Ремонт электрооборудования
 Скачать 1.8 Mb.
|
|
1.3.1 Ремонт корпусов и подшипниковых щитов Как правило, заключается в устранении изломов, трещин и вы- полняется при помощи сварки. Этот ремонт сводится к заварке тре- щин и восстановлению посадочных мест. Три способа сварки: 1. При трещине более 5 мм температура детали =18–22 °С. Для этого применяем медный электрод с обмазкой ООМ-5 или жидким стеклом. Наплавленную медь посыпают бурой и в процессе наложе- ния шва проковывают. 2. Вдоль трещины делают отверстия диаметром 3–5 мм в шахмат- ном порядке, затем в эти отверстия вставляют шпильки и сваривают их. 3. Деталь помещают в опоке с песком, нагревают до t=700–800 °C (в печи или на кузнечном горне). Затем заваривают газовой сваркой, и после этого деталь медленно остывает (24 часа) – это очень хоро- ший способ ремонта корпусов. Посадочное место подшипников изнашивается, и за счет расточ- ки можно установить переходное кольцо, толщина стенки которого должна быть не более 1,5–2 мм. 1.3.2 Ремонт валов, замена подшипников качения Износ шейки валов наплавляют, а трещины в валах заваривают, если они распространенны не более чем на 10 % диаметра вала. И за- нимают не более 10 % окружности вала (поперечные трещины). При необходимости изготавливают новый вал из стали марки СТ-45. Подшипники качения при их износах обычно заменяют. Если нет необходимых подшипников типоразмеров, можно применить подшипники с другими размерами, но при этом новый подшипник должен по своей грузоподъемности соответствовать заменяемому. При этом используют внутренние или наружные вспомогательные (ремонтные) втулки, посадка (сопряжение) которых осуществляется запрессовкой (с натягом), а также применяются вспомогательные упорные кольца под наружное кольцо подшипника. Роликовые подшипники могут быть заменены шариковыми в случаях, если при работе машин не наблюдаются значительные осе- 22 вые усилия (разбег вала механизма не превышает разбега электродви- гателя). Шарикоподшипники имеют напряженную посадку на вал, по- этому перед посадкой на вал их прогревают в трансформаторном масле до температуры 80–90 °С. 1.3.3 Ремонт активной стали статора При пробое на корпус или между фазами активная сталь может быть оплавлена. После снятия старой обмотки удаляют наплавлен- ный металл, а иногда вырубают часть зубца. Вместо удаленной части зубца ставят протез из твердого изоляционного материала. Ремонт коллектора можно проводить с разборкой и без нее. Ре- монт без разборки заключается в обточке (на токарном станке или в собственных подшипниках), продораживании, шлифовании и поли- ровании. Продораживание коллектора (при помощи фрезы на станке, ножовочного полотна или специального скребка) выполняют при ка- ждом ремонте коллектора, если даже не делали его проточку. При ремонте или замене изоляции между коллекторными пла- стинами следует стремиться не разбирать коллектор полностью, а пользоваться разъемным хомутом, что значительно сокращает затра- ты труда на разборку и особенно на сборку коллектора. У низко- вольтных машин новые манжеты модно формировать непосредствен- но при сборке коллектора без применения специальных пресс-форм. Отремонтированный полностью собранный коллектор прогре- вают в печи до температуры 150–160 °С, испытывают на станке на механическую прочность при частоте вращения в 1,5 раза выше но- минальной и проверяют на отсутствие замыканий между пластинами и между пластинами и втулкой. Контактные кольца ремонтируют, если их толщина в радиаль- ном направлении достигает 8–10 мм (менее 50 % первоначальной). Конструкция узла с контактными кольцами может быть самой разно- образной: разрезная втулка; изоляция из электрокартона, гибкого ми- канита и кольца; неразрезная втулка; разрезная гильза из листовой стали; изоляция из электрокартона и кольца; неразрезная втулка с изолирующими фигурными кольцами, между которыми располага- ются кольца машины; неразрезная втулка; изоляция из микафолия или миканита и кольца. Все конструкции узлов контактных колец, кроме последнего, собирают с натягом в холодном состоянии. 