Як припаяти обмотку збудження до контактних кілець. Технологія ремонту обмоток електричних машин. Технологія ремонту обмоток
4-6. ПАЙКА ОБМОТОК, КОЛЕКТОРІВ, БАНДАЖІВ
З'єднання провідників пайкою здійснюється за допомогою припою. За температурою розплавлення припої поділяються на м'які (олово - свинець) з температурою плавлення до "230 ° С і тверді (мідь - срібло) з температурою плавлення 700 ° С і вище. Існує також проміжна група припоїв. Припоїв застосовуються припої марок ПОС-30-ПОС-90 (цифра позначає відсотковий вміст олова) з температурою плавлення 180 ° С. Хороші результати дає паяння чистим оловом (температура плавлення 230 ° С) Однак внаслідок дефіцитності цього металу пайку чистим оловом виробляють. осо-
|
Для якоря |
Для якоря |
||
бо відповідальних електричних машинах за наявності підвищених температур.
Кадмієво-цинково-срібні припої (ПКДЦ Ср 31) з температурою плавлення 250° С застосовуються для паяння бандажів машин з ізоляцією класу Н, а свинцево-срібні припої (ПССр 2,5) з температурою плавлення 280° С, застосовуються для пайки машин.
З числа твердих застосовуються срібні припої (П Ср 45-70) з температурою розплавлення 660 - 730 ° С і мідно-фосфористі (ПМФ7, МФ-3) з температурою плавлення 710-850 ° С. До припоїв пред'являється ряд вимог: вони повинні в розплавленому вигляді досить добре проникати в щілини між поверхнями, що спаюються, тобто мати достатню рідину, не повинні розм'якшуватися при температурах, що лежать по можливості близько до температури плавлення, і забезпечувати достатню механічну міцність паяння при цих температурах. Місце паяння не повинно бути крихким. Пайка повинна мати досить низький електричний опір і, крім того, з часом цей опір, так само як і механічні показники, не повинен погіршуватися за рахунок окислення та старіння.
Слід зазначити, що припої з більшим вмістом свинцю більш схильні до окислення, а припої мідно-фосфористі дають дещо тендітніші сполуки, ніж срібні.
Для того, щоб припій міг дати міцне з'єднання поверхонь, крім чистоти їх необхідно, щоб на них не було плівки оксидів. При температурі паяння такою плівкою покриті поверхні будь-якого металу. Для знищення плівки оксидів служать флюси: каніфоль для м'яких пайок та бура для твердих. Протруювання поверхонь, що спаюються кислотою при паянні струмопровідних частин в електричних машинах не допускається, так як кислота руйнує ізоляційні матеріали.
Каніфоль може застосовуватися у твердому вигляді або у вигляді спиртового розчину. Бура застосовується у вигляді порошку або водного розчину. Паяння виробляється іа-яльною лампою або паяльником. Для прискорення паяння бажано застосування електричних паяльників. Для паяння твердим припоєм застосовуються кліщі з електронагрівом (рис. 4-20) та графітовими губками,
М'якими припоями паяють колектори та бандажі всіх машин, статорні та роторні шини та з'єднання у машин ізольованих за класом А з невисокими робочими температурами.
Чисто олов'янистим припоєм рекомендується паяг колектори та бандажі відповідальних машин, у яких можливі значні навантаження. Для нормальних машин пайка колекторів і бандажів може проводитися припоєм ПОС-30-ПОС-60 з 30-6Е% вмістом олова (ГОСТ 1499-42).
Мал. 4-20. Зварювальні кліщі.
Твердим припоєм паяють: шини (стрижні) обмоток машин, що мають високі перегріви та ізольованих за класом В-Н, неізольовані обмотки короткозамкнутих роторів, демпферні клітини і т. д. Твердим припоєм проводиться також з'єднання мідних шин у процесі намотування кату. Тонкі дроти, щоб уникнути перепалу, паяють м'якими припоями.
Технологія паянням'якими припоями передбачає такі операції: 1) очищення поверхні місця паяння; 2) прогрівання місця паяння до температури, при якій припій плавиться від дотику до місця паяння; 3) рясна промазка каніфоллю; 4) введення палички припою шляхом притискання її до щілини між поверхнями, що спаюються; 5) видалення (ганчіркою) надлишків припою у гарячому стані; 6) остигання та змивання залишків каніфолі спиртом.
Для кращого з'єднання паяних поверхонь рекомендується їх попереднє обслуговування.
Паяння колекторіввиробляється в похилому положенні для того, щоб олово не затекло за півня. Прогрів колектора паяльною лампою повинен виконуватися дуже обережно, щоб не відпустити пластин. Обмотка при цьому закривається азбестовою тканиною або
картоном. У малих колекторів достатньо прогріти півня паяльником.
Те саме відноситься до впаювання проводів у стрічкові півники (рис. 4-21). Проріз у пластині, півник і кінець обмотувального дроту повинні бути попередньо облужені.
Найкращі результати дає паяння колекторів у ванні. При цьому якір встановлюють колектором вертикально вниз. Торцеву частину півників ставлять на азбестову прокладку, що лежить на борту сталевого кільця. Кільце та колектор прогрівають за допомогою електрообігріву до температури 250° С, після чого півники рясно промазують каніфоллю і в канавку між ними та бортом кільця наливають розплавлене олово або припій.
При цьому методі паяння забезпечується гарне проникненняолова у всі місця, що підлягають пропаюванню.
Олово, звичайно, не повинно наливатися вище за рівень півнів, щоб воно не затікало в обмотку.
Для виконання паяння за вказаним способом ремонтний цех повинен мати установку для нагрівання та набір змінних кілець для різних діаметрівколекторів.
Дуже зручним (особливо в умовах ремонту) є спосіб нагріву півників при пайці колекторів, згідно з яким колектор охоплюється мідним хомутом або проводом, що забезпечує гарний контакт із пластинами. Один кінець від зварювального трансформатора підводять до цього хомута, а другий кінець - до паяльнику, що є мідним стрижнем з графітовою накладкою, укріплений в рукоятці з ізоляційного матеріалу. Дотиком графітової накладки до півня його розігрівають до потрібної температури.
Мал. 4-21. Пайка півників.
Пайка Шиндвошарової обмотки передбачає підготовку, тобто охоплення шин дужкою і розклинання їх мідним клином (рис. 4-22). Ротору дається легкий нахил для запобігання затіканню олова в обмотку.
Якщо шини мають великий переріз, а дужка велику довжину, то для полегшення пропаювання всієї поверхні в скобі роблять прорізи або круглі отвори(рис. 4-23) Пайка може бути добре виконана тільки-
Мал. 4-22. Підготовка
стрижнів роторної
обмотки до паяння.
Рис 4-23. Дужка з отворами.
ко у тому ■випадку, якщо всередині дужки з розклиненими шинами не залишається порожнеч. В іншому випадку припій витікатиме і пайка вийде неміцною.
Паяння бандажівпісля їх намотування полягає в рівномірному пропаюванні тонким шаром олова поруч витків бандажного дроту, що лежать, так що утворюється як би суцільний пояс. При цьому не повинно бути місць, де олово накладено настільки товстим шаром, що закриває витки бандажного дроту.
Паяння проводівтвердим припоєм роблять у наступній послідовності: 1) підготовка торців; 2) розігрів до темно-червоно-малинового кольору; 3) посипання бурою до повного закриття шаром розплавленої бури кінців дроту; 4) подальше нагрівання до моменту розплавлення припою, після чого необхідно припинити нагрівання; 5) огляд та тирса місця паяння; перевірка міцності її на вигин. Припій у вигляді листочка закладають між торцями дроту. Для прямокутної міді великого перерізу стик виконують навскіс (кут 65°). Кінці вкладають у затискачі та закріплюють один щільно, інший вільно. Нагрів місця паяння виробляють паяльною лампою, автогенним пальником або електрокліщами (рис. 4-20).
Пайка шинможе вироблятися аналогічними кліщами з вугільними губками. Припій у вигляді листочка закладають під скобу, що стискається кліщами. На короткий час, необхідне розплавлення припою, включають струм.
Хороші результати дає паяння припоєм із фосфористої міді МФ-3 (температура плавлення 720-740 ° С).
Поверхні, що підлягають паянню, очищаються шкіркою і здавлюються електрокліщами. Включенням струму місце паяння нагрівається до 750-800° С, і одночасно кромки поверхонь, що спаюються, промазуються припоєм. Завдяки високій плинності цього припою він розподіляється по всій поверхні. Для кращого розтікання припою площину спаю бажано розташувати похило або вертикально.
Пайка алюмінієвих проводівта шинускладнюється тією обставиною, що алюміній сильно схильний до окислення. Для паяння алюмінієвих проводів між собою та з мідними проводами розроблені спеціальні припої [Л. 1] з температурою плавлення 160-450 ° С, що містять в основному цинк, олово та добавки: алюміній, мідь, срібло, кадмій.
