Разборка электродвигателей и выявление неисправностей

МОДУЛЬ 2

План

 

1. Дефектация электродвигателей.

2. Разборка электродвигателей.

3. Выявление неисправностей электродвигателей.

 

Чтобы определить объем ремонта электрической машины, не­обходимо выявить характер ее неисправностей. Неисправности электрической машины разделяют на внешние и внутренние.

К внешним неисправностям относятся: обрыв одного или не­скольких проводов, соединяющих машину с сетью, или неправильное соединение; перегорание плавкой вставки предохраните­ля; неисправности аппаратуры пуска или управления, понижен­ное или повышенное напряжение питающей сети; перегрузка ма­шины; плохая вентиляция.

Внутренние неисправности (повреждения) электрических машин могут быть механическими и электрическими.

Механические повреждения: нарушение работы подшипников; деформация или поломка вала ротора (якоря); разбалтывание пальцев щеткодержателей; образование глубоких выработок («до­рожек») на поверхности коллектора и контактных колец; ослабле­ние крепления полюсов или сердечника статора к станине; обрыв или сползание проволочных бандажей роторов (якорей); трещины в подшипниковых щитах или в станине и др.

Электрические повреждения: межвитковые замыкания; обры­вы в обмотках; пробой изоляции на корпус; старение изоляции; распайка соединений обмотки с коллектором; неправильная по­лярность полюсов; неправильные соединения в катушках и др.

Основные неисправности электрических машин приведены в табл. 2.3.

 

Таблица. 2.3. Неисправности электрических машин и причины их появления

 

Предремонтные испытания электрических машин

 

Электрические машины, которые поступают на электроремонтное предприятие (в цех), регистрируют в журнале и отправляют на склад.

Очередность передачи со склада в ремонт зависит от даты пос­тупления и типа машин (подбирают однотипные машины). Во вре­мя предремонтных испытаний выявляются дефектные узлы и час­ти машины и определяется характер и объем ремонта. Некоторые машины могут быть отремонтированы без полной замены обмо­ток; в этом случае ограничиваются ликвидацией мелких дефектов Изоляции или выводных концов. Иногда в ремонт ошибочно пос­тупают исправные машины. Выявление таких машин - одна из за­дач предремонтных испытаний.

Сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками машины с номинальным напряжением до 500 В Включительно измеряют мегаомметром на 500 В; машины с номи­нальным напряжением свыше 500 В - мегаомметром на 1000 В. Сопротивление измеряют по очереди для каждой электрически не- вависимой цепи при соединении всех других цепей с корпусом ма­шины. По окончании измерений цепи разряжают на заземленный Корпус машины. Продолжительность разрядки обмоток на номи­нальное напряжение 3000 В и выше следующая: обмотки машины Мощностью до 1000 кВт (кВ -А) - не менее 15 с; обмотки машин, волыней мощности - не менее 1 мин.

Сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса и меж­ду обмотками (МОм) должно быть не менее значения, получаемого по формуле (но не менее 0,5 МОм):

R= V/(1000 + 0,01Р),

где V - номинальное напряжение обмоток, В; Р - номинальная мощность машины: для постоянного тока в кВт; для переменного тока в кВ А.

Необходимо отметить, что сопротивление изоляции у машин с неповрежденными, неувлажненными и незагрязненными обмот­ками обычно значительно больше, чем минимально допустимое, вычисляемое по приведенной выше формуле.

Испытания электрической прочности изоляции обмоток и коллектора относительно корпуса машины и между обмотками производят с помощью трансформатора путем приложения напря­жения требуемой величины (частотой 50 Гц) в течение 1 мин. Нор­мативы испытательного напряжения приведены в табл. 2.4.

 

Таблица 2.4. Нормативы испытательного напряжения

 

Деталь	Испытательное напряжение, В, при номинальном напряжении, В
до 230
Изготовленная или переизолирован- ная катушка после укладки в пазы и заклиновки, до соединения схемы
То же после соединения, пайки и изо­лирования схемы
Старая катушка, не демонтированная из пазов
Все обмотки после соединения схемы при частичном ремонте обмоток

 

Испытания изоляции относительно корпуса проводят по очереди для каждой электрически независимой цепи. Один вывод источника испытательного напряжения соединяют с выводом испы­тываемой обмотки, второй надежно заземляют и подключают к за­земляемому корпусу машины, с которым на время испытания данной обмотки электрически соединяют все другие обмотки, которые не участвуют в испытании.

