которое оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией и необходимыми средствами пожаротушения.
Пропитка осуществляется погружением частей электрической машины в ванну, заполненную лаком, поэтому размеры ванны должны быть рассчитаны на габаритные размеры ремонтируемых машин. Для повышения проникающей способности лака и улучшения условий пропитки ванны оборудованы устройством для подогрева лака. Ванны для пропитки статоров и роторов крупных электрических машин -снабжены пневморычажным механизмом, позволяющим поворотом рукоятки распределительного крана плавно и без усилий открывать и закрывать тяжелую крышку ванны.
Для пропитки обмоток применяют масляные и маслянобитумные пропиточные лаки воздушной или печной сушки, а в особых случаях - кремнийорганические лаки. Пропиточные лаки должны иметь малую вязкость и высокую проникающую способность, В лаке не должно быть веществ, оказывающих агрессивное воздействие на изоляцию проводов и обмотки. Пропиточные лаки должны длительное время выдерживать воздействие рабочей температуры, не теряя при этом своих изолирующих свойств.
Обмотки электрических машин пропитывают 1, 2 или 3 раза в зависимости от условий их эксплуатации, требований электрической прочности, окружающей среды, режима работы и т. д. При пропитке обмоток непрерывно проверяют вязкость и густоту лака в ванне, так как растворители лаков постепенно улетучиваются и лаки густеют. При этом сильно снижается их способность проникать в изоляцию проводов обмотки, расположенных в пазах сердечника статора, или ротора, особенно у густых лаков при плотной. укладке проводов в пазах. Недостаточная изоляция обмоток при определенных условиях может привести к электрическому пробою изоляции. Для сохранения требуемой густоты лака в прориточную ванну периодически добавляют растворители.
Обмотки. электрических машин после пропитки сушат в специальных камерах подогретым воздухом. По способу нагрева различают сушильные камеры с электрическим, газовым или паровым подогревом, по принципу циркуляции подогретого воздуха - с естественной или искусственной (принудительной) циркуляцией, по режиму работы - периодического и непрерывного действия.
Для многократного использования тепла подогретого воздуха и улучшения режима сушки в камерах используется способ рециркуляции, при котором 50 - 60 % отработавшего горячего воздуха вновь возвращается в сушильную камеру. Для сушки обмоток на. большинстве электроремонтных заводов и в электроцехах промышленных предприятий применяют сушильные камеры с электрическим обогревом.
Эта камера представляет собой сварную каркасную конструкцию из стали, установленную на бетонном. полу. Стены камеры выложены кирпичом и слоем шлаковаты. Воздух, подаваемый в камеру, подогревается электрическими калориферами, состоящими из комплекта трубчатых нагревательных элементов. Загрузку и выгрузку камеры осуществляют при помощи тележки, движением которой (вперед и назад) можно управлять с пульта управлений. Пусковые и включающие аппараты вентилятора и нагревательных элементов камеры сблокированы так, что нагревательные элементы можно включать только после запуска вентилятора. Движение воздуха через калорифер в камеру происходит по замкнутому циклу.
В первый период сушки (1 - 2 ч после начала), когда содержащаяся в обмотках влага быстро испаряется, отработавший воздух полностью выпускается в атмосферу; в последующие часы сушки часть отработавшего подогретого воздуха, содержащего небольшие количества влаги и паров растворителя, возвращается в камеру. Максимальная температура, поддерживаемая в камере, зависит от конструкций и класса нагревостойкости изоляции, но обычно не превышает 200 °С, а полезный внутренний объем определяется габаритными размерами ремонтируемых электрических машин.
Во время сушки обмоток ведется непрерывный контроль температуры в сушильной камере и воздуха, выходящего из
камеры. Время сушки зависит от конструкции и материала пропитанных обмоток, габаритных размеров изделия, свойств пропиточного лака и примененных растворителей, температуры сушки и способа циркуляции воздуха в сушильной камере, тепловой мощности калорифера.
Обмотки устанавливают в сушильную камеру таким образом, чтобы они лучше омывались горячим воздухом. Процесс сушки разделяется на разогрев обмоток для удаления растворителей и. запекание лаковой пленки.
При разогреве обмоток для удаления растворителя повышение температуры более 100 -110 °С нежелательно, поскольку может произойти частичное удаление лака из пор и капилляров, а главное, частичное запекание лаковой пленки при неполном удалении растворителя. Это обычно приводит к пористости пленки и затрудняет удаление остатков растворителя.