23 Контактные кольца проверяют на отсутствие замыканий между ними и корпусом и биение (радиальное биение не должно быть более 0,1 мм при частоте вращения до 1000 об/мин и 0,05 мм – при боль- шей, а осевое биение не должно превышать 3–5 % толщины кольца). Ремонт щеточных аппаратов (траверса с пальцами, щеткодержа- тели с пружинами и обоймами и щетки) чаще всего заключается в восстановлении изоляции пальцев щеткодержателей, надежного кон- такта между жгутами и щеткой, регулировке пружин щеткодержате- ля, установке и регулировке щеток при работе. Изоляцией щеткодер- жателей являются гетинаксовые торцевые шайбы, бакелизированная бумага на шейке пальца толщиной согласно технологической карте ремонта. Выбор щеток зависит от назначения машины и особенностей ее работы. Рекомендуется в возбудителях машины переменного тока ус- танавливать электрографитовые щетки (ЭГ), допускающие плотность тока 9–12 А/см 2 и линейную скорость вращения 40–45 м/с; в крано- вых двигателях – угольно-графитовые (Т и УГ) с параметрами 6 А/см 2 и 10 м/с и электрографитовые; в низковольтных генераторах (до 20 В) – электрографитовые и медно-графитовые (М и МГ) с пара- метрами 14–20 А/см 2 и 15–25 м/с; в автомобильных электромашинах – медно-графитовые; в машинах с контактными кольцами – графито- вые (Г), электрографитовые и медно-графитовые. Нажатие щеток рекомендуется в пределах от 1500 до 2000 Па. Ремонт короткозамыкающего механизма заключается в восста- новлении изношенных боковых ребер короткозамыкающего кольца, пальцев вилки и пружинных контактов путем сварки и наплавки или же замены изношенной детали новой. Для бандажирования обмоток статоров машин относительно не- большой мощности используют чулки или киперную ленту. Лобовые части обмоток различных катушек и фаз скрепляют бандажом в еди- ный целый узел, который после пропитки и сушки становится моно- литным. Это обеспечивает необходимую механическую прочность обмотки при пусках и резких перегрузках машины. В крупных маши- нах применяют так называемые бандажные кольца, их располагают поверх внешних лобовых частей катушек машины. Каждую катушку киперной лентой привязывают к кольцу. Особую роль играет бандажирование обмоток роторов и якорей машин, которые испытывают не только электродинамические нагруз- ки во время работы машины, но и центробежные усилия. Роторы и 24 якори бандажируют на токарных или специальных бандажных стан- ках, снабженных устройствами для натяжения стальной луженой бандажной проволоки. Между обмоткой и проволокой укладывают слой изоляции из миканита или электрокартона. При диаметре проволоки от 0,6 до 2 мм натяжения проволоки должна составлять от 200 до 2000 Н, чис- ло витков бандажа рассчитывают на центробежные усилия, которые не должны превышать 400 Н на 1 мм 2 сечения проволоки. Бандажи пропаивают по всей окружности для превращения их в сплошное кольцо. Балансировку машин (совмещение центра тяжести ротора или якоря с осью вращения) выполняют с полностью собранным ротором (якорем). Балансировка делится на статическую и динамическую. Первой подвергают все машины, второй – машины с частотой враще- ния свыше 1000 об/мин, а также машины с удлиненными роторами. Динамической балансировке предшествует статическая. Статическую балансировку выполняют на двух узких шлифованных линейках, уложенных строго горизонтально на массивных опорах. Динамиче- скую балансировку выполняют на специальных балансировочных станках или отдельно расположенных подшипниковых опорах, смон- тированных на упругих (резиновых) прокладках или же в собствен- ных подшипниках. В последнем случае места расположения баланси- ровочных грузов и их массу определяют методом проб, например ме- тодом трех точек. 1.4 Послеремонтные испытания Системой планово-предупредительных ремонтов и обслужива- ния электрооборудования предусматриваются следующие виды ис- пытаний. 1. Профилактические, проводящиеся в период эксплуатации электрооборудования по графику планово-предупредительного ре- монта электрооборудования (ППРЭ) с.-х. Их объем и периодичность установлены местными инструкциями в зависимости от условий и режимов работы электрооборудования. 2. Браковочные испытания или дефектация электрооборудова- ния перед ремонтом. Они подробно описаны выше. 3. Пооперационные испытания в процессе ремонта (межопера- ционный контроль – МОК). 25 4. Контрольные испытания. Этим испытаниям подвергают лю- бое электрооборудование, которое побывало в ремонте, независимо от объема ремонта. Цель контрольных испытаний – установить соот- ветствие выпускаемого после ремонта электрооборудования паспорт- ным данным, техническим условиям на ремонт, стандартам и т.