Ремонт электрооборудования
 Скачать 1.8 Mb.
|
|
1.2 Дефектация электрооборудования. Методы определения неисправностей Дефектация – это определение неисправностей машины в про- цессе эксплуатации или ремонта. Различают две стадии – дефектация машины в сборе и после ее разборки. 13 Дефектация машины или аппарата – одна из наиболее ответст- венных операций, так как невыявленные неисправности могут при- вести к разрушению машины в эксплуатации, аварии и увеличению продолжительности и стоимости работ при повторном ремонте. Электрооборудование характеризуется наличием двух частей – электрической и механической. При дефектации механической части электрооборудования проверяют состояние крепежных деталей, убе- ждаются в отсутствии трещин в той или иной части, определяют из- носы и сравнивают с допустимыми по нормам, измеряют воздушные зазоры и сверяют с табличными значениями и т.д. Все обнаруженные отклонения от норм фиксируют и заносят в ведомость дефектов или ремонтную карту, формы которых на раз- личных заводах разные, однако содержание практически одинаково. Неисправности в электрической части машины или аппарата скрыты от глаз человека, поэтому их обнаружить труднее. Число воз- можных неисправностей в электрической части ограничено тремя: обрыв электрической цепи; замыкание отдельных цепей между собой или замыкание цепи (цепей) на корпус; замыкание между собой части витков обмотки (так называемое междувитковое или витковое замыкание). Эти неисправности можно определить при помощи следующих четырех методов: контрольной лампы или сопротивления (омметра); симметрии токов или напряжений; милливольтметра; электромагнита. Рассмотрим определение неисправностей в собранной машине или аппарате. Обрыв в обмотке без параллельных цепей можно определить при помощи контрольной лампы. Если в обмотке две или несколько параллельных ветвей, обрыв определяют омметром или амперметром и вольтметром. Полученное значение сопротивления обмотки (на- пример, обмотки якоря машины постоянного тока) сравнивают с рас- четным или паспортным его значением, после чего делают заключе- ние о целости отдельных ветвей обмотки. Обрывы в многофазных машинах и аппаратах, не имеющих параллельных ветвей, могут быть определены методом симметрии токов или напряжений, но этот ме- тод более сложен по сравнению с предыдущим. 14 Несколько сложнее определить обрыв в стержнях короткозамк- нутых роторов асинхронных электродвигателей. В этом случае при- бегают к методу симметрии токов. Опыт по определению обрывов в стержнях заключается в сле- дующем. Ротор электродвигателя затормаживают и к статору его подводят с напряжением, пониженным в 5–6 раз по сравнению с но- минальным. В каждую из фаз обмотки статора включают амперметр. При исправных обмотках статора и ротора показания всех трех ам- перметров одинаковы и не зависят от положения ротора. При обрыве стержней в роторе показания приборов различны, чаще всего два ам- перметра показывают одинаковые токи, а третий – меньший ток. При медленном вращении ротора от руки показания приборов изменяют- ся, пониженное значение тока будет следовать за поворотом ротора и переходит из одной фазы в другую, затем в третью и т.д. Объясняется это тем, что при повороте ротора поврежденные стержни переходят из зоны одной фазы в зону другой. Заторможен- ный асинхронный электродвигатель подобен трансформатору в ре- жиме короткого замыкания. Обрыв стержня равносилен переводу зо- ны повреждения из режима короткого замыкания в режим нагрузки, что и ведет к уменьшению тока в обмотке статора в той ее части, ко- торая взаимодействует с поврежденным стержнем. При обрыве нескольких стержней ротора показания всех ампер- метров могут быть различны, но они так же, как было сказано выше, будут циклически меняться и следовать один за другим (переходя по фазам обмотки статора) при медленном вращении ротора. Различные показания амперметров, не зависящие от поворота ротора, указывают на повреждения или дефекты обмотки статора, но не ротора. Место обрыва в обмотках роторов короткозамкнутых электро- двигателей определяют при помощи электромагнита. Ротор, установ- ленный на электромагнит, покрывают листом бумаги, на который на- сыпают стальные опилки. При включении электромагнита опилки располагаются вдоль целых стержней и отсутствуют в зоне обрыва. Обрывы в обмотках якорей машин постоянного тока определя- ют при помощи омметра (милливольтметра). Замыкание отдельных электрических цепей электрооборудова- ния на корпус или между собой определяют при помощи