Алюміній можна паяти оловом при застосуванні ультразвукового паяльника. Такий паяльник має, крім нагрівача, обмотку, що живиться струмом частотою 20 000 гц,що охоплює сталевий сердечник із спеціального сплаву. Робочий кінець паяльника при цьому робить високочастотні коливання, що руйнують окисні планки.
В асинхронних електродвигунах загальнопромислового застосування потужністю до 100 кВт обмотки статорів за способом виготовлення відносяться до обмоток шаблонів з м'якими котушками. М'які котушки укладають у напівзакриті пази окремими провідниками, ніби всипаючи в паз (всипні обмотки).
Ротори найпоширеніших асинхронних двигуніввиконуються у вигляді «біличної клітини» (короткозамкненими). Пази ротора заповнюють голими неізольованими стрижнями, кінці яких (торці) з'єднують між собою кільцями або заливають алюмінієм з одночасним утворенням кілець, що замикають.
Виготовлення всипних обмоток статора. Як правило, пошкоджені всипні обмотки з проводом невеликого діаметра не ремонтують, а замінюють новими, які виготовляють з круглого проводу на верстаті намотування за допомогою різних шаблонів. Ізоляцію паза випускають на 10-15 мм над поверхнею розточування статора. Після укладання в пази всієї обмотки частину ізоляції, що виступає, зрізають і загинають всередину паза.
При двошаровій обмотці одну сторону котушки укладають у нижню частину паза, другу - у верхню частину паза, що знаходиться від першого паза на відстані, що дорівнює кроку обмотки. При заміні однієї пошкодженої котушки піднімають верхні сторони всіх котушок між цими пазами.
При укладанні всипної обмотки слідкують за тим, щоб дроти не перехрещувалися. Для цього провідники розправляють спеціальною фібровою пластинкою, проводячи нею вздовж паза. Між шарами обмотки встановлюють ізоляційну прокладку. Після укладання обмотки паз заклинюють.
Ремонт стрижневої обмотки фазних роторів. Якщо стержні зруйновані, їх замінюють на нові. У стрижнів великого перерізу, як правило, відновлюють ізоляцію, для чого викреслюють схему обмотки, відзначають кінці пошкодженого стрижня та місця його приєднання, викреслюють форму вигину лобових частин. Розпаюють кінці пошкодженого стрижня, випрямляють його лобові частини і видаляють пасатижами стрижень, попередньо розігрів його електричним струмом. .
Вийняті стрижні звільняють від пошкодженої ізоляції випалом. Ушкоджену пазову ізоляцію замінюють на нову такого ж типу. Паз ретельно очищають. Після укладання відновленого стрижня вигинають його лобові частини за шаблоном ключами.
При виготовленні нових обмоток ротора або їх ремонті звертають особливу увагу на рівномірне розташування лобових частин, що забезпечують мінімальний дисбаланс ротора.
Ремонт короткозамкнутої обмотки ротора. Найчастіше ушкоджується обмотка, виготовлена пайкою або зварюванням, стрижні якої з'єднані з короткозамкнутим кільцем. Пошкодження її проявляється у порушенні контакту між стрижнями і короткозамикаючим кільцем, у появі тріщин, розривів, усадкових раковин і підгарів.
Литі короткозамкнуті обмотки із алюмінієвих сплавів більш надійні. Якщо вони ушкоджуються, їх видаляють виплавленням чи хімічним способом (у розчині каустичної соди). У очищені пази ротора знову заливають алюміній одним із наступних способів: статичним, відцентровим, вібраційним або під тиском. Перезаливання роторів складне, оскільки потребує спеціального обладнання. Її виконують лише на великих ремонтних базах.
При ремонті обмоток електричних машин застосовують спеціальний інструментобмотувача.
Нормальна технологія просочення ізоляції обмоток передбачає попереднє сушіння, просочення лаками та остаточне сушіння. Багаторазове просочування обмоток забезпечує більше висока якістьізоляції. Для створення вологонепроникної плівки та гладкої поверхні, на якій менше накопичується пил, ніж на шорсткому, після остаточного просочення і сушіння обмотки покривають покривним лаком або емаллю.
Попереднє сушіння виробляють до повного видалення вологи з обмотки і виконують у спеціальних сушильних шафах при температурі повітря 110-120?
Існує кілька способів просочення. Найбільш поширена для машин невеликої потужності просочення зануренням у просочувальний склад. Після попереднього сушіння статори та ротори (якоря) з обмоткою охолоджують до температури 60-70 ˚С і опускають в просочувальний бак з лаком. Якір опускають вертикально колектором вгору так, щоб півники колектора не доходили до поверхні лаку в баку на 15 - 20 мм. Просочення продовжують доти, поки не перестануть виділятися бульбашки повітря, що свідчить про заповнення лаком усіх пір обмотки. Просочення лак застосовують малої в'язкості. Необхідна в'язкість лаку досягається додаванням розчинника.
Після просочення обмотку встановлюють на 15 - 20 хв на решітку, щоб надлишок лаку стек у бак. За цей час ретельно очищають ганчіркою, змоченою в розчиннику, сердечник, вал ротора, вивідні кінці та інші поверхні, де не повинно бути лакової плівки. Після цього просочену обмотку сушать у сушильній шафіз метою видалення залишків розчинника з пір ізоляції та запікання лакової плівки. Ізоляцію вважають добре висушеною після просочення, якщо її лакова плівка зовсім не липне до пальців.
Ще не остиглих після сушіння лобові частини обмотки покривають шаром покривного лаку або емалі, які наносять пензлем або пульверизатором. Після цього обмотки остаточно сушать у печах або на повітрі.
На ремонтних базах, що мають спеціальне обладнання, застосовують способи вакуумного просочення і просочення під тиском або комбінують ці способи, Вони досконаліше описаного вище, але вимагають більш складного обладнання.
Печі для сушіння на різних ремонтних базах різні за конструкцією. Але для них обов'язкова механізація подачі деталей машин та обмін повітря, що забезпечує видалення парів розчинника. Повітря у печі нагрівають парою під високим тиском або електричним струмом залежно від енергетичних можливостей підприємства.
Застосовують сушіння обмоток невеликих електродвигунів інфрачервоними променями. Обмотку можна опромінювати безпосередньо на ділянці ремонту лампами інфрачервоного випромінюванняЗС-l, ЗС-2, ЗС-3, в яких 80-90% електричної енергії, що підводиться, перетворюється в енергію теплового випромінювання. Цей спосіб не вимагає громіздких та складних сушильних печей та шаф.
Для сушіння можна застосовувати і повітродувки. В цьому випадку потік гарячого повітря направляють на станину, від нагрівання якої нагрівається обмотка.
Поширений також індукційний спосіб сушіння: за рахунок втрат у сталі остання нагрівається та підсушує обмотку. Різні способисушіння електродвигуна показано на малюнок 2, а-в.
Малюнок 2 - Сушіння обмоток електродвигунів:
а - лампами інфрачервоного випромінювання, б - повітродувкою, - втратами в сталі станини; 1 - двигун, 2 лампи, 3 - тимчасова шафа (будка), 4 - повітродувка з електроприводом, 5 - ізольований провід.
Сторінка 1 з 5
Виявлення та усунення несправностей електричних машин
В електричних машинах можливі такі види несправностей:
- іскріння щіток;
- перегрів обмоток;
- короткі замиканняв обмотках;
- ненормальна напруга генератора;
- положення, коли генератор не збуджується;
- неприпустимі коливання частоти обертання двигуна.
Іскріння щітоксупроводжується підвищеним нагріванням колектора та щіток. Причиною цього може бути забруднення щіток і колектора, зношування щіток, підгоряння колектора, нещільне прилягання пружин, заїдання щіток у щіткотримачі.
Бруд зі щіток і колектора видаляють стисненим повітрям, а в деяких випадках ганчіркою, змоченою в бензині. Зношені більш ніж на 60% або поламані щітки замінюють на нові. Нові чи погано притерті щітки притирають до колектора. Для цього смужку шліфувальної паперової шкурки (мал. 185 а) кілька разів протягують між щіткою і колектором. Шліфувальна шкірка абразивною поверхнею має бути звернена до щітки. Після притирання колектор та щітки продувають стисненим повітрям.
Застосовувати наждачне або карборундове полотно для шліфування щіток не можна. Для правильного притирання щіток кінці шліфувальної шкірки потрібно відігнути вниз (див. рис. 185, а), так як при відгинанні шкірки вгору (рис. 185, б) краї щіток будуть обпиляні і зменшиться активна ширина щіток, що може викликати іскріння на колекторі.
Мал. 185 - Схеми притирання щіток: правильна (а), неправильна (б)
За наявності нагару, раковин та інших місцевих дефектів колектор проточують на токарному верстаті або шліфують дрібнозернистими. шліфувальними колами. Колектор повинен мати поліровану поверхню, тому після проточування та шліфування його полірують, внаслідок чого усуваються подряпини, що утворилися в результаті обробки колектора (різцем або каменем). Полірують колектор при номінальній частоті обертання (ротора двигуна), застосовуючи паперову шліфувальну шкірку № 00.