Соединенные фазы многофазных обмоток считают за одну цепь, если начало и конец каждой фазы не обеспечены отдельны ми выводами, и всю многофазную обмотку испытывают относи­тельно корпуса машины целиком. Если имеются выводы от нача­ла и конца каждой фазы, испытания проводят по очереди для каждой фазы при соединении других фаз с корпусом машины. Результаты испытания изоляции обмотки относительно корпуса и между обмотками считаются удовлетворительными, если во время испы­тания не происходит пробоя изоляции или перекрытия ее скользя­щими разрядами.

При испытаниях межвитковой изоляции обмотки она должна в течение 5 мин выдерживать повышенное напряжение. Испы­тания проводят на холостом ходу электрической машины путем повышения подводимого (для электродвигателей) или генерируе­мого (для генераторов) напряжения на 30% сверх номинального. Для вращающейся машины допускается одновременно повыше­ние частоты вращения до 15%.

Для машин постоянного тока с числом полюсов более четырех испытательное напряжение должно быть таким, чтобы среднее напряжение между смежными коллекторными пластинами сос­тавляло не более 24 В. Синхронные машины, в которых при номи­нальном токе возбуждения напряжение холостого хода превыша­ет номинальное напряжение более чем на 30%, испытывают при напряжении холостого хода, соответствующем номинальному то­ку возбуждения.

При испытании трехфазных асинхронных двигателей с фазным ротором напряжение повышают при неподвижном роторе и разомкнутой обмотке; при испытании двигателей с короткозамк­нутым ротором - на холостом ходу.

Машины с многовитковыми катушками (секциями), обмотки которых имеют номинальное напряжение до 600 В включительно, допускается испытывать с использованием напряжения повышен­ной частоты.

При испытаниях на холостом ходу, кроме определения вели­чины тока и испытания межвитковой изоляции, проверяют состо­яние механической части машины, степень нагревания подшип­ников, возможность проворачивания от руки машин малой мощ­ности без зацепления, стука и посторонних шумов. Хотя ток хо­лостого хода является ненормированной величиной, его увеличе­ние сверх заводского значения (табл. 2.5) свидетельствует о нали­чии дефектов — аксиальном смещении ротора (якоря) по отноше­нию к статору, увеличении воздушного зазора между ротором и статором, использовании при предыдущих ремонтах меньшего числа витков в обмотках и листов стали в сердечниках при пере- шихтовке и др.

 

Таблица 2.5. Относительные значения тока холостого хода для асинхронных трехфазных двигателей

 

Мощность двигателя, кВт	Ток холостого хода	% к Iном	при частоте вращения, об/мин
0,1-0,5						-
0,6-1,0
1,1-5,0
5,1-10,0
10,1-25,0
25,1-50,0
50,1-100	-

 

Неравномерность тока холостого хода по отдельным фазам электродвигателя не должна превышать 4,5% его среднего значения.

Температура подшипников качения не должна превышать 100 °С, подшипников скольжения - 80 °С (температура масла при этом не больше 65 °С).

Воздушный зазор между статором и ротором, а также между полюсами и якорем (ротором) машин постоянного тока и синхрон­ных оказывает существенное влияние на их эксплуатационные па­раметры (особенно асинхронных двигателей), где увеличение воз­душного зазора приводит к увеличению тока холостого хода, уменьшению коэффициента мощности и КПД. Увеличение воздушного зазора на 1% вызывает возрастание тока холостого хода на 0,6% и снижение коэффициента мощности на 0,3%. Поэтому, если воздушный зазор ремонтируемого электродвигателя больше заводского, то перед ремонтом двигателя его обмоточные данные пересчитывают. Мощность такого электродвигателя после пересче­та практически невозможно довести до паспортной, но она все же будет больше, чем при перемотке по старым обмоточным данным.

При резком увеличении воздушного зазора (табл. 2.6) в мощ­ных электродвигателях с короткозамкнутым ротором предвари тельно осуществляют механический ремонт ротора, при котором на поверхность наносят слой стали и обтачивают ротор до требуе­мого размера.