Интенсивный воздухообмен ускоряет процесс удаления растворителей из обмоток. Скорость обмена воздуха обычно выбирают в зависимости от конструкции, состава изоляции обмоток, пропиточных лаков и растворителей. Для сокращения времени сушки допускается на второй стадии сушки обмоток, т. е. во время запекания лаковой пленки, кратковременно (не более чем на 5 -6 ч) повысить, температуру сушки обмоток с изоляцией класса А до, 130-140°С. Если обмотка не поддается сушке (сопротивление изоляции после нескольких часов сушки остается низким), машине дают остыть до температуры, превышающей температуру окружающего воздуха на 10-15°С, а затем вновь сушат обмотку. При остывании машины следят, чтобы ее температура не понизилась до температуры окружающего воздуха, иначе на ней осядет влага и обмотка отсыреет.
На крупных электроремонтных предприятиях процессы пропитки и сушки совмещены и механизированы. Для. этой цели применяют специальную пропиточно-сушильную конвейерную установку.
Испытание обмоток. Основными показателями качества изоляции обмотки, определяющими надежность работы электрической машины, являются сопротивление и электрическая прочность. Поэтому в процессе изготовление обмоток ремонтируемых машин производят необходимые испытания при каждом переходе от одной технологической операции к другой по мере выполнения операций изготовления обмотки и движения к завершающей стадии испытательные напряжения снижается, приближаясь к допустимым, предусмотренным соответствующими нормами. Это объясняется тем, что после выполнения нескольких отдельных операций каждый раз сопротивление изоляции может уменьшаться. Если на отдельных стадиях ремонта не снижать испытательные напряжения, может произойти пробой изоляции в такой момент готовности обмотки, когда для устранения дефекта потребуется переделка всей работы, проделанной ранее.
Испытательные напряжения должны быть такими, чтобы в процессе испытаний выявлялись дефектные участки изоляции, но в то же время не повреждалась ее исправная часть. Испытательные напряжения по ходу процесса ремонта обмоток приведены в табл. 7.
Таблица 7. Испытательное напряжение в процессе ремонта обмоток
Процесс ремонта | Испытательное напряжение, В, при номинальном напряжении машины, В |
||
Изготовление или переизолировка катушки после укладки в пазы и заклиновки, но до соединения схемы | |||
То же, после соединения пайки и изолировки схемы | |||
Испытание катушки, не демонтированной из пазов - | |||
Испытание всей обмотки после соединения схемы при частичном ремонте обмоток | |||
Примечание. Продолжительность испытаний 1 мин.
В перечень испытаний обмоток входит измерение сопротивления изоляции обмоток до пропитки и после пропитки и сушки. Кроме того, испытывают электрическую прочность изоляции обмоток приложением высокого напряжения.
После пропитки и сушки сопротивление изоляции обмоток электродвигателей напряжением до 660 В, измеренное мегаомметром на 1000 В, должно быть не ниже: 3 МОм - для обмотки статора и 2 МОм - для обмотки ротора (после полной перемотки); 1 МОм-для обмотки статора и 0,5 МОм - для обмотки ротора (после частичной перемотки). Указанные сопротивления изоляции обмоток не нормированы, а рекомендованы исходя из практики ремонта и эксплуатации отремонтированных электрических машин.
Все электрические машины после ремонта должны быть подвергнуты соответствующим испытаниям. При испытаниях, выборе измерительных приборов для них, сборке схемы измерений, подготовке испытываемой машины, установлении методики и норм испытаний, а также для оценки результатов испытаний следует руководствоваться соответствующими ГОСТами и указаниями.
Основными неисправностями обмоток якорей являются электрический пробой изоляции на корпус или бандаж, замыкание между витками и секциями, механические повреждения паек. При подготовке якоря к ремонту с заменой обмотки очищают его от грязи масла, снимают старые бандажи и, распаяв коллектор, удаляют старую обмотку, предварительно записав все данные, необходимые для ремонта.
В якорях с миканитовой корпусной изоляцией часто бывает очень трудно извлечь секции обмотки из пазов. Если секции вынуть не удается, нагревают якорь в сушильном шкафу до 120 – 150 градусов, поддерживая температуру в течение 40 – 45 минут, и после этого их извлекают.
У электрических машин постоянного тока, поступающих в ремонт, чаще всего оказывается поврежденными катушки дополнительных полюсов, намотанные прямоугольной медной шиной пламя или на ребро. Повреждается не сама медная шина катушки, а изоляция между ее витками. Ремонт катушки сводится к восстановлению междувитковой изоляции перемоткой катушки.