Для полірування колектора шліфувальну шкірку прикріплюють до дерев'яної колодки (рис. 186), яку приганяють точно діаметром колектора; ширину бруска вибирають такою, щоб він міг вільно поміщатися між двома сусідніми траверсами. Колодку притискають до колектора, що обертається. При отриманні гладкої поверхні колектор очищають і продувають повітрям стисненим.
Мал. 186 - Колодка для полірування колектора
Натискання на щітку, що створюється пружиною щіткотримача, має відповідати певному тиску. Для зменшення механічних втрат на колекторі рекомендується встановлювати мінімальне натискання, у якому щітки працюють без искрения. Слід враховувати, що більше частота обертання, тим більше натискання встановлюють, щоб щітки задовільно працювали при можливих вібраціях щіткотримачів. Різниця в натисканні на окремі щітки не повинна перевищувати 10% його середнього значення.
Перевірку сили натискання щіток проводять динамометром (1) (рис. 187), закріпленим за важіль щіткотримача (2), що притискає щітку (3) до колектора (4). Для визначення сили натискання необхідно між щіткою та колектором прокласти аркуш паперу (5) та поступово відтягувати динамометр. У момент вільного витягування паперу з-під щітки динамометр показуватиме величину натискання щітки на колектор.
Мал. 187 - Вимірювання зусилля натискання щітки динамометром
Правильність встановлення щіток треба обов'язково перевіряти після кожного проточування колектора. При неправильному положенні щіток машина починає іскрити при неповному навантаженні. При неодруженому ході машина не іскри. У міру зростання навантаження може спостерігатись круговий вогонь по колектору.
Перевірку правильного положення траверси проводять індуктивним методомпри нерухомій машині. До відключеної обмотки збудження через реостат від акумулятора підводять постійний струм. Величина струму в обмотці має перевищувати приблизно 5...10% номінального. До затискачів якоря приєднують мілівольтметр на 45...60 мВ з нулем посередині шкали. У моменти замикання та розмикання струму збудження в якорі індукується електрорушійна сила (е. д. с.) і стрілка приладу відхиляється в ту чи іншу сторону залежно від положення щіток. При щітках, що у потрібному становищі (на нейтралі), е. д. с. повинна дорівнювати нулю. Траверсу зі щітками пересувають доти, доки буде досягнуто необхідне положення щіток. Рекомендується перевіряти правильність положення траверси за різних положень якоря. Якір слід повертати в тому самому напрямку, щоб уникнути впливу на показання приладу можливого переміщення щіток у щіткотримачах. Остаточно правильне положення траверси перевіряють під час випробування машини на стенді.
Крім того, причиною іскріння щітокможе бути неоднакова відстань по колу колектора між щітками окремих бракетів. Необхідно перевірити положення щіток на колекторі за допомогою паперової стрічки та встановити бракети так, щоб щітки сусідніх бракетів перебували на однаковій відстані по колу колектора.
Іскріння може викликатися застосуванням вугільних щіток невідповідної марки (занадто м'яких або занадто твердих). При ремонті необхідно замінювати всі щітки та встановлювати ті марки, які рекомендує завод-виробник електричних машин.
Підвищений нагрів (перегрів) обмотокелектричної машини встановлюють під час передремонтних випробувань. Рівномірне перегрів усієї машини за відсутності інших ознак несправності свідчить про її перевантаження. У цьому випадку слід спочатку перевірити відповідність фактичного навантаження номінальному режиму роботи машини. Погіршення умов вентиляції внаслідок засмічення вентиляційних каналівкрильчатки вентилятора може викликати перегрів машини.
Ушкодження в обмотках полюсів призводять до їх нерівномірного нагрівання. В обмотках полюсів найчастіше ушкоджуються переходи, вивідні кінці котушок та місця проходу вивідних кінців через корпус. До найпоширеніших дефектів слід віднести замикання обмоток на корпус, обрив або поганий контакт в обмотках, з'єднання між витками.
Після виявлення пошкоджень обмотки перемотують. Для цього видаляють стару обмотку, очищають пази від задирок, забарвлюють їх лаком та ізолюють електрокартоном, пресшпаном та лакотанням.
Способи усунення дефектів в обмотках полюсів залежить від характеру ушкодження. Обрив, а також поганий контакт у зовнішніх доступних для ремонту місцях усувають паянням. Щоб знайти замикання на корпус, котушку з дефектом знімають із сердечника полюса та оглядають місця зіткнення з полюсом та станиною.
Замикання в обмоткахполюсів, якщо вони знаходяться не на вивідних кінцях, усувають частковою або повною перемоткою. З котушки відмотують витки і водночас оглядають. Якщо ізоляція котушок, за винятком місць з'єднання з корпусом або замикання між витками, не пошкоджена і знаходиться в задовільному стані, то ізолюють лише пошкоджені місця, а повне перемотування котушки не проводиться.
Якщо пошкодження в обмотках полюсів спричинені вологою ізоляцією, котушку просушують.
При коротких замикання в обмотці якоря генератор погано збуджується, двигун не розвиває номінальних оборотів, у деяких випадках якір обертається поштовхами. При збудженні генератора від стороннього джерела струму якір відразу після підключення обмотки збудження сильно нагрівається і з'являється дим. Пластини колектора, з'єднані з дефектною обмоткою якоря, що нагріває, обгорають. В цьому випадку можуть відбутися короткі замикання: частини витків однієї секції і всієї секції між двома секціями, що лежать в одному пазу, в лобових частинах обмотки, між будь-якими двома точками обмотки, наприклад у разі пробою обмотки на корпус у двох точках.
Для знаходження замикань витків однієї секції, між сусідніми колекторними пластинами або між сусідніми секціями, що знаходяться в одному шарі обмотки, використовують метод падіння напруг, що не вимагає спеціального обладнання. Він застосовується як для петльової, так і для хвильової обмоток і особливо зручний під час перевірки якоря з зрівняльними з'єднаннями. Метод полягає в тому, що до двох суміжних колекторних пластин (1) (рис. 188) підводять постійний струм за допомогою щупів (2), а щупами (3) вимірюють падіння напруги на цій парі колекторних пластин. Як джерело струму зручно застосовувати акумуляторну батарею, що забезпечує через послідовно включений з якорем реостат струм 5...10 А. Тоді у разі петлевої обмотки за наявності замикання в секції, приєднаної до пари пластин, що перевіряється, опір її буде менше і падіння напруги при одному і тому струмі буде також менше, ніж на іншій парі пластин, між якими немає замикання. Перевіряти якір необхідно при піднятих щітках.
Мал. 188 - Схема знаходження замикань між витками і обмотками якоря
Замикання обмотки якоря або колектора на корпус під час роботи машини не виявляється, якщо немає замикання в одного з проводів мережі. За наявності такого замикання (якщо корпус машини не ізольований від землі) замикання обмотки на корпус утворює замкнутий ланцюг. За відсутності заземлення одного з проводів мережі замкнутий ланцюг може утворитися лише при замиканні обмотки на корпус у двох місцях.
Визначити замикання обмотки на корпус можна мегомметром або контрольною лампою (рис. 189). В останньому випадку один кінець від лампи приєднують до джерела живлення, а інший - до колектора, вал якоря з'єднують з другим провідником джерела живлення. Наявність з'єднання обмотки з корпусом визначають загорання лампи. При цьому способі лампа горить лише при хорошому контакті у місці з'єднання.
Мал. 189 - Схема для знаходження місця з'єднання обмотки якоря з корпусом
Приєднання джерела струму до колектора проводиться у разі петлевої обмотки у двох діаметрально протилежних точках, у разі хвильової - до пластин, що знаходяться на відстані половини колекторного кроку. Один провідник від мілівольтметра приєднують до валу якоря, а кінцем іншого по черзі стосуються всіх колекторних пластин. Якщо перевіряють якір з петлевою обмоткою, то з наближенням до пластини, з'єднаної з корпусом, показання приладу зменшуються. При дотику кінця провідника від приладу з пластиною колектора, з'єднаної з корпусом, показання мілівольтметра дорівнюватиме нулю. Показ буде дуже малим при поганому контакті, а також коли замикання на корпус має не колекторна пластина, а секція, приєднана до цієї пластини.
Так як при перевірці всього якоря найбільша можлива напруга, що діє на прилад, може виявитися рівним напруги, що підводиться до якоря, необхідно застосовувати прилад з межею вимірювання, рівним напруги джерела живлення. Зменшення відхилення стрілки приладу можна досягти регулюванням сили струму шляхом підключення приладу через реостат.
Місце замикання на корпус можна знайти, якщо ворушити по черзі секції в місцях виходу обмотки з пазів і виміряти одночасно опір ізоляції мегомметром. Ворушення секцій створює зміну контакту, отже, і зміна опору. Замість мегомметра можна використовувати контрольну лампу, включаючи її між колектором і валом якоря. Дефект виявляють миготіння лампи.