Воздушный зазор измеряют с двух противоположных торцов электродвигателя калибровочным щупом, который вводится че­рез специальные или наблюдательные люки в торцевых щитах. С каждой стороны измерения производят в четырех точках, сме­щенных одна относительно другой на 90°. Зазор определяют как среднее арифметическое всех замеров.

В асинхронных двигателях нормируется также неравномер­ность зазора, которая определяется как отношение значения зазо­ра в данной точке к его среднему значению. Отклонение не долж­но превышать 10%.

Некоторые электродвигатели не имеют люков в щитах. В этом случае зазор измеряют после их разборки. Ротор укладывают не­посредственно на статор и замеряют зазор напротив самой верх­ней части расточки статора. Затем ротор поворачивают на 90° и из­меряют зазор (с2 напротив той же точки статора. Зазор определя­ют по формуле:

ϭср=(ϭ1 + ϭ2)/4.

 

Разборка электрических машин

 

Способ и последовательность операций при разборке в значи­тельной степени определяются мощностью и конструкцией маши­ны. Для разборки крупных машин необходимы специальный инструмент и сложные ремонтные приспособления. При разборке машин малой и средней мощности пользуются слесарным инстру­ментом и несложными приспособлениями.

Электрические машины должны приниматься в ремонт с де­монтированными передаточными и соединительными деталями. Но не всегда заказчик имеет техническую возможность осущест­вить это.

Перед снятием детали откручивают стопорный винт или выбива­ют шпонку, которая фиксирует деталь на валу. Места посадки реко­мендуется залить керосином. Для снятия деталей, посаженных на вал, применяют двух- или трехлапчатые съемники (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Эскиз лапчатого съемника при демонтаже шкива

 

При снятии шкива 5 лапы 4 съемника накладывают на внеш­нюю поверхность шкива. Вращая рукоятку 2, перемещают гайку 3 влево, при этом лапы плотно захватывают деталь. Затем, вращая рукоятку 1, стягивают шкив с вала. Лапы съемника позволяют захватывать детали, а гайка 3, которая двигается по резьбовой втулке, — фиксировать положе­ние лап. Тяговое усилие, кото­рое создается ручным съемни­ком, составляет 25-30 кН.

Работы, производимые с по­мощью съемника, как правило, выполняются двумя рабочими: один поддерживает лапы, а второй вращает рукоятку.

Для снятия шкивов, шесте­рен или полумуфт, имеющих аксиальные отверстия, исполь­зуют съемник (рис. 2.14), с ко­торым может работать один ра­бочий. Траверса 1 съемника с помощью болтов 4 соединяется с демонтируемой деталью 2. При затяжке винта 5 происхо­дит снятие детали с вала.

Для предотвращения прово­рачивания ротора при затяжке винта одно плечо траверсы упи­рается в подставку из рессор­ных труб 3. При разборке более крупных деталей применяются гидросъемники, в которых уси­лие создается гидропрессом.

В некоторых случаях для об­легчения работы детали подо­гревают. Нагрев необходимо вести интенсивно, одной-двумя газовыми горелками, начиная от края детали и постепенно приближаясь к ступице. Тем­пературу контролируют с по­мощью оловянного прутка, ко­торый начинает плавиться при температуре около 250 °С. Что­бы уменьшить нагрев вала, его обертывают асбестовым карто­ном, смоченным в воде. Очень эффективно использование токов высокой частоты; при этом вал практически не нагревается.

Разборку электрических машин малой мощности, например асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт, производят в та­кой последовательности:

снимают кожух наружного вентилятора и вентилятор (у дви­гателей закрытого обдуваемого исполнения);

откручивают болты, которыми прикреплены к станине перед­ний (расположенный со стороны, противоположной приводу) и задний (расположенный со стороны привода) щиты, а также бол­ты, которые крепят крышку подшипников со стороны привода;

снимают задний щит легкими ударами молотка из мягкого материала - дерева, цветного металла и т. д.;

вынимают ротор из статора, для чего легкими толчками пода­ют ротор в сторону переднего щита и выводят щит из замка. Затем, поддерживая ротор, вынимают его из статора. При этом следят, чтобы не повредились лобовые части обмотки, крылья вентилято­ра и другие детали;

снимают передний щит с подшипника, посаженного на вал ро­тора, легкими ударами молотка из мягкого материала, предвари­тельно открутив болты, которыми крепится подшипниковая крышка.

