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.
При изготовлении обмотки электродвигателя токоведущие части соединяют при помощи пайки или сварки.
Пайка - это процесс соединения металлов при помощи легкоплавкого металла или сплава, называемого припоем.
Для пайки соединяемые поверхности деталей очищают от окислов, жировых и других загрязнений и нагревают до определенной температуры, при этом указанные поверхности остаются в твердом состоянии.
Между спаиваемыми поверхностями вводится расплавленный припой, который, смачивая их, прочно скрепляет соединяемые части после затвердевания и охлаждения.
Сваркой называется способ соединения металлов за счет местного расплавления соединяемых частей.
Расплавление металла производится за счет тепла электрической дуги (электросварка) или тепла, образующегося при горении газа (газовая сварка).
Соединения, получаемые методом сварки, неразъемные. Спаянные детали можно разъединить на составные части, если нагреть место спайки до температуры плавления припоя.
Процесс пайки - это наиболее распространенный способ соединения деталей в электромашиностроении.
После укладки всех сторон катушек в пазы сердечников необходимо произвести соединение концов отдельных катушечных групп в фазы согласно схемы, указанной в чертеже. Для этого выводные концы отдельных катушек расправляют и подравнивают по длине, размечают согласно схеме, а затем конец одной катушки скручивают с началом другой.
К началу и концам фаз согласно схеме присоединяют выводные кабели, после чего производят пайку или сварку скруток:
Концы катушек, подлежащие сварке, скручивают между собой. К ним подводят один из концов сварочного однофазного трансформатора, второй конец трансформатора соединяют с угольным электродом. При касании электродом торцов свариваемых проводов возникает электрическая дуга, которая оплавляет концы проводов, соединяя их в единое целое.
Для защиты глаз от вредного воздействия на них дуги сварку необходимо производить в защитных сварочных очках.
При сварке возникновение электрической дуги и оплавление концов проводов происходят за доли секунды. Любая передержка дуги может привести к пережогу металла. Соединение становится хрупким и при изгибе проводов в процессе сборки схемы рядом с местом сварки провода могут обломиться. Вот почему некоторые заводы предпочитают не сваривать, а паять межкатушечные соединения припоем ПМФ.
Соединения концов катушечных групп между собой и с выводными кабелями изолируют двумя слоями стеклолакоткани, собирают по торцу схемы в один жгут, который после бандажировки стеклолентой привязывают к лобовым частям обмотки.
Выводные кабели без перекрещивания выводят наружу (при укладке обмотки в пакет, находящийся в статоре) или располагают по торцу схемы (при укладке обмотки в отдельный пакет).
Для удержания на роторе в процессе вращения лобовых частей всыпных обмоток их привязывают стеклолентой к специальным металлическим кольцам, сидящим на валу ротора.
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.
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 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.
Блок-схема алгоритма и технологическая карта ремонта всыпной обмотки асинхронного электродвигателя приведена ниже.
Технология изготовления обмоток:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
2.12. 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 и др. Все проводники обмотки должны быть изолированы друг от друга и от корпуса машины. Роль межвитковой изоляции выполняет изоляция самого провода, которая наносится на него в процессе изготовления на заводе. Изоляция, которая отделяет проводники обмотки от корпуса, называется корпусной.
Закрытые пазы (рис. 2.22, а) применяют как в фазных, так и в короткозамкнутых роторах асинхронных двигателей. В современных машинах закрытые пазы имеют прорези для уменьшения пазового рассеяния (эти прорези нельзя использовать для закладывания проводов, поэтому пазы и называются закрытыми). Проводники в такие пазы помещают с торца сердечника.
Рис. 2.22. :
а - закрытый; б - полузакрытый; е - полуоткрытый; г - открытый с бандажом; д - открытый с клином
Полузакрытые пазы (рис. 2.22, б) используют в статорах машин переменного тока мощностью до 100 кВт и напряжением до 660 В, а также в роторах и якорях машин мощностью до 15 кВт. Проводники обмотки круглого сечения опускают в пазы по одному через узкую прорезь.