д. Это основной вид испытаний электрооборудования. 5. Приемо-сдаточные испытания, которые проводят при приеме крупного электрооборудования в эксплуатацию после его монтажа или ремонта на месте установки. 6. Типовые, или специальные, испытания. Их проводят для элек- трооборудования, которое при ремонте подвергалось переделке или реконструкции с изменением обмоточных данных. 1.4.1 Контрольные испытания При изготовлении и ремонте электрооборудования основными являются контрольные и типовые испытания. Контрольным испыта- ниям подвергают каждое изделие. В объем контрольных испытаний электрооборудования входят следующие операции: - измерение сопротивления изоляции обмоток от корпуса и ме- жду обмотками; - измерение омического сопротивления обмоток постоянным то- ком; - испытание главной изоляции обмоток повышенным напряжением; - проведение опыта холостого хода; - испытание витковой изоляции обмоток; - проведение опытов короткого замыкания; - испытание электрической прочности изоляции обмоток; - измерение воздушного зазора (если возможно). Перечисленные операции обязательны в объеме контрольных испытаний как электрических машин, так и трансформаторов. Кроме того, в объем контрольных испытаний электрических машин входит измерение воздушного зазора между статором и ротором (если это возможно). При контрольных испытаниях электрических машин их обкаты- вают – проверяют температуру нагрева подшипников и состояние ко- роткозамыкающего механизма. 26 При контрольных испытаниях асинхронных электродвигателей с фазным ротором определяют также коэффициент трансформации (опыт на трансформацию). При замене обмоток якоря, ротора или бандажей электрических машин последние подвергают испытанию на повышенной (на 20% по сравнению с номинальной) частоте вращения. Для машин постоянного тока в объем контрольных испытаний включают проверку и наладку коммутации. Контрольные испытания электрических машин и трансформато- ров после ремонта подробно описаны в практикуме по монтажу, экс- плуатации и ремонту электрооборудования. 1.4.2 Типовые испытания В объем типовых испытаний входят все операции контрольных испытаний и дополнительно – обязательная проверка электрообору- дования (электрических машин и трансформаторов) на нагревание при номинальной нагрузке и при необходимости определение техни- ко-экономических и каталожных показателей: КПД, cosφ, скольже- ния, пускового, минимального и максимального моментов, поведения электрооборудования при нагрузке и т.д. Обратим особое внимание на проверку электрооборудования при номинальной нагрузке. Наиболее простое испытание на нагрев электрооборудования – это его прямое нагружение номинальной нагрузкой. Для генераторов постоянного и переменного тока и трансформаторов такой нагрузкой могут быть различные сопротивления (реостаты). Для электродвига- телей, как правило, для этих целей необходимо иметь генератор, ко- торый, как и в первом случае, будет работать на соответствующие сопротивления. Измерение сопротивления изоляции обмоток от корпуса и отно- сительно друг друга. Сопротивление определяют мегомметром при напряжении 500, 1000 и 2500 В, если оно не более испытательного напряжения. За R из берут то значение, которое установится за время 60 с. Для асинхронных двигателей сопротивление изоляции больше 0,5 М Ом (относительно обмоток и корпуса). Если температура лобовой части не отличается от температуры окружающей среды на ±3 °С, сопротивление обмоток измеряется лю- 27 бым методом, затем сопротивление обмоток приводят к условной температуре (15 °С). Сопротивление обмоток не должно превышать сопротивления, указанного в паспорте, на 4 %. Сопротивление фазы трехфазного двигателя – на 2 %. Проведение опыта холостого хода. При этом измеряем ток холо- стого хода. При контрольных испытаниях электрических обмоток опыт холостого хода ограничен измерением необходимых величин (U, I, и P) только при одном Uн и fн тока питания. Опыт холостого хода асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором проводят при вращающем роторе. При включении ваттметра в цепь статора измеряем ΔPст, ΔPобм. ст. при Iхх = (0,6–0,2) Iн и механические по- тери на трение в подшипниках. Контрольные вопросы 1. Каковы требования к двигателям, принимаемым в ремонт? 