У тих випадках, коли вищезазначені способи не дають результатів, доводиться шляхом розпаювання обмотки ділити її на частини. Розділивши обмотку на дві частини, перевіряють мегомметром кожну частину окремо. Виявивши замикання на корпус в одній із половин, кінці іншої залишають недоторканими, а пошкоджену половину знову поділяють на дві частини і так доти, доки точно не визначиться секція із замиканням на корпус.
Усувають пошкодження у різний спосіб. Наприклад, обрив або поганий контакт в обмотці (у півнях та хомутиках) та колекторі усувають перепаюванням обмотки у зазначених місцях; якщо ж обрив стався у самому провіднику, то стрижень чи секцію замінюють новими.
Найчастіше замикання на корпус зустрічається у місцях виходу секцій із пазів. Цей дефект усувають установкою під секцією невеликих клинів з ізоляційного матеріалу (фібри, сухого бука) або прокладкою, покритою лаком підкладки з летероїду, електрокартону, слюди і т. д. . Замикання на корпус, викликане зволоженням ізоляції, усувають просушуванням. Якщо замикання на корпус у кількох секціях і, крім того, ізоляція інших секцій погана, то перемотують усю обмотку якоря. У разі з'єднання колектора з корпусом необхідне його розбирання та ремонт.
Замикання в обмотці якоря між несуміжними секціями і взагалі замикання великої кількості секцій зустрічаються рідше замикань усередині самої секції або між кінцями секцій на колекторі. Тому перш ніж приступити до усунення замикань, необхідно ретельно оглянути колектор і переконатися у відсутності з'єднань між пластинами.
У разі короткого замикання в секції її необхідно замінити, тому що при цьому дефекті вся ізоляція секції зазвичай стає непридатною. Переізолюванням місця замикання можна обмежитись лише у випадку неповного контакту в місці замикання. Тривала робота машини при великих короткозамкнутих гілках може привести в непридатність всю обмотку, що вимагатиме повної її перемотування.
В асинхронних електродвигунах можливі такі види несправностей:
- перегрів статора;
- перегрів обмоток статора та ротора;
- ненормальна частота обертання двигуна;
- ненормальний шум у машині.
Перегрів статораможе спостерігатися при напрузі мережі вище від номінального. Для усунення цієї несправності достатньо знизити напругу мережі до номінального або покращити вентиляцію двигуна.
Підвищене місцеве нагрівання при холостому ході двигуна та номінальній напрузі мережі може викликатися задирками, що утворилися при опилюванні або внаслідок торкання ротора об статор під час роботи двигуна. Несправність усувають видаленням задирок; для цього місця замикання обробляють напилком, з'єднані сталеві листироз'єднують, лакують ізоляційним лаком з подальшим сушінням на повітрі.
В обмотках змінного струму можливі короткі замикання між витками однієї котушки, котушками однієї фази та котушками різних фаз. Основною ознакою, за якою можна знайти замикання в обмотках змінного струму, є підвищений нагрів частини котушки з короткозамкнутими витками. У деяких випадках короткозамкнуту частину обмотки можна відразу визначити за зовнішньому вигляду- по ізоляції, що обвуглюється.
Для визначення дефекту в статорній або роторній обмотці необхідно включити статорну обмотку на знижену напругу (1 / 3 ... 1 / 4 номінального) при розімкнутому роторі і виміряти напругу на кільцях ротора, повільно провертаючи ротор. Якщо напруги на кільцях ротора (попарно) не рівні між собою і змінюються в залежності від положення ротора по відношенню до статора, це вказує на замикання в обмотці статора. При замиканні в роторній обмотці (при справній статорній) напруга між кільцями ротора буде неоднаковою і не змінюватиметься залежно від положення ротора.
Після того, як встановлено, яка з обмоток (роторна або статорна) має з'єднання між витками, визначають дефектну фазу розглянутими вище способами.
Якщо замикання відбулося між двома фазами, місце з'єднання знаходять аналогічно попередньому, роз'єднуючи обмотки пофазно. Котушки однієї з фаз, що має з'єднання, поділяють на дві частини і мегомметр перевіряють наявність сполук кожної такої половини з другою фазою. Потім ту частину, що з'єднана з іншою фазою, знову поділяють на дві частини і кожну з них знову перевіряють і т.д.
Метод послідовного поділу на частинизастосовують при знаходженні замикання в обмотках, що мають паралельні гілки. У цьому випадку необхідно дефектні фази розділити на паралельні гілки і спочатку визначити, між якими гілками є з'єднання, а потім застосувати до них метод. Так як замикання між фазами частіше бувають у лобових частинах обмотки або з'єднувальних провідниках, іноді вдається відразу ж знайти місце з'єднання шляхом ворушіння лобових частин з одночасною перевіркою мегомметром.
Перегрів обмотки статора може спостерігатись при перевантаженні двигуна або порушенні його нормальної ізоляції. Зниження напруги на затискачах двигуна нижче за номінальний також викликає перевантаження двигуна струмом. Перегрів обмотки буде у разі неправильного з'єднання статора обмоток за схемою трикутника, а не зіркою.
Причиною сильного місцевого нагріву статора може бути міжвиткове з'єднання в обмотці або коротке замикання між двома фазами. Ознаки несправності: неоднакова сила струму в окремих фазах, двигун сильно гуде і розвиває знижений момент, що крутить.
Ремонт обмоток
При виявленні міжвиткових замикань або замикань на корпус, а також обриву у фазах статора обмоток проводять часткову або повну перемотування статора. Щоб полегшити вилучення дефектних котушок з пазів, статор нагрівають до 70...80° З. Потім з допомогою виколотки і дерев'яного молотка вибивають текстолітові клини, розрізають і знімають з допомогою з'єднань обмотки статора, роз'єднують котушки і виймають їх з пазів. Пази статора очищають від старої ізоляції, перевіряють стан сталевих пакунків.
Намотування котушок роблять ізольованим дротом відповідної марки на каркасі або шаблоні. Якщо відсутня провід необхідної марки, котушку мотають проводом іншої марки, але того ж класу ізоляції.
Котушки намотують на шаблон-човник, що має пристрій для закріплення кінців дротів. Одна із сторін шаблону виконується знімною для зняття котушки після намотування. При намотуванні котушок із тонкого ізольованого дротуз більшим числомвитків використовують автоматичні та напівавтоматичні верстати. Ці верстати мають лічильники оборотів і пристрої для автоматичної зупинки верстата після намотування необхідного числа витків. Верстати мають пристрої для укладання між шарами котушок паперових ізоляційних прокладок і механізми розкладки, що укладають провідники в правильні ряди.
Після закінчення намотування по периметру котушки укладають прокладку з електрокартону і зв'язують котушку в місцях вирізів шаблону. Кінці проводів обрізають з відривом, зазначеному на кресленні.
Корпусну ізоляцію котушок виконують із кількох шарів лакоткані або мікаленти. Для надання необхідної форми та монолітності витки пазової частини котушки перед накладенням корпусної ізоляції змащують клеючим гліфталевим або шовковим лаком. Потім пазову частину котушки нагрівають у спеціальному нагрівачі до 110...120°З, після чого закладають у прес-форму.
При опресуванні нагріті сполучні речовини лаку, що клеїть, розм'якшуються і заповнюють пори ізоляції, при охолодженні тверднуть і скріплюють провідники котушки. Котушки кріплять у пазах текстолітовими клинами, що забиваються дерев'яним молотком.
Котушки, закладені в пази, з'єднують пайкою або зварюванням оплавленням. Зварювання оплавленням проводиться через понижуючий трансформатор потужністю 500...600 Вт і напругою 220/24 і 220/12 і може бути застосована для з'єднання проводів діаметром від 0,8 мм і вище. Зварювані кінці проводів попередньо скручують і з'єднують з одним із затискачів трансформатора, до іншого затискача приєднують вугільний електрод.
У електродвигунах, що використовуються на рефрижераторному рухомому складі, найбільшого поширення набули обмотувальні дроти з мідного дроту. У деяких типах електродвигунів застосовують алюмінієві дроти, які за механічною міцністю та електричною провідністю значно поступаються мідним.
Обмотувальні дроти виготовляють з волокнистою, емалевою та комбінованою ізоляцією. Матеріалом для волокнистої ізоляції є папір (кабельний або телефонний), бавовняна пряжа, натуральний та штучний шовк (капрон, лавсан), азбестові та скляні волокна. Їх накладають в один або кілька шарів у вигляді обмотки або обплетення (панчохи). Для емалевої ізоляції використовують різні органічні сполуки (полівінілацетат, кремнійорганічні смоли тощо).
Марки обмотувальних проводів умовно позначаються літерами. У деяких марках після буквеного позначеннястоїть цифра «1» або «2»: цифра «1» вказує на нормальну товщину ізоляції, цифра «2» – на посилену товщину.
