Практическая работа15. Практическая работа 15 Тема Изучение способов проверки качества ремонта стальных листов шихтованных сердечников асинхронного двигателя

Название	Практическая работа 15 Тема Изучение способов проверки качества ремонта стальных листов шихтованных сердечников асинхронного двигателя
Дата	02.06.2022
Размер	301.65 Kb.
Формат файла
Имя файла	Практическая работа15.docx
Тип	Практическая работа #564856

Практическая работа № 15

Тема: Изучение способов проверки качества ремонта стальных листов шихтованных сердечников асинхронного двигателя
Цель работы: 1. Изучить методы проверки качества ремонта шихтованных сердечников.

2. Изучить способы проверки активной стали статора асинхронного двигателя;

3. Произвести проверку изоляции листов активной стали статора асинхронного двигателя
Краткие теоретические материалы по теме практической работы

Повышенный нагрев активной стали статора. Нагрев активной стали статора может возникнуть из-за перегрузки, а также от замыкания в листах шихтовки сердечника при слабой прессовке на заводе-изготовителе. При слабой прессовке сердечника происходят микроподвижка листов шихтовки с частотой перемагничивания 100 Гц, а также повышенная вибрация активной стали.

В процессе вибрации активной стали происходит истирание изоляции листов. Листы с повреждённой изоляцией контактируют между собой и в образовавшемся стальном неизолированном пакете вихревые токи нагревают сердечник. При этом может произойти расширенное замыкание по всей расточке статора или местное.

В зависимости от площади замыкания в листах может возникнуть так называемый «пожар в железе», сильно перегревающий изоляцию и приводящий к ее повреждению. Это явление опасно в крупных синхронных машинах, особенно в турбогенераторах.

Испытание стали статора

Испытание проводится при повреждениях стали, частичной или полной переклиновке пазов, частичной или полной замене обмотки статора до укладки и после заклиновки новой обмотки.

Первые испытания активной стали (если они не выполнялись по указанным ниже причинам) производятся на всех генераторах мощностью 12 МВт и более, проработавших свыше 15 лет, а затем через каждые 5-8 лет у турбогенераторов и при каждой выемке ротора – у гидрогенераторов.

У генераторов мощностью менее 12 МВт испытание проводится при полной замене обмотки и при ремонте стали, по решению главного инженера энергопредприятия, но не реже чем 1 раз в 10 лет.

Определяемый с помощью приборов инфракрасной техники или термопар наибольший перегрев зубцов (повышение температуры за время испытания относительно начальной) и наибольшая разность нагревов различных зубцов не должны превышать 25 и 15 °С.

Удельные потери в стали не должны отличаться от исходных данных, более чем на 10 %. Избавляются от такого опасного явления в активной стали следующим образом:

– крупные синхронные машины имеют измерительные средства по току и мощности (амперметры и ваттметры), поэтому уровень нагрузки легко контролируется, и меры по снижению нагрузки можно принять быстро. Нагрев обмотки и активной стали контролируется с помощью термопар, заложенных в статор для замера температуры обмотки и сердечника;

– в случае замыкания активной стали, особенно местного характера, это явление обнаруживается в работающей машине только на слух. Возникает зудящая вибрация, и ее слышно приблизительно в том месте статора, где замкнута активная сталь. Для устранения этого явления машину следует разобрать. Обычно крупные синхронные двигатели изготовляют с удлинёнными валами, что даёт возможность снять щиты и сдвинуть статор, в котором можно работать.

Затем для уплотнения стали в зубцы забивают клинья из текстолита, промазанные одним из клеящих лаков. Перед расклиновкой зубцов активную сталь тщательно продувают сухим компрессорным воздухом.

Если по какой-либо причине возникло замыкание и оплавление железа в зубцах, повреждённые участки тщательно вырубают, зачищают, между листами заливают лак воздушной сушки и листы расклинивают. Если после этого зудящая вибрация не исчезает, следует повторить расклиновку до полного исчезновения вибрации активной стали.

В высоковольтных крупных машинах проверку качества ремонта и шихтовки листов проводят индукционным способом.