Полуоткрытые пазы (рис. 2.22, в) применяют в статорах машин переменного тока мощностью 120 - 400 кВт и напряжением не выше 660 В. В них укладывают жесткие катушки по две в каждом слое.
Открытые пазы с креплением обмотки проволочным бандажом (рис. 2.22, г) используют в якорях машин постоянного тока мощностью до 200 кВт.
Открытые пазы с креплением, обмотки клином (рис. 2.22, д) применяются в якорях машин постоянного тока мощностью более 200 кВт, роторах синхронных машин мощностью 15 -100 кВт, статорах асинхронных машин мощностью свыше 400 кВт и крупных синхронных машин.
Корпусная изоляция может быть гильзовой или непрерывной.
При полуоткрытой и открытой формах паза прямолинейную часть проводов или катушек с гильзовой изоляцией обматывают несколькими слоями изоляционного материала, а для скрепления слоев оплетают изоляционными лентами. При полузакрытой форме паза гильзы из нескольких слоев помещают в пазы перед укладкой обмотки. Гильзовая изоляция простая в исполнении и занимает мало места в пазу, но ее можно применять в машинах с рабочим напряжением не выше 660 В. Это объясняется тем, что на стыках между гильзами и ленточной изоляцией лобовых частей катушек может быть пробой изоляции. Поэтому обмотки всех машин напряжением выше 1000 В имеют сплошную изоляцию.
В этом случае катушки или стержни обмоток оплетают изоляционной лентой по всему контуру. Материал ленты подбирают в зависимости от класса нагревостойкости обмотки, количество слоев определяется рабочим напряжением машины.
Существует несколько способов обматывания проводников и катушек обмотки с изоляционной лентой.
Обматывание лентой вразбежку (рис. 2.23, а) - изоляционный слой не образуется, поэтому этот способ применяется только для стягивания витков катушки или удерживания слоев гильзовой изоляции.
Обматывание лентой встык (рис. 2.23, б) - непрерывный слой изоляции не получается, так как в местах стыков могут быть оголенные участки катушки. Такое изолирование применяют только для защиты пазовых частей катушки.
В
Рис. 2.23. : а - вразбежку; б - встык; в - внахлестку
Обматывание лентой внахлестку (рис. 2.23, в) - образуется основная изоляция катушки или стержня. При этом перекрывают предыдущий виток ленты на 1/3, 1/2 или 2/3 ее ширины. Чаще всего применяют перекрытие на 1/2 ширины ленты. При этом действительная толщина изоляции получается вдвое больше расчетной.
Кроме межвитковой и корпусной изоляции катушек в обмотках применяют дополнительные изоляционные прокладки: на дне паза, между слоями обмоток, под проволочными бандажами, между лобовыми частями. Эти прокладки изготавливают из электрокартона, лаковой ткани и изоляционных пленок, а в машинах с нагревостойкой изоляцией из стеклоткани, микафолия, гибкого миканита и т. д.
Нагревостойкость изоляции является одним из важнейших ее свойств. В зависимости от этого параметра изоляционные материалы разделяют на семь классов: Y (90 °С), А (105 °С), Е (120 °С), В (130 °С), F (155 °С), Н (180 °С), С (более 180 °С).
Диэлектрические свойства изоляции характеризуются ее электрической прочностью и величиной электрических потерь. Высокой электрической прочностью обладают материалы на основе слюды. Например, электрическая прочность микаленты в зависимости от марки и толщины составляет 16 - 20 кВ/мм, непропитанной хлопчатобумажной ленты - только 6, а стеклоленты - 4 кВ/мм.
Электрическая прочность изоляционных материалов может значительно снизиться в результате деформаций при изготовлении обмоток. После пропитки соответствующими растворами электрическая и механическая прочность некоторых изоляционных материалов повышается.
Для обмоток электрических машин применяют провода с волокнистой, эмалевой и комбинированной изоляцией и голые провода круглого, прямоугольного и фасонного сечений.