Позначення марок обмотувальних проводівпочинається з літери П (провід). Волокниста ізоляція позначається літерами: Б - бавовняна пряжа, Ш - натуральний шовк, ШК і К - штучний шовк, капрон, С - скловолокно, А - азбестове волокно. Літерами О і Д позначається кількість шарів ізоляції (один чи два). Для алюмінієвих обмотувальних дротів наприкінці позначення додається літера А. Наприклад, марка ПБД позначає: провід обмотувальний мідний з ізоляцією з двох шарів бавовняної пряжі.
Емалева ізоляціяобмотувальних проводів позначена так: ЕЛ – емаль лакостійка, ЕВ – емаль високоміцна (вініфлекс), ЕТ – емаль теплостійка поліефірна, ЕВТЛ – емаль поліуретанова, ЕЛР – емаль поліамідно-резольна. Наприклад, марка ПЕЛ позначає: мідний провід, покритий лакостійкою емаллю.
Застосовується також комбінована ізоляція, що складається з емалевої ізоляції та накладеної поверх неї ізоляції з волокнистих матеріалів. Наприклад, марка ПЕЛБО позначає: мідний провід, покритий лакостійкою емаллю і бавовняною пряжею в один шар. Марки обмотувальних проводів, ізольованих скловолокном і просочених у теплостійкому лаку, мають позначення букву К (наприклад, провід марки ПСДК).
Трифазні обмотки статорів машин змінного струму умовно поділяють на одношарові, коли сторона котушки займає весь паз, і двошарові, коли сторона котушки займає половину паза по висоті, тобто в кожен паз закладаються дві сторони котушки.
Двошарові обмотки- Найпоширеніші типи обмоток статорів машин змінного струму. При перемотуванні двошарової обмотки статора спочатку укладають в пази нижні сторони котушок першої фази, а верхні сторони тимчасово залишаються піднятими. Потім послідовно укладають у пази обидві сторони котушок другої та третьої фази. При цьому одну сторону котушки поміщають у нижню частину наступного незаповненого паза, а іншу верхню частину паза, вже наполовину заповненого обмоткою.
Після укладання нижні, а потім верхні обмотки ущільнюють на дні паза за допомогою спеціальної оправки і молотка. Між нижнім та верхнім шарами обмотки поміщають ізоляційну прокладку, верхній шар обмотки закривають ізоляцією та зміцнюють клином. Між лобовими частинами фазних котушок поміщають електрокартон. Укладені котушки з'єднують пайкою, а місця з'єднань ізолюють. Після укладання обмотки перевіряють правильність з'єднання котушок.
Ремонт колекторів
У разі виявлення на поверхні колектора доріжок від спрацьовування щітками колектор проточують, шліфують та полірують. Для шліфуваннязастосовують абразивні кола, до складу яких входить пемза, просочена гасом. Полірують колектордерев'яною увігнутою колодкою, обклеєною скляним папером.
Щоб уникнути виступу міканітових прокладок над поверхнею колектора, його продорожчують. Продорожчанняполягає в тому, що міканітову ізоляцію між колекторними пластинами вирізують на глибину 0,5...1,5 мм, на поверхні колектора утворюються поздовжні доріжки. Продорожкування необхідно тому, що міканіт твердіший, ніж колекторна мідь, і при зносі мідних пластин міканіт виступає на поверхню колектора, що погіршує роботу щіток та комутацію машини.
Продорожчання колекторів машин малої та середньої потужності (перетворювачів), підвагонних генераторів виробляють вручну за допомогою скребка, виготовленого з ножівочного полотна(Рис. 190). Продорожчання колекторів машин великої потужності здійснюють на верстаті фрезою або спеціальною переносною машинкою з гнучким шлангом.
Мал. 190 – Продорожження ізоляції колекторів: 1 – колектор; 2 – фреза; 3 – електродвигун; 4 - супорт поздовжнього переміщення; 5 – супорт вертикального переміщення; 6 – маховик; 7 - ролик
Після фрезерування грані колекторних пластин знімають шабером. Фаски знімають під кутом 45° розміром 0,5 мм (рис. 191) і ретельно очищають колектор від залишків слюди та міді.
Мал. 191 - Зняття фасок із колекторних пластин
Іноді потрібно виїмку однієї або декількох мідних пластин, що мають значні оплавлення або вигоряння міді. Причинами таких ушкоджень можуть бути короткі замикання між пластинами, пробою міканітових пластин, поломка півників поблизу безпосередньо місця з'єднання з пластинами.
Технічними умовами ремонт електричних машин допускається заміна трохи більше п'яти пластин. Заміна колекторних пластин належить до складних видів ремонту; виїмка навіть однієї пластини може спричинити порушення монолітності колектора і втрату геометрично правильної форми, якщо не вжити спеціальних заходів та не застосувати відповідні пристрої для скріплення колектора при видаленні пластини. Як один з таких пристроїв може бути стяжний диск.
Биття колектора у відремонтованій машині вимірюють індикатором після обертання якоря з номінальною швидкістю. Биття колектора має бути не більше 0,03...0,04 мм. Перевищення цих норм викликає сильне іскріння щіток. Причинами биття колектора можуть бути ексцентриситет, еліптичність і виступ окремих пластин при ослабленні їх кріплення. Якщо виявляють надмірне биття колектора, машину розбирають і затягують болти, що стягують пластини, спочатку холодному стані, потім з підігрівом до 100...110°С. Після цього поверхню колектора обточують, полірують та продорожчують.
Найпоширеніші ушкодження контактних кілець такі: знос (спрацьовування) контактної поверхні та порушення ізоляції контактних болтів, оплавлення та вигоряння ділянок контактної поверхні.
Короткозамкнуті кільця з невеликими оплавленими та вигорілими ділянками контактної поверхні можна відновлювати наплавленням на неї латуні або фосфористої міді з наступною механічною обробкою. Цим самим способом можна відновлювати частково зношені пластини.
Відновлення ізоляції контактних кілець з холодною посадкою на втулку роблять наступним чином. Всередину зібраного на підставці (6) (рис. 192) комплекту кілець (5), укладених з проміжними дистанційними прокладками (4), вставляють кілька шарів електрокартону (3) товщиною 0,1...0,4 мм. Щоб шари ізоляції не збивалися при опресуванні, всередину вставляють гільзу розрізу (2), згорнуту з листової сталі товщиною 1,5 мм. Втулку (1) запресовують в отвір гільзи на гідравлічному пресі.
Мал. 192 - Складання контактних кілець
Для підвищення надійності холодного пресування (посадки), ізоляційний матеріал повинен мати малу усадку, тобто він повинен бути добре просочений і просушений.
При гарячої посадкиконтактних кілець, на відміну від наведеного вище способу ремонту, не втулку впресовують в контактні кільця, а контактні кільця в гарячому вигляді з натягом насаджують на ізольовану втулку.
Для ізолювання втулкивикористовують формувальний міканіт товщиною 0,25...0,35 мм, розрізають смугами, змащують шовковим або гліфталевим лаком, просушують повітря протягом 0,5...1 год і щільно накладають на втулку, підігріту до 80...100 ° С. Смуги накладають з невеликим перекроєм доти, доки діаметр втулки з накладеною на неї ізоляцією перевищить внутрішній діаметр контактних кілець на 1,5...2 мм. Потім ізоляцію обгортають двома-трьома шарами паперу, щільно стягують хомутом із сталі товщиною 2...3 мм, нагрівають до 120...130° С, підтягують болти хомута і піддають термічної обробкиізоляцію протягом 2...3 години при 150 ° С - для шеллачного міканіту і при 180 ° С - для гліфталевого.
Після остигання втулки з ізоляції видаляють патьоки лаку і проточують на верстаті. Діаметр проточеної ізоляції повинен перевищувати внутрішній діаметр контактних кілець на величину натягу.
Контактні болти ізолюють мікафолієм або формувальним міканітом завтовшки 0,2...0,3 мм. Для цього поверхню болта очищають від старої ізоляції, змащують глифталевим або шеллачным лаком і просушують на повітрі протягом 0,5...1 години. Мікафолієву або міканітову смугу також покривають лаком, підігрівають до розм'якшення, після чого щільно накладають на болт і обкатують на рівній поверхні, що підігрівається. Потім щільно обгортають ізоляцію болта двома-трьома шарами кіперної стрічки і піддають термічній обробці протягом 2...3 години при відповідній температурі. Після охолодження знімають з ізоляції кіперну стрічку, очищають ізоляцію від нерівностей та патьоків лаку, обробляють до потрібних розміріввручну або на верстаті і обклеюють одним-двома шарами електрокартону.
Щіткотримачі та траверси ретельно оглядають, перевіряють стан їхньої ізоляції та справність деталей лужного апарату. Під час ремонту щітки повністю замінюють, встановлюючи натомість щітки марок, рекомендованих заводом-виробником електричних машин. У машинах постійного струму щітки невідповідної марки можуть спричинити сильне іскріння на колекторі.