Обмотки якоря из круглого провода при ремонте, как правило, заменяют. Обмотки якорей машин малой мощности наматывают вручную непосредственно в пазы сердечника. Предварительно изолируют пазы, торцы сердечника и участок вала, примыкающий к сердечнику; фрезеруются пазы в коллекторе.
Согласно разметке устанавливают в шлиц коллекторной пластины провод (начало секции) и вручную заводят его в соответствующие пазы, делая необходимое число витков. Конец секции заводят в шлиц соответствующей коллекторной пластины.
Катушечные обмотки якорей электрических машин средней мощности наматывают на шаблоны. Каждую катушку наматывают отдельно. Если катушка состоит из нескольких секций, то наматывают сразу все секции.
На промышленных предприятиях ремонт обмоток якоря из прямоугольного повода, как правило, включает ремонт отдельных или замену одной или нескольких катушек, вышедших из строя.
При ремонте обмоток полюсов их, как правило, снимают с полюсов. Для этого отворачивают болты, крепящие полюса к корпусу, отнимают полюса от корпуса и снимают их с обмотки. При ремонте обмоток добавочных полюсов находят место повреждения и, если это пробой на корпус, очищают его от поврежденной изоляции и наносят новую. Если неповрежденная изоляция служила довольно долго, то необходимо ее заменить. При витковом замыкании с катушки снимают корпусную изоляцию, раздвигают витки и прокладывают между ними новую витковую изоляцию. Как правило изоляцию промазывают клеящими лаками и высушивают. Изолированную обмотку несколько раз покрывают эмалью и сушат.
Тема 3.3 . Ремонт пускорегулирующей аппаратуры
Виды и причины повреждений пускорегулирующей аппаратуры. Ремонт контактов и механических деталей контактора, пускателя, автоматического выключателя. Ремонт катушек.
Пускорегулирующая аппаратура имеет следующие виды повреждений: чрезмерный нагрев катушек пускателей, контакторов и автоматов, межвитковые замыкания и замыкания на корпус катушек; чрезмерный нагрев и износ контактов; неудовлетворительная изоляция; механические неполадки. Причина опасного перегрева катушек переменного тока – заклинивание якоря электромагнита в его разомкнутом положении и низкое напряжение питания катушек. Межвитковые замыкания могут произойти вследствие климатических воздействий на катушку, а также из-за плохой намотки катушек. Замыкание на корпус происходит в случае неплотной посадки бескаркасной катушки на железном сердечнике, а также из-за вибраций. На нагрев контактов влияет токовая нагрузка, давление, размеры и раствор контактов, условия охлаждения и окисление их поверхности и механические дефекты в контактной системе. Износ контактов зависит от силы тока, напряжения и продолжительности горения электрической дуги между контактами, частоты и продолжительности включений, качества и твердости материала. Механические неполадки в аппаратах возникают в результате образования ржавчины, механических поломок осей, пружин, подшипников и других конструктивных элементов.
Перед ремонтом осматривают все основные части контактора, чтобы установить, какие детали подлежат замене и восстановлению. При небольшом обгорании контактной поверхности ее очищают от копоти и наплывов обычным личным напильником и стеклянной бумагой. При замене контактов их изготавливают из медных цилиндрических или фасонных прутков из твердой меди марки М-1.
При ремонте контакторов придерживаются паспортных величин нажатия контактов. Отклонение от них в ту или иную сторону может привести к неустойчивой работе контактора, вызывая его перегрев и сваривание контактов.
Особенность ремонта магнитных пускателей – смена неисправных катушек и тепловых элементов. При изготовлении новой катушки необходимо сохранять ее конструкцию. Тепловые элементу пускателей, как правило, заменяют новым, заводским, т.к. их в условиях мастерской отремонтировать трудно.
У автоматических выключателей серии А и других конструктивно аналогичных выключателей повреждаются преимущественно контакты, отключающие механизм и механических пружин. В зависимости от характера повреждения ремонтируют автоматические выключатели в электроремонтном цехе или на месте их установки. Закопченные стальные омедненные пластины решетки осторожно очищают деревянной палочкой или мягкой стальной щеткой, освобождая их от слоя нагара, а затем протирают чистыми тряпками и промывают.
Технологический процесс изготовления катушек состоит из операций намотки, изолировки, пропитки, сушки и контроля катушки можно наматывать на намоточный шаблон, на каркас или непосредственно на изолированный полюс.