Провода с эмалевой изоляцией круглого и прямоугольного сечения все в большей степени используются вместо проводов с волокнистой изоляцией, так как эмалевая изоляция более тонкая, чем волокнистая.
Обмотка электрической машины состоит из витков, катушек и катушечных групп.
Виток - два последовательно соединенных между собой проводника, размещенных под соседними разноименными полюсами. Виток может состоять из нескольких параллельных проводников. Число витков зависит от номинального напряжения машины, а площадь сечения проводников - от ее тока.
Катушка - несколько витков, уложенных соответствующими сторонами в два паза и соединенных между собой последовательно. Части катушки, которые лежат в пазах сердечников, называют пазовыми или активными, а размещенные за пазами - лобовыми.
Шаг катушки - число пазовых делений, заключенных между центрами пазов, в которые укладываются стороны витка или катушки. Шаг катушки может быть диаметральным или укороченным. Диаметральным называют шаг, 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 - несколько катушечных групп, уложенных в пазы и соединенных по определенной схеме.
Обмотки электрических машин разделяют на петлевые, волновые и комбинированные. По способу заполнения паза они могут быть однослойными и двухслойными. При однослойной обмотке сторона катушки занимает весь паз по его высоте, а при двухслойной - только половину, вторую его половину заполняет соответствующая сторона другой катушки.
Основным типом статорной обмотки асинхронных машин является двухслойная обмотка с укороченным шагом. Однослойные обмотки применяются только в электродвигателях малых габаритов.
На рис. 2.24 показаны развернутая и фронтальная (торцевая) схемы двухслойной трехфазной обмотки. Стороны катушек в пазовой части обозначают двумя линиями - сплошной и штриховой. Сплошной линией изображают сторону катушки, которая уложена в верхнюю часть паза, а штриховой - нижнюю сторону катушки, уложенной на дно паза. В разрывах вертикальных линий указывают номера пазов сердечника. Нижний и верхний слои лобовых частей изображают соответственно штриховыми и сплошными линиями.
Начала первой, второй и третьей фаз обозначают CI, С2, СЗ (по старому, но широко используемому ГОСТу) или Ul, VI, W1 (по новому ГОСТу), а концы этих фаз - соответственно С4, С5, С6 или U2, V2, W2. На схеме указывается вид обмотки, а также даются ее параметры: z - число пазов; 2р - число полюсов; у - шаг обмотки по пазам; а - число пар параллельных ветвей в фазе; т - число фаз; способ соединения фаз - Y - звездой, Л - треугольником.
Обмотки статоров выполняют однослойными и двухслойными. Намотку однослойных обмоток осуществляют механизированным способом на специальных станках.
Однослойные обмотки имеют разную форму, а лобовые части одной катушечной группы - одинаковую форму, но разные размеры (рис. 2.25). Чтобы уложить обмотку в пазы сердечника статора, лобовые части катушек располагают по окружности в два или три ряда. Наиболее распространены однослойные двух- и трехплоскостные обмотки (лобовые части обмотки располагаются на двух или трех уровнях.
Роторы асинхронных двигателей выполняют с короткозамкнутой или фазной обмоткой. Короткозамкнутые обмотки электрических машин старых конструкций изготовлялись в виде "беличьей клетки" из медных стержней, концы которых были запаяны в отверстиях, высверленных в медных короткозамкнутых кольцах (см. рис. 2.3). В современных асинхронных электрических машинах мощностью до 100 кВт короткозамкнутую обмотку ротора образуют заливкой его пазов расплавленным алюминием.