Нові щітки притирають колектором.
Притирання щітоквручну - дуже трудомістка операція, тому при заміні щіток їх притирають поза машиною на спеціальному верстаті (рис. 193). На цьому ж верстаті перевіряють правильність розміщення щіток по колу колектора. Черв'яковий гвинт (7), насаджений на кінець валу електродвигуна (1), обертає через черв'ячне колесо (6) вал (3). Вал спирається на два шарикопідшипники, вставлені в капсулу (8), а вгорі направляється бронзовою втулкою, запресованою в плиті (2). На шийку, проточену в плиті, надягають змінні оправки (4) для установки траверс щіткотримачів машин різних типів. На кінець валу надягають барабан (5), зовнішній діаметрякого на 1 мм менше діаметра колектора. На барабан нанесені ризики, за якими перевіряють розміщення щіток по колу колектора. Потім виймають щітки з обойм щіткотримачів та обгортають барабан скляним папером, який закріплюють стрічкою. Щітки вставляють в обойми, опускають на них пальці натискні щіткотримачів і включають електродвигун. Щітковий пил видаляють за допомогою витяжної вентиляції.
Мал. 193 - Верстат для притирання щіток
Під час перевірки стану траверси щіткотримачів звертають увагу на легкість переміщення натискних пальців під час підйому та опускання: при цьому пальці не повинні торкатися бічних стінок та вирізів щіткотримачів. Ізоляція пальців та ізоляційні шайби не повинні мати пошкоджень. Перевіряють наявність стопорних болтів, болтів кріплення пальців та інших кріпильних елементів. Несправні деталі щіткотримачів (струмні болти, гвинти, натискні пальці, поламані і недостатньо жорсткі пружини) замінюють.
При обертанні колектора щітки вібрують в обоймах та зношують їх. Збільшення зазору між щіткою та обоймою щіткотримача веде до перекосу щітки в обоймі та порушення її контакту з колектором. Розроблені отвори в корпусі щіткотримачів відновлюють гальванічним способом або наплавленням з подальшою обробкою. У разі неможливості відновлення обойму замінюють на нову. Відновлення розмірів обойми обтисканням не допускається.
Причини пошкодження обмоток електродвигунів
При експлуатації електричних машин поступово руйнується ізоляція обмоток внаслідок її нагрівання, впливу механічних зусиль від вібрації, динамічних сил при пусках і перехідних процесах, відцентрових сил при обертанні, впливу вологи та агресивних середовищ, забруднення різним пилом.
Необоротні зміни структури та хімічного складуізоляції називають старінням, процес погіршення властивостей ізоляції внаслідок старіння – зносом.
Головною причиною виходу з ладу ізоляції машин низької напруги є температурні дії. При температурному розширенні ізоляційних матеріалівпослаблюється їх структура, виникають внутрішні механічні напруження. Теплове старіння ізоляції робить її вразливою до механічних впливів.
При втраті механічної міцності та еластичності ізоляція не здатна протистояти звичайним умовам вібрації або ударам, проникненню вологи та неоднаковим тепловим розширенням міді, сталі та ізоляційних матеріалів. Усадка ізоляції від впливу теплоти призводить до послаблення кріплень котушок, клинів, пазових прокладок та інших конструкційних кріпильних деталей, що сприяє пошкодженню обмотки при відносно слабких механічних впливах. У початковий період експлуатації просочувальний лак добре цементує обмотку, але внаслідок теплового старіння лаку цементація погіршується і дія вібрації стає більш відчутною.
У процесі експлуатації обмотка може забруднюватися пилом з навколишнього повітря, олією з підшипників, вугільним пилом під час роботи щіток. У робочих приміщеннях металургійних та вугільних підприємств, прокатних, коксових та інших цехів пил настільки дрібний і легкий, що проникає всередину машини, в такі місця, куди попадання її, здавалося б, неможливе. Вона утворює провідні містки, які можуть викликати перекриття чи пробій на корпус.
Поточний ремонт обмоток електродвигунів
Зовнішню поверхню машини та доступні внутрішні частини в процесі технічного обслуговування очищають від пилу сухою серветкою, волосяною щіткою або пилососом.
При поточному ремонтіобмоток машину розбирають. Обмотки оглядають, продують сухим стисненим повітрям і за необхідності протирають серветками, змоченими в бензині. При огляді перевіряють надійність кріплення лобових частин, клинів та бандажів. Усувають виявлені несправності. Ослаблені або обірвані бандажі на лобових частинах обмоток статора з круглого дроту зрізають і замінюють їх новими зі скляних або лавсанових шнурів або стрічок.
Якщо покриття обмотки знаходиться у незадовільному стані, то обмотку сушать та покривають шаром емалі. Покривати обмотку товстим шаром емалі не рекомендується, оскільки потовщений шар погіршує охолодження машини. Якість проведеного ремонту перевіряють виміром опору ізоляції до та після ремонту.
Короткозамкнуті обмотки асинхронних двигунів при поточному ремонті зазвичай не ремонтують, а тільки оглядають. У разі виявлення несправностей ротори відправляють у капітальний ремонт.
Ремонт обмоток електричних машин
Обмотка є однією з найважливіших частин електричної машини. Надійність машин в основному визначається якістю обмоток, тому до них пред'являються вимоги електричної та механічної міцності, нагрівальностійкості, вологостійкості.
Підготовка машин до ремонту полягає у підборі обмотувальних проводів, ізоляційних, просочувальних та допоміжних матеріалів.
Технологія капітального ремонтуобмоток електричних машин включає такі основні операції:
розбирання обмотки;
очищення пазів осердя від старої ізоляції;
ремонт сердечника та механічної частини машини;
очищення котушок обмотки від старої ізоляції;
підготовчі операції виготовлення обмотки;
виготовлення котушок обмотки;
ізолювання сердечника та обмоткотримачів;
укладання обмотки в паз;
паяння з'єднань обмотки;
кріплення обмотки у пазах;
сушіння та просочення обмотки.
Ремонт обмоток статорів. Виготовлення обмотки статора починають із намотування окремих котушок на шаблоні. Щоб правильно вибрати розмір шаблону, необхідно знати основні розміри котушок, головним чином їхньої прямолінійної та лобової частин. Розміри котушок обмотки машин, що демонтуються, визначають шляхом вимірів старої обмотки.
Котушки всипних обмоток статорів виготовляють зазвичай на універсальних шаблонах (рис. 5).
Такий шаблон є сталевою плитою 1, яка за допомогою
привареної до неї втулки 2 з'єднується зі шпинделем намотувального верстата. Плита має форму трапеції.
Малюнок 5 - Універсальний намотувальний шаблон:
1 - плита; 2 - втулка; 3 - шпилька; 4 - ролики
У її прорізі встановлені чотири шпильки, закріплені гайками. При намотуванні котушок різної довжини шпильки переміщують у прорізах. При намотуванні котушок різної ширини шпильки переставляють з одних прорізів до інших.
В обмотках статора машин змінного струму зазвичай кілька сусідніх котушок з'єднують послідовно і вони утворюють котушкову групу. Щоб уникнути зайвих пайкових з'єднань, усі котушки однієї котушкової групи намотують цільним дротом. Тому на шпильки 3 надягають ролики 4, виточені з текстоліту або алюмінію. Число жолобків на ролику дорівнює найбільшому числукотушок у котушковій групі, розміри жолобків повинні бути такими, щоб у них могли поміститися всі провідники котушки.
Котушки двошарової обмотки укладають у пази осердя групами, як вони були намотані на шаблоні. Провід розподіляють в один шар і кладуть сторони котушок, які прилягають до пазу. Інші сторони котушок не укладають у пази доти, доки не будуть укладені нижні сторони котушок у всі пази. Наступні котушки кладуть одночасно верхніми та нижніми сторонами.
Між верхніми та нижніми сторонами котушок у пазах встановлюють ізоляційні прокладки з електрокартону, зігнутого у вигляді дужки, а між лобовими частинами - з лакоткані або листів картону з наклеєними на них шматками лакоткані.
Виготовлення обмотки із закритими пазами має низку особливостей. Пазову ізоляцію таких обмоток роблять у вигляді гільз із електрокартону та лакоткані. Попередньо за розмірами пазів машини виготовляють сталевий дорн, який являє собою два зустрічні клини. Дорн повинен бути меншим за паза на товщину гільзи. Потім за розмірами старої гільзи нарізають заготовки з електрокартону та лакоткані на повний комплект гільз і приступають до виготовлення. Нагрівають дорн до 80 - 100 ° С і щільно обгортають заготовкою, просоченою лаком. Зверху на заготівлю повнолисток щільно укладають бавовняну стрічку. Після охолодження дорну до температури навколишнього середовища розводять клини і знімають готову гільзу. Перед намотуванням поміщають гільзи в пази статора, а потім заповнюють їх сталевими прутками, діаметр яких повинен бути на 0,05 - 0,1 мм більше діаметра ізольованого обмотувального дроту. Від бухти відрізають шматок дроту, необхідний намотування однієї котушки. Довгий провід ускладнює намотування, при цьому нерідко ушкоджується ізоляція через часту протяжку його через паз.