контроль- ной лампы. Часто в этом случае используют мегомметры. Последним следует отдать предпочтение, так как ими легко определить замыка- 15 ние с относительно большим сопротивлением в месте контакта цепей между собой или с корпусом. Замыкание между секциями, лежащими в разных слоях пазов якоря, а также замыкание секций на корпус определяют при помощи омметра (милливольтметра). Витковое замыкание в многофазных электромашинах и аппара- тах определяют методом симметрии токов и напряжений или специ- альными приборами, например типа ЕЛ-1. Так, витковые замыкания в обмотках трехфазных электродвига- телей определяют на холостом ходу их работы при помощи метода симметрии токов (показания всех трех амперметров, включенных в каждую фазу обмотки статора, при отсутствии витковых замыканий должны быть одинаковыми), а витковые замыкания в обмотках ста- торов синхронных генераторов определяют на холостом ходу при помощи метода симметрии напряжений (показания всех трех вольт- метров, включенных на зажимы обмотки статора, должны быть оди- наковы). Витковые замыкания в обмотках однофазных электромашин и трансформаторов определяют омметром или амперметром. При опре- делении витковых замыканий в катушках возбуждения машин посто- янного тока целесообразно для повышения чувствительности испы- тания использовать не постоянный, а переменный ток пониженного напряжения, выбрав соответствующие приборы (амперметр и вольт- метр). Следует обратить внимание на то, что витковое замыкание в об- мотках электрооборудования, работающего на переменном токе, со- провождается резким увеличением тока в поврежденной обмотке, что, в свою очередь, приводит к очень быстрому нагреву обмотки до недопустимых пределов, обмотка начинает дымить, обугливается и сгорает. Место витковых замыканий в обмотках статоров электрических машин переменного тока определяется при помощи электромагнита. Место витковых замыканий в обмотках якорей машин постоянного тока определяют омметром (милливольтметром). Обычно поврежденные катушки трансформаторов не дефекти- руют, но если это необходимо, может быть использован метод элек- тромагнита. Подробно дефектация машин постоянного и переменно- го тока и трансформаторов при ремонте описаны в практикуме по монтажу, эксплуатации и ремонту электрооборудования (модуль 2). 16 1.2.1 Разборка электрических машин. Удаление старой обмотки Разборка электрических машин на составные части не представ- ляет затруднений. Необходимо только максимально механизировать выполнение отдельных операций, применяя электро- или гидрогайко- верты, съемники, тали и т.п., а также соблюдать осторожность при выемке роторов крупных машин, чтобы не повредить ротором железо пакетов статора или его обмотку. Наиболее трудоемкая операция при разборке – удаление старой обмотки. Это делают следующими методами: механическим, термо- механическим, термохимическим, химическим и электромагнитным. Сущность механического метода заключается в том, что корпус электрической машины с пакетами стали статора и обмоткой уста- навливают на токарный или фрезерный станок и резцом или фрезой обрезают елку из лобовых частей обмотки. Затем при помощи элек- тро- или гидропривода удаляют (вытягивают) из пазов оставшуюся часть обмотки (крюком за оставшуюся лобовую часть ее). Однако при таком удалении обмотки в пазах есть остатки изоляции, и требу- ются дополнительные затраты на их удаление. При термомеханическом методе удаления старой обмотки элек- трическую машину со срезанной лобовой частью обмотки помещают в обжиговую печь при температуре 300–350 °С и выдерживают там несколько часов. После того оставшаяся часть обмотки легко удаля- ется. Часто машину помещают в печь со всей обмоткой (ни одна из лобовых частей обмотки не срезана), но в этом случае после обжига обмотку из пазов удаляют только вручную. Равномерное тепловое поле в обжиговой печи создать трудно. Нередко в печи происходит возгорание изоляции обмоток, приводя- щее к резкому увеличению температуры в печи, особенно в некото- рых ее зонах. При повышении температуры выше допустимой могут покоробиться корпуса машин, особенно это относится к алюминие- вым корпусам. Поэтому машины с алюминиевыми корпусами обжи- гать не рекомендуется. Некоторые предприятия исследуют распреде- ление температур внутри печи при ее работе и определяют зоны, в которых можно расположить электрические машины с алюминиевы- ми корпусами. При обжиге в печи происходит отжиг листов стали статора, за- метно уменьшаются удельные потери в стали и повышается КПД