С1 С6 С2 С4 СЗ С5
Рис. 2.25. (г = 24; р = 2): а - с четным числом пар полюсов; б - расположение лобовых частей; в - с нечетным числом пар полюсов; г - расположение лобовых частей
В фазных роторах асинхронных двигателей чаще всего применяют волновые или петлевые обмотки. Наиболее распространены волновые обмотки, преимущество которых заключается в минимальном числе межгрупповых соединений. Основным элементом волновой обмотки является обычный стержень. Двухслойную волновую обмотку выполняют, вставляя с торца ротора в каждый его закрытый или полузакрытый паз по два стержня. Схема волновой обмотки четырехполюсного ротора, который имеет 24 паза, показана на рис. 2.26, а. Шаг волновой обмотки равен числу пазов, разделенных на число полюсов. Для схемы, изображенной рис. 2.26, а, он будет равен 6. Это означает, что верхний стержень паза 1 подходит к нижнему стержню паза 7, который при шаге обмотки, равном 6, соединяется с верхним стержнем паза 13 и нижним стержнем паза 19. Для продолжения обмотки шагом, равным 6, необходимо соединить нижний стержень паза 19 с верхним стержнем паза 1, а значит, замкнуть обмотку, что недопустимо. Чтобы избежать этого, укорачивают или удлиняют шаг обмотки на один паз. Волновые обмотки с укороченным шагом на один паз называют обмотками с укороченными переходами, а с увеличенным шагом на один паз - обмотками с удлиненными переходами.
На схеме обмотки число пазов на полюс и фазу равно двум, поэтому необходимо сделать два обхода ротора, а для образования четырехполюсной 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, который отстает от него на один шаг. Далее делается два обхода ротора. Продолжая обход ротора задним шагом, нижний стержень паза 12 соединяют с верхним стержнем паза 6. Дальнейшие соединения делают так. Нижний стержень паза 1 соединяют с верхним стержнем паза 19, который (как видно из схемы) соединяется с нижним стержнем паза 13, а тот в свою очередь с верхним стержнем паза 7. Второй конец верхнего стержня этого паза идет на вывод, образуя конец первой фазы.
Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей соединяют преимущественно "звездой" с выводом трех концов обмотки к контактным кольцам. Выводы обмотки ротора обозначают PI, Р2, РЗ (по старому ГОСТу) или Kl, LI, Ml (по новому ГОСТу), а концы фаз обмотки соответственно Р4, Р5, Р6 или К2, L2, М2.
Перемычки, которые соединяют начала и концы фаз обмотки ротора, указывают римскими цифрами, например, в первой фазе перемычка, которая соединяет начало Р1 и конец Р4, обозначена I-IV, Р2 и Р5 - II-V, РЗ и Р6 - III-VI.
Для якорей машин постоянного тока применяют петлевые и волновые обмотки. Простая волновая обмотка якоря (рис. 2.26, б) получается соединением выводных концов секции с двумя коллекторными пластинами 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 был начат обход, и далее продолжают обходы по якорю и коллектору, пока не будут заполнены все пазы и не замкнется обмотка.
Подготовка обмоток к ремонту. Ремонт обмоток выполняется специально обученными рабочими на обмоточных участках ремонтного подразделения или предприятия. Подготовка машин к ремонту заключается в подборе обмоточных проводов, изоляционных, пропиточных и вспомогательных материалов. Перечень материалов, необходимых для ремонта обмоток, заносят в эксплуатационную документацию электрической машины.
Для выявления замыканий в обмотке между витками одной катушки или проводами разных фаз используют специальные приборы. Определив характер неисправности обмотки, начинают ее ремонт.
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. 2.27). Такой шаблон представляет собой стальную плиту 1, которая при помощи приваренной к ней втулки 2 соединяется со шпинделем намоточного станка. Плита имеет форму трапеции. 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.
Рис. 2.27.: 1 - плита; 2 - втулка; 3 - шпилька; 4 - ролики
Иногда при ремонте обмоток двигателей приходится заменять отсутствующие провода проводами других марок и сечений. По тем же причинам вместо намотки катушки одним проводом используют намотку двумя (и более) параллельными проводами, суммарное сечение которых эквивалентно требуемому. При замене проводов ремонтируемых двигателей предварительно (до намотки катушек) проверяют коэффициент заполнения паза, который должен быть 0,7 - 0,75.