Ізоляцію лобових частин обмотки машин на напругу до 660, призначених для роботи в нормальному середовищі, виконують склострічкою ЛЕС, причому кожен наступний шар напівперекриває попередній. Кожну котушку групи обмотують, починаючи від торця осердя. Спочатку обмотують стрічкою частину ізоляційної гільзи, яка виступає з паза, а потім частину котушки до кінця вигину. Середини головок групи обмотують склострічкою вповнолистку. Кінець стрічки закріплюють на головці клеєм або щільно пришивають до неї. Провід обмотки, що лежать у пазі, утримують за допомогою пазових клинів, що виготовляються з бука, берези, пластмаси, текстоліту або гетинаксу. Клин повинен бути на 10 - 15 мм довшим за сердечник і на 2 - 3 мм коротше пазової ізоляції і товщиною не менше 2 мм. Для вологостійкості дерев'яні клини "варять" 3-4год в оліфі при 120-140 °С.
Клини забивають у пази середніх і малих машин молотком і за допомогою дерев'яної надставки, а пази великих машин - пневматичним молотком. Потім збирають схему обмотки. Якщо фаза обмотки намотана окремими котушками, їх послідовно з'єднують у котушкові групи.
За початок фаз приймають висновки котушкових груп, які виходять із пазів, розташованих біля вивідного щитка. Ці висновки відгинають до корпусу статора та попередньо з'єднують котушкові групи кожної фази, скручують зачищені від ізоляції кінці проводів котушкових груп.
Після складання схеми обмотки перевіряють електричну міцність ізоляції між фазами та на корпус, а також правильність її з'єднання. Для цього використовують найпростіший спосіб - короткочасно підключають статор до мережі (127 або 220 В), а потім до поверхні його розточування прикладають сталеву кульку (від шарикопідшипника) і відпускають її. Якщо кулька обертається по колу розточування, то схема зібрана правильно. Таку перевірку можна здійснити за допомогою вертушки. У центрі диска з жерсті пробивають отвір, зміцнюють його цвяхом на торці дерев'яної планки, а потім цю вертушку поміщають у розточку статора, який підключений до електричної мережі. Якщо схема зібрана правильно, диск обертатиметься.
Бандажування роторів та якорів
При обертанні роторів та якорів електричних машин виникають відцентрові сили, які прагнуть виштовхнути обмотку з пазів і відігнути її лобові частини. Щоб протидіяти відцентровим силам та утримати обмотку в пазах, використовують розклинівку та бандажування обмоток роторів та якорів.
Застосування способу кріплення обмоток (клинами чи бандажами) залежить від форми пазів ротора чи якоря. При відкритій формі пазів використовують бандажі чи клини. Пазові частини обмоток у сердечниках якорів та роторів закріплюють за допомогою клинів або бандажів із сталевого бандажного дроту або склострічки, а також одночасно клинами та бандажами; лобові частини обмоток роторів та якорів - бандажами. Надійне кріплення обмоток має важливе значення, оскільки необхідне протидії як відцентровим силам, а й динамічним зусиллям, впливу яких піддаються обмотки при рідкісних змін у них струму. Для бандажування роторів застосовують сталевий луджений дріт діаметром 0,8 - 2 мм, що володіє великим опором на розрив.
Перед намотуванням бандажів лобові частини обмотки осаджують ударами молотка через дерев'яну прокладкущоб вони рівно розташовувалися по колу. При бандажуванні ротора простір під бандажами попередньо покривають смужками електрокартону, щоб створити ізоляційну прокладку між сердечником ротора і бандажом, що виступає на 1 - 2 мм по обидва боки бандажа. Весь бандаж намотують одним шматком дроту, без пайок. На лобових частинах обмотки, щоб уникнути їх спучування, накладають витки дроту від середини ротора до його кінців. За наявності у ротора спеціальних канавок дроту бандажа та замки не повинні виступати над канавками, а за відсутності канавок товщина та розташування бандажів повинні бути такими, якими вони були до ремонту. Дужки, що встановлюються на роторі, слід розміщувати над зубцями, а не над пазами, при цьому ширина кожної з них повинна бути меншою за ширину верхньої частини зубця. Дужки на бандажах розставляють рівномірно по колу роторів з відстанню між ними не більше 160 мм. Відстань між двома сусідніми бандажами має бути 200-260 мм. Початок і кінець бандажного дроту закладають двома замковими дужками шириною 10-15 мм, які встановлюють на відстані 10 - 30 мм одна від одної. Краї дужок загортають на витки бандажу та. запаюють припоєм ПІС 40.
Повністю намотані бандажі для збільшення міцності і запобігання їх руйнування відцентровими зусиллями, створюваними масою обмотки при обертанні ротора, пропаюють по всій поверхні припоєм ПОС 30 або ПОС 40. Пайку бандажів виробляють електродуговим паяльником з мідним стрижнем . У ремонтній практиці нерідко дротяні бандажі замінюють виконаними склострічками з односпрямованого (подовжньому напрямку) скляного волокна, просоченого термореактивними лаками. Для намотування бандажів зі склострічки застосовують те саме обладнання, що і для бандажування сталевим дротом, але доповнене пристроями ст. вигляді натяжних роликів та укладачів стрічки.
На відміну від бандажування сталевим дротом ротор до намотування на нього бандажів із склострічки прогрівають до 100 °С. Такий прогрів необхідний тому, що при накладенні бандажа на холодний ротор залишкова напруга в бандажі при його запіканні знижується більше, ніж при нагрітого бандажуванні. Перетин бандажа зі склострічки має не менше ніж у 2 рази перевищувати переріз відповідного бандажу з дроту. Кріплення останнього витка склострічки з нижчим шаром відбувається в процесі сушіння обмотки при спіканні термореактивного лаку, яким просочена склострічка. При бандажуванні обмоток роторів склострічкою не застосовують замки, дужки та підбандажну ізоляцію, що є перевагою цього способу.
Балансування роторів та якорів
Відремонтовані ротори та якорі електричних машин піддають статичній, а при необхідності і динамічному балансуванніу зборі з вентиляторами та іншими частинами, що обертаються. Балансування проводять на спеціальних верстатах виявлення неврівноваженості (дисбалансу) мас ротора чи якоря, що є частою причиною виникнення вібрації під час роботи машини.
Ротор і якір складаються з великої кількості деталей і тому розподіл мас в них не може бути рівномірним. Причини нерівномірного розподілумас - різна товщина або маса окремих деталей, наявність в них раковин, неоднаковий, виліт лобових частин обмотки та ін. У зібраному роторі та якорі неврівноважені маси окремих деталей залежно від їх розташування можуть підсумовуватися або взаємно компенсуватися. Ротори та якорі, у яких головна центральна вісь інерції не збігається з віссю обертання, називають неврівноваженими.
Неврівноваженість, як правило, складається із суми двох неврівноваженостей - статичної та динамічної. Обертання статично і динамічно неврівноваженого ротора та якоря викликає вібрацію, здатну зруйнувати підшипники та фундамент машини. Руйнівний вплив неврівноважених роторів і якорів усувають шляхом їх балансування, що полягає у визначенні розміру та місця неврівноваженої маси. Неврівноваженість визначають статичним чи динамічним балансуванням. Вибір способу балансування залежить від необхідної точності врівноваження, якої можна досягти на наявному устаткуванні. При динамічному балансуванні виходять вищі результати компенсації неврівноваженості (менша залишкова неврівноваженість), ніж статичної.
Для визначення неврівноваженості ротор виводять із рівноваги легким поштовхом. Неврівноважений ротор (якір) прагнутиме повернутися в таке становище, при якому його важка сторона опиниться внизу. Після зупинки ротора відзначають крейдою місце, що опинилося у верхньому положенні. Прийом повторюють кілька разів, щоб перевірити, чи зупиняється ротор (якір) завжди в цьому положенні. Зупинка ротора в тому самому положенні вказує на зсув центру тяжіння.
У відведене для балансувальних вантажів місце (найчастіше це внутрішній діаметр обода натискної шайби) встановлюють пробні вантажі, прикріплюючи їх за допомогою замазки. Після цього повторюють прийом балансування. Додаючи або зменшуючи масу вантажів, домагаються зупинки ротора у будь-якому, довільно взятому положенні. Це означає, що ротор статично врівноважений, тобто його центр тяжкості поєднаний із віссю обертання. Після закінчення балансування пробні вантажі замінюють одним такого ж перерізу і маси, що дорівнює масі пробних вантажів і замазки і зменшеної на масу частини електрода, яка піде на приварювання постійного вантажу. Неврівноваженість можна компенсувати висвердлюванням відповідної частини металу з важкого боку ротора.