машины. Но при этом выгорают лаковые пленки между пакетом ста- 17 ли и корпусом и между отдельными листами стали. Последнее при- водит к тому, что после 2–3 обжигов нарушается тугая посадка между пакетом и корпусом, пакет начинает проворачиваться в корпусе ма- шины, ослабляется прессовка пакета. Поэтому прогрессивным можно признать обжиг изоляции обмоток машин в расплавах солей (каусти- ка или щелочи). Обжиг в расплавах солей проводят при температуре 300 °С (573 К) при алюминиевых корпусах и 480 °С (753 К) при чугунных в течение нескольких минут. Полное отсутствие доступа воздуха к объекту об- жига, а также возможность регулирования температуры в необходи- мых пределах позволяют применять этот способ обжига и для машин с алюминиевыми корпусами. Коробление последних исключается полностью. При термохимическом методе удаления обмотки электрическую машину, подготовленную к обжигу (одна из лобовых частей обмотки срезана), опускают в емкость с раствором каустической соды и щело- чи. Машина находится в растворе при температуре 80–100 °С (8÷10) ч, после чего ее обмотку можно легко удалить из пазов пакета стато- ра. При таком методе никакого коробления корпусов произойти не может. Этот способ особенно оправдывает себя при масляно- битумной изоляции обмоток. При химическом методе электрическую машину с обмоткой по- мещают в емкость с моющей жидкостью типа МЖ-70. Эта жидкость летучая и токсичная, поэтому, работая с ней, необходимо соблюдать правила техники безопасности. Технология удаления обмоток такова: загрузка емкости ремонтируемыми машинами; герметизация емко- сти; заполнение ее жидкостью; процесс реакции, на который обычно расходуется ночное нерабочее время; удаление жидкости; продувка емкости, освобожденной от жидкости, чистым воздухом; разгермети- зация и открытие емкости; выемка электрических машин и удаление обмотки из пазов статора. Электромагнитный метод заключается в следующем. Изготав- ливают однофазный трансформатор со съемным якорем и с одним съемным, точнее сказать, заменяемым стержнем. На незаменяемый стержень наматывают намагничивающую обмотку на напряжение се- ти. На второй съемный стержень надевают один или несколько стато- ров двигателей, изоляцию обмоток которых необходимо обжечь. Диаметр заменяемого стержня подбирают таким образом, чтобы по- лучить наименьший (порядка 5 мм) зазор между расточкой статора и 18 стержнем. Метод удобен тем, что при нем можно регулировать тем- пературу нагрева статора путем изменения подводимого к намагни- чивающей обмотке напряжения или переключения числа ее витков. При этом методе можно обжигать машины как с чугунными, так и с алюминиевыми корпусами. 1.2.2 Ремонт обмоток, сушка и пропитка По конструктивному исполнению обмотки электрических ма- шин делятся на три вида: концентрические, всыпные и шаблонные. Последние, в свою очередь, подразделяются на обмотки с непрерыв- ной компаудированной изоляцией и гильзой. Их применяют в круп- ных машинах с напряжением 3,6 кВ и выше, поэтому в данной работе они не рассматриваются. Практически ремонт обмоток заключается в удалении старой и выполнении новой обмотки, имеющей те же или улучшенные данные пазовой изоляции и обмоточного провода. Концентрическая обмотка наиболее устаревшая, трудоемкая и находит применение только в электрических машинах с закрытыми пазами. Изготовление этой обмотки состоит из следующих основных операций: изготовление при помощи шаблонов пазовых изоляцион- ных гильз, материал для которых выбирают в зависимости от напря- жения машины и класса ее нагревостойкости; закладка гильз в пазы; заполнение гильз металлическими или деревянными шпильками по размерам изолированного обмоточного провода; выбор схемы намот- ки, при которой получаются наименьшие напряжения между рядом лежащими проводниками в пазу машины; подготовка провода к на- мотке катушек, заключающаяся в удалении изоляции на концах под- готовленного к намотке катушки провода и парафинирование его для облегчения протаскивания в пазах; намотка двумя обмотчиками наи- меньшей по размерам катушки с применением специальных шабло- нов для формирования лобовых частей катушки; намотка остальных катушек, их соединение и изолирование. При изготовлении всыпных обмоток сначала заготавливают и укладывают в пазы изоляционные пазовые коробочки. При этом сле- дует иметь в виду, что в машинах старых серий пазовые коробочки состоят из двух слоев электрокартона и одного слоя лакоткани. На смену им пришли пазовые коробочки, состоящие из пленкоэлектро- картона, а в настоящее