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 (рис. 2.28). 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.
При ремонте электрических машин старых конструкций с закрытыми пазами рекомендуется до начала демонтажа обмотки снять ее реальные обмоточные данные (диаметр провода, количество проводов в пазе, шаг обмотки по пазам и др.), а затем сделать эскизы лобовых частей и отмаркировать пазы статора (эти данные могут понадобиться при восстановлении обмотки).
Рис. 2.28. 
Рис. 2.29. : 1 - стальной дорн; 2 - гильза
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 1, который представляет собой два встречных клина (рис. 2.29). Дорн должен быть меньше паза на толщину гильзы 2. 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.
Намотку в протяжку обычно производят два обмотчика, которые стоят с двух сторон статора (рис. 2.30). 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.
Рис. 2.30. Намотка впротяжку статорной обмотки электрической машины с закрытыми пазами
Клинья забивают в пазы средних и малых машин молотком и с помощью деревянной надставки, а в пазы крупных машин - пневматическим молотком (рис. 2.31). Затем собирают схему обмотки. Если фаза обмотки намотана отдельными катушками, их последовательно соединяют в катушечные группы.
Рис. 2.31. : 1 - клин; 2 - пазовая изоляция; 3 - надставка
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 220В), 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.
Правильность сборки схемы и отсутствие витковых замыканий в обмотках ремонтируемых машин проверяют также электронным аппаратом Ел-1. Две одинаковые обмотки или секции соединяют с аппаратом, а затем с помощью синхронного переключателя подают периодически импульсы напряжения на электронно-лучевую трубку аппарата. Если в обмотках нет повреждений, кривые напряжений на экране накладываются одна на другую, при наличии же дефектов они раздваиваются. Для обнаружения пазов, в которых находятся короткозамкнутые витки, используют приспособление с двумя П-образными электромагнитами на 100 и 2000 витков. Катушку неподвижного электромагнита (100 витков) соединяют с выводами аппарата, а катушку подвижного электромагнита (2000 витков) - с выводами "Сигн. явл.". При этом средняя ручка должна быть поставлена в крайнее левое положение "Работа с приспособлением". Если переставить оба электромагнита приспособления с паза на паз по расточке статора, на экране появится прямая или кривая линия с малыми амплитудами, которая свидетельствует об отсутствии в пазе короткозамкнутых витков. В противном случае на экране будут кривые линии с большими амплитудами.
Аналогично находят короткозамкнутые витки в обмотке фазного ротора или якоря машин постоянного тока.
Ремонт обмоток роторов. В асинхронных двигателях с фазным ротором используют два основных типа обмоток: катушечную и стержневую. Изготовление всыпных и протяжных катушечных обмоток роторов почти не отличается от изготовления таких же обмоток статоров.
В машинах мощностью до 100 кВт применяют преимущественно стержневые двухслойные волновые обмотки роторов. В них повреждаются не сами стержни, а их изоляция (в результате частых чрезмерных нагревов), а также пазовая изоляция роторов.
Обычно медные стержни поврежденной обмотки используют повторно, поэтому после восстановления изоляции их кладут в те же пазы, в которых они находились до ремонта.
Сборка стержневой обмотки ротора состоит из трех основных операций: укладка стержней в пазы сердечника ротора, изгибание лобовых частей стержней и соединение стержней верхнего и нижнего рядов пайкой или сваркой. Изолированные стержни, которые используются повторно, поступают на укладку в пазы только с одной согнутой лобовой частью. Другие концы этих стержней изгибают специальными ключами после укладки в пазы. Сначала кладут в пазы стержни нижнего ряда, вставляя их со стороны, противоположной контактным кольцам. Уложив весь нижний ряд стержней, их прямые участки помещают на дно пазов, а согнутые лобовые части - на изолированный обмоткодержатель. Концы согнутых лобовых частей сильно стягивают временным бандажом из мягкой стальной проволоки, плотно прижимая их к обмоткодержателю. Второй временный бандаж из проволоки наматывают на середины лобовых частей. Временные бандажи служат для предотвращения сдвига стержней при дальнейшем их изгибании.