В России и за рубежом широко распространён электромагнитный способ контроля состояния изоляции между листами электротехнической стали шихтованных сердечников статоров электрических машин.

Способ состоит в том, что в испытуемом сердечнике с помощью намагничивающей обмотки, намотанной вокруг этого сердечника, создают кольцевой переменный магнитный поток с низким уровнем индукции (не более 0,1 Тл). Устанавливают опорный сигнал равным сигналу индуктивного датчика-сканера, установленного на бездефектном месте расточки сердечника, после чего этим датчиком осуществляют сканирование поверхности расточки сердечника при неизменном опорном сигнале. При этом местные дефекты изоляции листов выявляют по сопоставлению сигнала датчика и опорного сигнала.

Метод основан на допущении, что при нарушении изоляции в теле сердечника образуется замкнутый контур (контур повреждения), активное сопротивление которого намного меньше индуктивного, что, в свою очередь, влечёт за собой синфазность ЭДС, индуцированной в контуре повреждения кольцевым потоком, и порождённого ею тока.

На рисунке показана часть сердечника электрической машины с датчиком для контроля изоляции шихтованных листов.

Сканирование внутренней поверхности исследуемого сердечника производится датчиком с ферромагнитным сердечником, посредине которого размещается чувствительный элемент, в данном случае – катушка. Концы сердечника в процессе проверки своими сканирующими поверхностями проходят над поверхностью сердечника (конкретно – над поверхностями соседних зубцов), принимая на себя часть потока сердечника, вследствие чего в катушке датчика наводится ЭДС.

Наличие дефекта в каком-либо месте определяется по разности фаз между ЭДС катушек сканирующего и опорного неподвижного датчиков. Опорный датчик имеет совершенно ту же конструкцию, что и сканирующий. Во время сканирования опорный датчик неподвижно располагается на каком-либо бездефектном участке рабочей поверхности сердечника. Сканирующие поверхности сканирующего датчика располагают в верхней части и в пазах зубца. Таким образом, за один проход проверяется и пазовая, и зубцовая зоны.

Если случайно датчик все же окажется на повреждённом участке (это выявится в процессе испытаний), величина разностного сигнала в данном месте является характеристикой качества изоляции листов.

Рис. Датчик для контроля изоляции листов шихтованных сердечников электрических машин:

1 – ферримагнитный сердечник датчика;

2 – сканирующие поверхности сердечника датчика;

3 – первый чувствительный элемент датчика (катушка), располагающийся между сканирующими поверхностями;

4 – зубец исследуемого сердечника;

5 – ярмо исследуемого сердечника;

6 – эквивалентный контур протекания токов в месте повреждения изоляции в пазовой зоне;

7 – эквивалентный контур протекания токов в месте повреждения изоляции в зубцовой зоне;

8 – второй чувствительный элемент, располагающийся на сканирующей поверхности сердечника

Сердечники активной стали асинхронных двигателей набираются из листов электротехнической стали, обладающей высоким электрическим сопротивлением (в результате легирования ее кремнием) и низкими потерями при перемагничивании, определяемыми узкой (с малой площадью) петлей гистерезиса.

Листы сердечников статоров асинхронных электродвигателей, работающих при частоте 50 Гц, выполняются толщиной 0,5 мм и реже 0,35 мм. Сердечники статоров электродвигателей, работающих при больших частотах, выполняются из листов стали толщиной 0,2 и 0,1 мм. Торцевые листы сердечников делают утолщенными или образуют с помощью точечной сварки двух тонких листов.

Для уменьшения потерь от вихревых токов листы стали, как правило, изолируют друг от друга лаковой пленкой, которая наносится при пропускании листов между валиками лакировальной машины с последующей сушкой. Наряду с этим применяют оксидную межлистовую изоляцию, образуемую пленкой оксида железа при нагревании листов в окислительной среде. В электродвигателях старых выпусков изоляция производилась обклейкой стальных листов тонкой бумагой.

В процессе ремонта электродвигателя после изготовления стальных листов шихтованных сердечников производят проверку изоляции, которая зависит от качества лаковой пленки и состояния поверхности листа после вырубки на прессе и снятия грата. На пластинах, подвергающихся лакировке, не должно быть большого грата или заусенцев.