Точнішим, ніж на призмах і дисках є балансування на спеціальних вагах. Балансований ротор встановлюють шийками валу на опори рами, яка може повертатися навколо своєї осі на деякий кут повертаючи ротор, що балансується, домагаються найбільшого показання індикатора J, яке буде за умови розташування центру тяжіння ротора.
Додаванням до вантажу додаткового вантажу-рамки з поділками домагаються врівноваження ротора, яке визначають за стрілкою індикатора. У момент врівноваження стрілка поєднується з нульовим розподілом.
Якщо повернути ротор на 180, його центр ваги наблизиться до осі гойдання рами на подвійний ексцентриситет зміщення центру ротора тяжіння щодо його осі. Про цей момент судять за найменшим свідченням індикатора. Ротор врівноважують пересуванням вантажної рамки по лінійці зі шкалою, відградуйованою в грамах на сантиметр. Про величину неврівноваженості судять за показаннями шкали ваги.
Статичне балансування застосовується для роторів, що обертаються із частотою, що не перевищує 1000 об/хв. Статично врівноважений ротор (якір) може мати динамічну неврівноваженість, тому ротори, що обертаються з частотою вище 1000 об/хв, найчастіше піддають динамічному балансуванню, при якій одночасно усуваються обидва види неврівноваженостей - статична та динамічна.
Закріпивши постійний вантаж, ротор піддають перевірочному балансуванню і при задовільних результатах передають у складальне відділення для збирання машини.
Складання та випробування електричних машин Складання - завершальний етап ремонту електричної машини, в процесі якого з'єднують ротор зі статором за допомогою підшипникових щитів з підшипниками і збирають інші деталі машини. Як правило складання будь-якої машини ведеться в послідовності, зворотній розбиранні.
Складання машини ведуть в такій послідовності, щоб кожна деталь, що встановлюється, поступово наближала її до зібраного стану і в той же час не викликала необхідності переробок і повторення операції.
Технологічна послідовність виконання основних складальних
Складання машини постійного струму П-41 (рис. 6) проводять наступним чином. Надягають на головні полюси котушки збудження, встановлюють полюси з котушками в станині 16 згідно з маркуванням, зробленим при розбиранні, і кріплять їх болтами. Перевіряють шаблоном відстані між полюсними наконечниками, штихмасом – відстані між протилежними полюсами.
Малюнок 6 - Машина постійного струму П-41
Надягають на додаткові полюси 13 котушки, вставляють полюси з котушками в станину 16 згідно з маркуванням, зробленим при розбиранні, і кріплять їх болтами. Перевіряють шаблоном відстані між полюсними наконечниками головних та додаткових полюсів, а штихмасом - відстані між протилежними додатковими полюсами. З'єднують котушки головних та додаткових полюсів згідно зі схемою з'єднань. Перевіряють полярність головних і додаткових полюсів, а також величину вильоту обмотки 12, розташованої в сердечнику 14 якоря. Насаджують на вал 7 вентилятор згідно з позначками, зробленими при розбиранні. Закладають консистентне мастило в лабіринтові канавки. Надягають на вал внутрішні кришки 2 і 20 підшипників. Нагрівають шарикопідшипники в масляній ванні або індукційним методом і насаджують їх на вал за допомогою пристосування, Закладають у підшипники консистентне мастило. Вводять якір у станину, користуючись пристосуванням. Збирають траверсу 6 разом із щіткотримачами на пристрої і притирають щітки. Гвинтують траверсу з щіткотримачами до підшипникового щита 5 і піднімають щітки з гнізд щіткотримачів. Насувають на шарикопідшипник задній щит підшипниковий 18, піднімають якір за кінець валу і насувають підшипниковий щит на замок станини. Ввертають болти підшипникового щита в отвори торця станини, не затягуючи їх вщент. Насувають на шарикопідшипник 3 передній щит підшипниковий 5. Піднімають якір і вводять підшипниковий щит в замок станини. Ввертають болти підшипникового щита в отвори торця станини, не затягуючи їх вщент. Перевіряють легкість обертання якоря, поступово затягуючи болти підшипникових щитів. Надягають кришку 4 шарикопідшипника і стягують кришки 4 і 2 болтами. Закладають консистентне мастило в лабіринтові канавки. Надягають кришку 19 шарикопідшипника і кріплять кришки 19 і 20 болтами. Перевіряють легкість обертання якоря, обертаючи його за кінець валу. Опускають щітки на колектор. Перевіряють відстані між щітками різних пальців по колу колектора та зсув щіток по довжині колектора. Перевіряють відстані між колектором та щіткотримачами. Збирають затискачі 7 на дощечці 9 коробці 8 і кріплять до неї конденсатори 10. Встановлюють зібрану дощечку затискачів на передньому підшипниковому щиті 5. Виробляють електричні з'єднання згідно схеми. Перевіряють щупами відстані між якорем та полюсами. Підводять до затискачів дроти живлення від мережі. Виробляють пробну обкатку машини. У процесі обкатки перевіряють роботу щіток та підшипників. Щітки повинні працювати без іскріння, підшипники без шуму. Закінчивши обкатку, закривають колекторні люки кришками. Від'єднують дроти живлення та закривають коробку затискачів кришкою. Здають зібрану машину майстру чи контролеру ВТК.
При виконанні складальних робіт електрослюсар повинен пам'ятати, що ротор електродвигуна, що утримується в центральному положенні магнітним полем статора, повинен мати можливість переміщення (розбігу) в осьовому напрямку. Це необхідно для того, щоб вал ротора при найменшому зміщенні не прав своїми заточеннями торці підшипників і не викликав додаткових зусиль або тертя сполучених частин машини. Величини осьового розбігу, що залежать від потужності машини, повинні бути: 2,5 - 4 мм при потужності 10-40 кВт і 4,5 - 6 мм при потужності 50-100 кВт.
У всіх машин після ремонту перевіряють нагрівання підшипників та відсутність у них сторонніх шумів. У машин потужністю вище 50 кВт при частоті обертання понад 1000 об/хв і в усіх машин, що мають частоту обертання понад 2000 об/хв, вимірюють величину вібрації.
Зазори між активною сталлю ротора та статора, виміряні в чотирьох точках по колу, повинні бути однаковими. Розміри зазорів у діаметрально протилежних точках ротора та статора асинхронного електродвигуна, а також між серединами головних полюсів та якорем машини постійного струму не повинні відрізнятися більш ніж на ±10%.
Випробування електричних машин. У ремонтній практиці зустрічаються головним чином такі види випробувань: на початок ремонту й у його для уточнення характеру несправності; нововиготовлених деталей машини; зібраної після ремонту машини.
Випробування зібраної після ремонту машини проводять за такою програмою:
перевірка опору ізоляції всіх обмоток щодо корпусу та між ними;
перевірка правильності маркування вивідних кінців;
вимірювання опору обмоток постійного струму;
перевірка коефіцієнта трансформації асинхронних двигунів із фазним ротором;
проведення досвіду холостого ходу; випробування на підвищену частоту обертання; випробування міжвіткової ізоляції; випробування електричної міцності ізоляції.
Залежно від характеру та обсягу проведеного ремонту іноді обмежуються виконанням лише частини перерахованих випробувань. Якщо випробування проводять до ремонту з метою виявлення дефекту, достатньо провести частину програми випробувань.
У програму контрольних випробувань асинхронних двигунів входять:
1) зовнішній огляд двигуна та виміри повітряних зазорів між сердечниками;
2) вимірювання опору ізоляції обмоток щодо корпусу та між фазами обмоток;
3) вимірювання омічного опору обмотки у холодному стані;
4) визначення коефіцієнта трансформації (у машинах із фазним ротором);
5) випробування машини на холостому ході;
6) вимірювання струмів холостого ходу по фазах;
7) вимірювання пускових струмів у короткозамкнених двигунах та визначення кратності пускового струму;
8) випробування електричної міцності виткової ізоляції;
9) випробування електричної міцності ізоляції щодо корпусу та між фазами;
10) проведення досвіду короткого замикання;
11) випробування на нагрівання під час роботи двигуна під навантаженням.
У програму контрольних випробувань синхронних машин входять самі випробування крім п. 4, 7 і 10.
Контрольні випробування машин постійного струму включають такі операції:
зовнішній огляд та вимірювання повітряних зазорів між сердечником якоря та полюсами;
вимірювання опору ізоляції обмоток щодо корпусу;
вимірювання омічного опору обмоток у холодному стані;
перевірка правильності встановлення щіток на нейтралі;
перевірка правильності з'єднання обмоток додаткових полюсів з
перевірка узгодженості полярностей котушок послідовного та паралельного збуджень;
перевірка чергування полярностей основних та додаткових полюсів;
випробування машини на неодруженому ходу;
випробування електричної міцності виткової ізоляції;
випробування електричної міцності ізоляції щодо корпусу;
випробування на нагрівання під час роботи машини під навантаженням.