Стержни изгибают с помощью двух специальных ключей (рис. 2.32).
После укладки стержней нижнего ряда переходят к укладке стержней верхнего ряда обмотки, вставляя их в пазы со стороны, противоположной от контактных колец. Потом кладут временные бандажи. Концы стержней соединяют медной проволокой для проверки отсутствия замыкания на корпус. Если результаты испытаний положительные, продолжают сборку обмотки, концы верхних стержней изгибают в противоположную сторону. Согнутые лобовые части верхних стержней также крепят двумя временными бандажами.
Рис. 2.32. :
о - пластинка; б - "язык"; в - обратный клин; г - угловой нож; д - выколотка; е - топорик; ок, а - ключи для гнутья стержней ротора
После укладки стержней верхнего и нижнего рядов обмотку ротора сушат при 80 - 100° С в печи или сушильном шкафу. Затем испытывают изоляцию высушенной обмотки.
Конечными операциями изготовления стержневой обмотки ротора ремонтируемой машины является соединение стержней, забивание клиньев в пазы и бандажирование обмотки. Для повышения надежности машин применяют соединение стержней пайкой твердыми припоями.
Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей соединяют преимущественно "звездой".
Большинство асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт изготавливается с короткозамкнутым ротором, который выполняют из алюминия методом литья.
Ремонт литого ротора с поврежденным стержнем состоит из перезаливки его после выплавки алюминия и очистки пазов. Для этой цели используют кокили.
На крупных электроремонтных заводах короткозамкнутые роторы заливают алюминием центробежным или вибрационным способом, а также используют литье под давлением.
Ремонт обмоток якорей. Основные неисправности обмоток якорей: соединение обмотки с корпусом, межвитковые замыкания, обрывы в обмотках, механические повреждения паек.
При подготовке якоря к ремонту снимают старые бандажи, отпаивают соединения с коллектором, удаляют старую обмотку, предварительно записав все необходимые для ремонта данные.
В машинах постоянного тока применяют стержневые и шаблонные обмотки якорей. Стержневые обмотки якорей выполняют так же, как и стержневые обмотки роторов.
Для намотки секций шаблонной обмотки используют изолированные провода, а также медные шины, которые изолируют лакотканью или миколентой. Секции шаблонной обмотки наматывают на универсальных шаблонах, которые позволяют делать обмотку, а затем растяжку небольшой секции, не снимая ее с шаблона. Растяжку секций якорей крупных машин выполняют на специальных станках с машинным приводом. Перед растяжкой секцию закрепляют, временно обматывая ее хлопчатобумажной лентой в один слой, чтобы обеспечить правильное формирование секции при растяжении.
Катушки шаблонных обмоток изолируют вручную или на специальных станках. При укладке шаблонной обмотки в паз следят, чтобы концы катушки, которые повернуты к коллектору, а также расстояния от края сердечника до перехода прямой (пазовой) части в лобовую были одинаковые. После укладки всей обмотки провода обмотки якоря подсоединяют к пластинам коллектора пайкой с использованием припоя ПОСЗО.
Качество пайки проверяют внешним осмотром, измерением переходного сопротивления между соседними пластинами, пропусканием рабочего тока по обмотке якоря. При качественной пайке переходное сопротивление между всеми парами пластин должно быть одинаковым. При пропускании по обмотке якоря в течение 20 - 30 мин номинального тока не должно возникать местных нагревов.
Чаще всего поврежденными оказываются катушки добавочных полюсов, которые намотаны прямоугольной медной шиной плазом или на ребро. Обычно повреждается изоляция между витками катушки. При ремонте катушку перематывают на намоточном станке (рис. 2.33, а), а затем изолируют на изолировочном станке (рис. 2.33, б). Изолированную катушку стягивают хлопчатобумажной лентой и прессуют. Для этого надевают на оправку торцевую изоляционную шайбу, кладут на нее катушку и накрывают второй шайбой. Затем сжимают катушку на оправке, присоединяют к сварочному трансформатору, нагревают до 120 °С и, сжимая ее, снова прессуют, 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 20 - 25 °С.