Изоляция лаковых пленок в испытуемом столбике из листов активной стали считается нормальной, если ее сопротивление не меньше определенного значения, установленного опытом. Отлакированные высушенные листы устанавливают столбиком между двумя латунными пластинами 1-5, из которых одна (нижняя) изолирована от станины установки. С помощью рычага грузом листы сжимаются. Испытуемый столбик листов соединяется через пластины и зажимы с измерительной схемой. Измерения производят методом амперметра-вольтметра, определяя сопротивление столбика листов стали. После окончательной сборки сердечника производят испытания, целью которых является определение исправности сердечника в целом. При этих испытаниях проверяется отсутствие замыканий в сердечнике и вызванных этими замыканиями местных перегревов, а также оценка потерь мощности в стали сердечника. Эти испытания производят индукционным методом при вынутом роторе. В спинке статора намагничивающей обмоткой, накладываемой на сердечник статора, создается магнитная индукция В = 1 Тл. Для контроля индукции в спинке и ЭДС намагничивающей обмотки на сердечник накладывают также контрольную обмотку.

Для испытания отдельных листов набора берут 30 - 40 листов. Давление, создаваемое грузом, выбирают около 6 кг/см² (600 кПа). В качестве источника тока используют сухую батарею, аккумулятор или выпрямитель напряжением около 15 В. Если напряжение источника больше, то необходимо понизить его потенциометром до указанного рабочего значения. Для ограничения тока и предохранения амперметра от повреждений в цепь введено балластное сопротивление.

Из подсчитанного веса груза необходимо вычесть силу давления, производимого весом рычага и пластины.

Иногда бывает трудно установить причину получившегося очень низкого сопротивления: плохая лакировка листов или наличие грата и заусенцев. Для выяснения этого необходимо заложить столбик из того же количества листов, предварительно сложив их попарно таким образом, чтобы в каждой паре листов стороны, очищенные от грата, оказались обращенными навстречу друг другу. Если при измерении такого столбика сопротивление изоляции окажется высоким, то это будет означать, что лаковая пленка достаточно хорошая, а причиной низкого сопротивления столбика при нормальной сборке является наличие грата. Если подсчет площади листа при его сложной конфигурации труден, то площадь берут из паспорта электродвигателя.

При испытаниях собранного сердечника индукционным методом необходимо учесть пояснения и расчетные формулы, приводимые ниже. При этом частота переменного тока должна быть 50 Гц. Если такую частоту обеспечить невозможно, то испытание следует отложить на время снижения нагрузки в сети.

Намагничивающую и контрольную обмотки желательно выполнять проводом ПР или ПРГ (или другими проводами, изолированными пропитанной в лаке хлопчатобумажной лентой). При отсутствии провода нужного сечения можно воспользоваться обмоткой из параллельных ветвей Применение свинцовых и бронированных кабелей не допускается. Во избежание повреждения изоляции провода обмотки рекомендуется накладывать на прокладки электрокартона поверх корпуса статора.

На время испытаний корпус статора следует надежно заземлить проводом сечением не менее 50 мм².

При выборе источника питания для намагничивающей обмотки следует учитывать, что более высокое напряжение позволяет применить обмотки с большим числом витков и, следовательно, более близким к расчетному значению

Значение тока намагничивающей обмотки для создания магнитной индукции, равной 1 Тл, с необходимой точностью заранее подсчитать трудно, так какой зависит от марки и качества стали, от конструкции сердечника (от наличия стыков в разъемах статора и между сегментами пакета).

Намагничивающая обмотка присоединяется к источнику питания через отдельные предохранители и двухполюсный рубильник или автомат, которые выбирают из значений тока, потребляемого намагничивающей обмоткой.

В процессе испытаний осуществляют контроль температуры стали. Для этого в наиболее холодные и наиболее горячие зубцы, а также равномерно по расточке и длине статора устанавливают термометры или термопары.