У электродвигателей с контактными кольцами предварительно снимают кожух контактных колец и щетки (при необходимости и подшипники вала), а затем - контактные кольца, для чего отпаи­вают соединительные хомутики от выводных концов, откручива­ют болты, которыми крепят отвододержатель (если он предусмот­рен по конструкции), снимают с канавки вала стопорное кольцо.

При съеме подшипниковых щитов машин мощностью 50 кВт и больше их равномерно отводят отжимными болтами до тех пор, пока они не выйдут из центрирующей заточки станины. Если по конструкции отжимные болты не предусмотрены, щиты снимают винтовыми или гидравлическими приспособлениями. В некото­рых машинах подшипниковый щит выводят с заточки статора ры­чагом, который вводится в отверстие между торцом станины и краем щита.

После снятия одного из подшипниковых щитов положение ро­тора по отношению к статору изменяется: ротор принимает на­клонное положение (образуется перекос). Поэтому перед снятием щита крупных машин под конец вала устанавливают домкрат или ротор подвешивают за конец вала с помощью тали. Затем заклады­вают в нижнюю часть расточки подкладку из электрокартона и только после этого освобождают конец вала от домкрата или тали.

Одной из ответственных операций является вывод ротора из рас­точки статора: если статор зацепится за сердечник или обмотку, это может привести к серьезным повреждениям. Масса роторов и якорей крупных машин достигает нескольких тонн, поэтому та­кую операцию необходимо поручать лицам, которые имеют доста­точный опыт такелажных работ. Выемку роторов и якорей машин малой мощности выполняют вручную, без применения каких-либо приспособлений. Способы и приемы выемки роторов и якорей ма­шин средней и большой мощности зависят от их конструкции, мас­сы, а также от имеющихся подъемных приспособлений.

Широко распространен способ выемки роторов и якорей машин средней мощности с помощью удлинителя - толстостенной трубы, насаженной на конец вала (рис. 2.15, а).

Машину устанавливают в строго горизонтальное положение; строп, длина которого должна быть в 4-5 раз больше длины вала, набрасывают на конец вала и на удлинитель и подвешивают к крюку. Чтобы предотвратить скольжение стропа при натяжении, в случае резкого крена ротора (якоря), строп накладывают не на ровную часть вала, а на то место, где имеется ступенька-переход от одного диаметра вала к другому. Для этой же цели к удлините­лю приваривают специальное упорное кольцо, а подвеску на крюк делают в виде петли-удавки. Строп не должен находиться на шей­ке вала, касаться вентилятора, контактных колец, коллектора и обмотки. Если лобовые части обмотки статора выступают из кор­пуса, то между стропом и корпусом кладут предохранительный де­ревянный брусок.

После подвески стропа каждую его ветвь регулируют таким обра­зом, чтобы при пробном натяжении стропа ротор находился в стро­го горизонтальном положении. Затем с помощью крана ротор при­поднимают и сдвигают в сторону, показанную на рис. 2.15, а стрел­кой, до того положения, пока строп не подойдет близко к лобовой части обмотки статора. Свободный конец вала опускают на заранее подготовленную шпальную выкладку, а конец ротора со стороны удлинителя - на сердечник статора, защищенный прокладкой из электрокартона 5 (можно использовать также ленточный строп). После этого осуществляют перестропывание, строп набрасывают на крюк и на бочку ротора по центру тяжести ротора (рис. 2.15, в).

Центр тяжести находят путем перемещения стропа по ротору с последующим натяжением его до такого положения, когда подве­шенный ротор будет находиться в строго горизонтальном положе­нии. После выверки натяжения стропа ротор окончательно выво­дят из расточки статора. При этом все время проверяют воздуш­ный зазор.

Рис. 2.15. Способы вывода ротора (якоря) из статора:а- с помощью удлинителя из толстостенной трубы; б - с помощью скобы; в - уравновешивани­ем массы ротора (якоря); г — специальным приспособлением, установленным на станине электрической машины