Рис. 2.33. :
а - для намотки катушек из полосовой меди; б - для изолировки намотанной катушки; 1, 4 - миканитовая и хлопчатобумажная ленты; 2 - шаблон; 3 - медная шина;
5 - полюсная катушка
Наружную поверхность катушки изолируют асбестовой, а затем миканитовой лентой и покрывают лаком. Готовую катушку надевают на добавочный полюс и крепят деревянными клиньями.
Сушка и пропитка обмоток. Некоторые изоляционные материалы (электрокартон, хлопчатобумажные ленты) являются гигроскопическими. Поэтому перед пропиткой обмотки статоров, роторов и якорей сушат в специальных печах при 105 - 200° С. Можно также использовать инфракрасные лучи, источником которых являются специальные лампы накаливания.
Высушенные обмотки пропитывают лаком в специальных ваннах с подогревом, которые устанавливают в отдельном помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией и необходимыми средствами пожаротушения.
Для обмоток применяют пропиточные лаки воздушной или печной сушки, а в отдельных случаях - кремнийорганические лаки. Пропиточные лаки должны обладать малой вязкостью и большой проникающей способностью и в течение длительного времени сохранять изоляционные свойства.
Обмотки электрических машин пропитывают один, два или три раза в зависимости от условий эксплуатации и предъявляемых к ним требований. В процессе пропитки необходимо постоянно проверять вязкость и густоту лака, так как растворители испаряются и лак загустевает. При этом значительно снижается его способность проникать в изоляцию проводов обмотки, расположенных в пазах сердечника статора или ротора. Поэтому в пропиточную ванну периодически добавляют растворитель.
Обмотки электрических машин после пропитки сушат в специальных камерах с естественной или принудительной вентиляцией тепловым воздухом. Подогрев может быть электрическим, газовым, паровым. Наиболее распространены сушильные камеры с электрическим подогревом.
В начале сушки (1 - 2 ч), когда удерживаемая в обмотках влага быстро испаряется, отработанный воздух полностью выпускается в атмосферу. В последующие часы сушки часть отработанного теплого воздуха, содержащего небольшое количество влаги и паров растворителя, возвращается в камеру. Максимальная температура в камере не превышает 200° С.
Во время сушки обмоток постоянно контролируют температуру в камере и выходящего из нее воздуха. Обмотки располагают так, чтобы они лучше обдувались горячим воздухом. Процесс сушки состоит из разогрева обмоток (для выведения растворителя) и запекания лаковой пленки.
При подогреве обмоток повышать температуру выше 100 - 110°С нежелательно, так как преждевременно может образоваться лаковая пленка.
В процессе запекания лаковой пленки кратковременно (не более чем на 5 - 6 ч) можно повышать температуру сушки обмоток с изоляцией класса А до 130 - 140 °С.
На крупных электроремонтных предприятиях пропитку и сушку выполняют на специальных пропиточно-сушильных конвейерных установках.
После ремонта электрические машины поступают на испытания.
1. Какие способы обмотки катушек лентами используют при их изолировании?
2. Как разделяются изоляционные материалы по классам нагревостойкости?
3. Что такое виток, катушка, катушечная группа и обмотка?
4. Какие типы обмоток применяются в статорах асинхронных двигателей?
5. Какие пазы используются в электрических машинах?
6. Как устроен универсальный обмоточный шаблон?
7. Как укладывают в пазы шаблонную обмотку?
8. Как изготовляют стержневую обмотку?
9. Какие приспособления применяют при выполнении катушек якоря?
10. Как изолируют лобовые части обмоток?
11. Какие неисправности бывают в полюсных катушках?
12. Почему сушат обмотки?
13. Процесс пропитки обмотки.