время в малых машинах новых серий исполь- 19 зуется только один тонкий слой изоляционной пленки. В этих усло- виях использование новых материалов, в том числе и обмоточных проводов, при ремонте электрических машин старых серий значи- тельно увеличивает их надежность и при необходимости может со- провождаться заметным увеличением мощности машины. Наоборот, при ремонте машин новых серий необходимо использовать только соответствующие качественные материалы и обмоточные провода, иначе ремонт машины приведет к снижению ее надежности, ухудше- нию технико-экономических показателей и резкому снижению ее мощности. Кроме того, необходимо учитывать узкую специализацию и механизацию работ на электромашиностроительных заводах и бо- лее низкий уровень технологии работ на ремонтных предприятиях, что также сказывается на качестве работ, коэффициенте заполнения паза машины и ее надежности. Следующей операцией по выполне- нию обмотки является намотка на специальные, регулируемые по размерам шаблоны катушек. Далее следует укладка катушек в пазы, установка клиньев, в качестве которых в малых по мощности маши- нах новых серий могут быть также использованы пленка, соединение и бандажирование обмотки изоляционными шнурами или чулками с установкой изоляционных межфазовых прокладок на лобовых частях обмотки. Если необходимо соединить отдельные катушки, их изоли- руют линоксиновыми, полихлорвиниловыми или стеклолаковыми трубками. Соединения между катушками могут быть выполнены или пай- кой (соединяемые концы обcлуживают, скручивают и опускают в ванну с расплавленным припоем), или контактной сваркой при по- мощи ручных клещей с графитовым электродом. Сушку обмоток электрических машин, предшествующую про- питке и после нее, проводят в сушильных печах (конвективный спо- соб), потерями в стали статора или ротора (индукционный способ), потерями в обмотках (токовый способ) и инфракрасным облучением (радиационный способ). Обычно электромагнитные предприятия имеют вакуумные или атмосферные сушильные печи, объем которых определяется из рас- чета 0,02–0,04 м3/кВт мощности машин, для которых печь предна- значена. Нагреватель может быть электрическим, в том числе и лам- повым, паровым или газовым. Мощность нагревателя определяется из расчета примерно 5 кВт на 1 м3 объема печи. В печи должна обес- печиваться рациональная циркуляция воздуха. Таким образом, мощ- 20 ность сушки тем больше, чем больше число и мощность подвергаю- щихся сушке машин. Продолжительность сушки колеблется от не- скольких часов (6–8) для малых машин и до нескольких десятков ча- сов (70–100) для больших машин. Сушка машин индукционным способом требует намагничиваю- щей обмотки. Этот способ удобен для сушки крупных машин, кото- рые лучше сушить на местах установки или ремонта, а не в сушиль- ной печи. Этот способ экономичнее предыдущего как по затратам мощности, так и по продолжительности сушки. Сушка токовым способом еще более выгодна. Продолжитель- ность сушки сокращается по сравнению с сушкой в печах в 5–6 раз, а расход электроэнергии сокращается в 4 и более раз. Недостатком это- го способа является необходимость иметь регулируемый источник питания нестандартного напряжения. При этом схемы соединения обмоток могут быть различными. Температура сушки и ее режим за- висят от класса нагревостойкости изоляции и марки пропиточного лака. Об окончании сушки можно судить по установившемуся сопро- тивлению высушиваемой изоляции (при данной неизменной темпера- туре). Наиболее распространенный способ пропитки – погружение по- догретой до 60–70 °С обмотки в лак примерно той же температуры. Число пропиток зависит от назначения машины, в сельскохозяйст- венном производстве рекомендуется проводить до трех пропиток. Продолжительность пропиток составляет 15–30 мин первой и 12– 15 мин последней. После вакуумной сушки для особо ответственных машин можно применять пропитку под давлением. Но для обеспечения первого и второго процессов требуется относительно сложное оборудование. 1.3 Электромеханический ремонт К электромеханическим работам относятся: ремонт корпусов машин, подшипниковых щитов, валов, подшипниковых узлов, актив- ного железа статора или ротора, коллекторов, контактных колец, ще- точных аппаратов и короткозамкнутых механизмов, полюсов, бе- личьих клеток и выводных коробок. Кроме того, к этим работам от- носятся бандажирование роторов и якорей и их балансировка. В условиях крупных электроремонтных предприятий железо статора и ротора, полюса и беличьи клетки роторов обычно не ремон- |