Если через 90 мин после начала испытаний максимальный перегрев стали относительно температуры окружающего воздуха не превысит 45°С и максимальная разность температур между отдельными зубцами не превысит 25°С и при этом удельные потери не превосходят 2,5 Вт/кг для повышеннолегированной и высоколегированной сталей и 5,5 Вт/кг для слаболегированной и среднелегированной сталей, то состояние активной стали статора считается нормальным.

Место испытаний должно быть ограждено, снабжено установленными предостерегающими плакатами. В процессе испытаний следует все показания снимать с приборов не прикасаясь к ним и к статору.
Вопросы для закрепления теоретического материала к практической работе:

Из какой стали, и какой толщины изготовляют активные части электрических машин?

изготовляют из специальной электротехнической стали, обладающей более высокой магнитной проницаемостью и низкими удельными потерями энергии, чем обычные конструкционные стали. Среди магнитомягких материалов наиболее широко в электротехнической промышленности применяются электротехнические тонколистовые стали толщиной 0,35 или 0,5 мм.

В каком случае требуется полная перешихтовка активной стали?

Полную перешихтовку сердечников с переизолировкой листов активной стали производят при нарушении межлистовой изоляции, что может явиться результатом ее естественного старения при длительной эксплуатации машины или произойти из-за чрезмерного нагрева сердечника.

Чем изолируют листы активной стали?

Для изоляции применяется специальный лак или, весьма редко, тонкая бумага, а также используется оксидирование.

Каким давлением спрессовываются листы активной стали при сборке?

Для испытания отдельных листов набора берут 30 - 40 листов. Давление, создаваемое грузом, выбирают около 6 кг/см² (600 кПа). В качестве источника тока используют сухую батарею, аккумулятор или выпрямитель напряжением около 15 В. Если напряжение источника больше, то необходимо понизить его потенциометром до указанного рабочего значения.

В чем сущность испытаний активной стали индукционным методом?

Целью испытания активной стали асинхронного двигателя является проверка отсутствия замыкания между листами и вызванных этими замыканиями местных перегревов. Испытание также дает возможность оценить потери в стали, и таким образом, определить исправность всего сердечника в собранном виде.

Какие требования обязательно должны соблюдаться при проведении испытаний активной стали индукционным методом? При испытаниях собранного сердечника индукционным методом необходимо учесть пояснения и расчетные формулы, приводимые ниже. При этом частота переменного тока должна быть 50 Гц. Если такую частоту обеспечить невозможно, то испытание следует отложить на время снижения нагрузки в сети.

Чем опасны замыкания между листами шихтованного сердечника?

Замыкания при слабой прессовке вызывают нагрев активной стали статора. За счет микроподвижки листов с частотой перемагничивания (100Гц), а также повышенной вибрацией активной стали. В процессе вибрации происходит истирание листов, листы контактируют друг с другом в неизолированном месте, тем самым возникают вихревые токи и, следовательно, повышению температуры сердечника. Такое явление называется «пожар в железе» (Сильно перегревает изоляцию и приводит к повреждению).Какими методами выявляются данные замыкания?

Для того, чтобы точно определить наличие данного дефекта, прежде всего, проверяется сопротивление обмотки. Определение межвиткового замыкания. Междувитковое замыкание определяется проверкой сопротивления. Данная величина измеряется с помощью дефектоскопа или омметра. Полученные показания сравниваются с сопротивлением, присутствующим в исправной обмотке.

Как устраняются замыкания между листами шихтованного сердечника?

Для устранения этого явления машину следует разобрать. Обычно крупные синхронные двигатели изготовляют с удлинёнными валами, что даёт возможность снять щиты и сдвинуть статор, в котором можно работать. Затем для уплотнения стали в зубцы забивают клинья из текстолита, промазанные одним из клеящих лаков. Перед расклиновкой зубцов активную сталь тщательно продувают сухим компрессорным воздухом. Если по какой-либо причине возникло замыкание и оплавление железа в зубцах, повреждённые участки тщательно вырубают, зачищают, между листами заливают лак воздушной сушки и листы расклинивают. Если после этого зудящая вибрация не исчезает, следует повторить расклиновку до полного исчезновения вибрации активной стали

На чем основан электромагнитный способ контроля состояния изоляции между листами электротехнической стали шихтованных сердечников статоров электрических машин?