2. Какие повреждения электрических машин относят к механи- ческим, а какие к электрическим? 3. Какие неисправности определяют в процессе внешнего ос- мотра ЭД? 4. Предремонтные испытания. 5. Нормы испытательного напряжения. 6. Дефектация разобранного двигателя. 7. Как определить обрыв стержней ротора? 8. Как обнаружить витковые замыкания? 9. В каких случаях подшипники качения подлежат замене? 10. Методы определения неисправностей. 11. Методы удаления старой обмотки. 12. Какие виды обмоток применяются в электродвигателях? 13. Как осуществляют сушку обмоток электрических машин? 14. Как осуществляется пропитка обмоток ЭД? 15. Какие проводят послеремонтные испытания ЭД? 16. Что входит в объем контрольных испытаний? 17. Что входит в объем типовых испытаний? 18. Какие показатели, полученные в результате опыта коротко- го замыкания, необходимо пересчитать? 28 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ К МОДУЛЮ 1 Лабораторная работа № 1 Фазировка концов статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором Цель работы. Научиться определять (фазировать) начала и кон- цы соответствующих обмоток статора трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Задание к работе 1. Изучить устройство асинхронного электродвигателя с корот- козамкнутым ротором (АДКР). 2. Освоить принцип работы электродвигателя. 3. Изучить методы фазировки обмоток статора. 4. Произвести маркировку обмоток статора АДКР. 5. Осуществить пуск АДКР по схеме соединения обмоток стато- ра «звездой». 6. Оформить отчет по лабораторной работе. Общие сведения Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором состоит из неподвижного статора, вращающегося ротора и подшип- никовых щитов. Статор состоит из станины, сердечника и обмотки. Станину изготавливают из стали, чугуна или алюминия. Сердечник статора набирают из штампованных листов электротехнической ста- ли (толщиной 0,35 или 0,5 мм), изолированных лаком. На внутренней поверхности сердечника выштампованы пазы для укладки статорной обмотки. Статор отделен от ротора воздушным зазором. Ротор асинхрон- ного электродвигателя состоит из вала, сердечника и обмотки. Сер- дечник ротора набирают из штампованных листов электротехниче- ской стали. На внешней поверхности ротора имеются пазы для об- мотки. По виду обмотки на роторе различают короткозамкнутые и фазные асинхронные электродвигатели. Принцип работы асинхронного электродвигателя. Работа асин- хронного электродвигателя основана на явлении взаимодействия ин- 29 дуктивного тока ротора с магнитным полем статора. При подключе- нии трехфазного электродвигателя в сеть по его фазам протекают то- ки, образующие вращающееся магнитное поле, скорость вращения которого (об/мин) , / 60 n i p f (1) где f – частота тока, Гц; ρ – число полюсов обмотки статора. Промышленная частота переменного тока равна 50 периодам в 1 секунду (50 Гц). Следовательно, частота вращения вала электродви- гателя зависит от числа пар полюсов (2р = 2, 4, 6, 8 и т.д.), и на осно- вании формулы (1) n = 3000, 1500, 750, 600 об/мин и т.д. Скорость ротора асинхронного электродвигателя в принципе не может достичь синхронной скорости. Если допустить, что скорость ротора и магнитного поля равны, то в таком случае обмотка ротора не будет пересекаться магнитным полем, поэтому не возникает ЭДС, ток ротора и момент электродвигателя будут равны нулю. Ротор умень- шит свою скорость, его обмотка будет пересекаться магнитным по- лем и вновь возникнет момент электродвигателя. Скорость ротора асинхронной машины называют асинхронной скоростью, т.е. скоростью, не равной синхронной скорости. Если ско- рость ротора n, то роторная обмотка пересекается магнитным полем со скоростью (n 0 n). Отношение скорости пересечения ротора с маг- нитным полем к асинхронной скорости называется скольжением ма- шины 0 0 S n / n n (2) Маркировка обмоток статора асинхронного электродвигателя. Выводы обмоток асинхронного электродвигателя с коротко- замкнутым ротором маркируются общепринятым методом. Условные начала по устаревшему обозначению C1, C2, С3, а соответствующие им концы – С4, С5, С6. По новому обозначению начало первой обмот- ки принято обозначать U1 (С1), начало второй – VI (С2), третьей –W1 (С3); конец первой обмотки – U2 (С4), конец второй – V2 (С5), треть- ей – W2 (С6). При включении асинхронного электродвигателя с короткозамк- нутым ротором в сеть нужно знать схему электродвигателя (обычно 30 шесть концов от трѐх фаз), это позволяет включать электродвигатель на два разных линейных напряжения. Какая выбирается схема соеди- нений, «звездой» или «треугольником», зависит от номинального на- пряжения сети и напряжения фаз электродвигателя. Схему соединения выбирают такую, чтобы на статорную обмотку приходилось номи- нальное напряжение. Напряжение на фазе двигателя по схеме «звезда» в 1,73 раза меньше, чем напряжение сети. Так, электродвигатель с на- пряжением 220/380 В по схеме «треугольник» – в сеть напряжением 220 В. Если выводы фаз имеют обозначение, то соединения по схеме «звезда» или «треугольник» не представляют трудности. Чтобы фазы соединить «звездой», нужно U2, V2, W2 соединить в одну точку, а к началам фаз U1, V1, W1 подвести напряжение сети (рис. 1). Рис. 1. Схема включения обмоток электродвигателя: а – в «звезду»; б – в «треугольник»; в – исполнение схем в коробке выводов Для соединения фаз обмотки двигателя в «треугольник» нужно конец одной фазы соединить с началом другой (например, U2–V1, V2–Wl, W2–U1). К этим точкам (вершинам) необходимо подвести напряжение сети. Труднее это сделать по схемам соединения фазных обмоток при отсутствии маркировки выводных концов. В случае, ко- гда концы не промаркированы, необходимо профазировать обмотки статора в следующем порядке. Сначала определяют пары проводов, принадлежащих одной и той же фазе (рис. 2). Каждую пару выводов, принадлежащих отдельным фазным об- моткам, помечают. После этого определяют начало и концы обмоток, 31 пользуясь одним из трех известных методов: трансформации, подбо- ра концов, открытого треугольника. Рис. 2. Определение выводов каждой из фаз при помощи контрольной лампы Метод трансформации. Этот метод заключается в том, что в одной из фазных обмоток включают контрольную лампу, а две дру- гих соединяют последовательно и включают в сеть 220 В. Когда ко- нец одной из фаз окажется соединѐнным с началом другой, их общий магнитный поток будет направлен перпендикулярно плоскости об- мотки третьей фазы и наведѐт в ней ЭДС, вызывающую свечение контрольной лампы. Когда же в общей точке соединенных фаз ока- жутся два конца или два начала (рис. 3), суммарный магнитный поток обмоток, направленный теперь вдоль плоскости третьей фазы, не на- ведет в ней ЭДС, что подтверждается отсутствием свечения лампы или нулевым показанием вольтметра. В этом случае надо поменять местами выводы одной из фаз и включить схему снова. Если зафик- сировали наличие напряжения в третьей обмотке, то помечают концы и начала двух соединѐнных последовательно обмоток (при этом со- вершенно безразлично, какой из встретившихся выводов обозначать началом, а какой – концом) (рис. 3, в). 32 Рис. 3. Определение условных начал и концов обмоток методом трансформации Методом подбора концов пользуются при определении начал и концов у электродвигателей мощностью до 5 кВт. По одному из вы- водов от каждой обмотки соединяют в общую точку, а другие выводы включают в сеть. Если в общей точке оказались все три начала или конца, то электродвигатель будет работать нормально. Тогда выводы, подведѐнные к сети, помечают как концы, а выводы, объединѐнные в общую точку, как начало. Если в общей точке оказались, например, два начала и один конец (рис. 4, а), то электродвигатель сильно гудит, ротор его не сразу трогается с места и плохо вращается. В подобном случае не следует долго (более 2–3 с) держать электродвигатель включенным в сеть. После этого меняют местами выводы одной из фаз и снова включают в сеть (рис. 4, б). Если же и вновь схема не угадана, то выводы этой фазы возвра- щают на прежнее место и меняют местами выводы следующей. 33 Рис. 4. Определение условных начал и концов обмоток методом подбора По третьему методу начала и концы обмоток определяют, со- брав схему открытого треугольника (рис. 5). Рис. 5. Определение согласования выводов методом сравнения напряжения на обмотках, включенных в открытый треугольник Если в точках А и В сошлись начало и конец, вольтметр показы- вает одинаковое напряжение на каждой обмотке. Когда одна из обмо- ток «перевернута», напряжение на ней будет несколько больше, чем на двух других. |