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.

Наиболее сложным и ответственным вопросом ремонта электродвигателей является определение пригодности исправных обмоток для дальнейшей работы и установление вида и необходимого объема ремонта неисправных обмоток.

Определение пригодности 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

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.

Изготовление изоляции и укладка мягкой всыпной обмотки асинхронного электродвигателя

Блок-схема алгоритма и технологическая карта ремонта всыпной обмотки асинхронного электродвигателя приведена ниже.

Технология изготовления обмоток:

1. Нарезать комплект полос изоляционного материала по размерам обмоточных данных. Загнуть на отрезанных полосах манжету с двух сторон. Изготовить комплект пазовых гильз.


2. Очистить пазы статора от пыли и грязи. Вложить пазовую изоляцию на всю длину во все пазы.


3. Нарезать комплект полос изоляционного материала и по размерам подготовить прокладки. Изготовить комплект прокладок для лобовых частей обмоток.


4. Вложить в паз две пластины для защиты изоляции проводов от повреждения при их укладке. Ввести в расточку статора катушечную группу; расправить руками провода и вложить их в пазы Удалить из паза пластины Распределить равномерно провода в пазу фибровой палочкой. Вложить в паз междуслойную изоляционную прокладку. Осадить молоточком (топориком) уложенную катушку на дно паза При двухслойной обмотке - уложить вторую катушку в паз.


5. Использовать готовые клинья из пластических материалов (пленки ПТЭФ и др.) или изготовить деревянные. Отрезать по размерам обмоточных данных деревянные заготовки. Определить их относительную влажность и высушить до относительной влажности 8 %. Пропитать деревянные клинья в олифе и высушить.


6. Вложить клин в паз и при помощи молотка заклинить.
   Обрезать острогубцами выступающие с торцов статора концы клиньев, оставив с каждой стороны концы по 5 - 7 мм Обрезать выступающие части изоляционных прокладок.


7. Вложить изоляционные прокладки в лобовые части обмоток между смежными катушками двух уложенных рядом групп разных фаз.
   Отогнуть на 15-18° лобовые части катушек обмотки ударами молотка в сторону внешнего диаметра статора Проследить за плавным изгибом проводов катушки в местах выхода их из паза.

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.

Замена катушки с поврежденной изоляцией

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.

Ремонт обмоток роторов

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.

Ремонт обмоток якорей

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.

Ремонт полюсных катушек

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.

Сушка, пропитка и испытания обмоток

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.

4-6. ПАЙКА ОБМОТОК, КОЛЛЕКТОРОВ, БАНДАЖЕЙ

Соединение проводников пайкой производится при помощи припоя. По температуре расплавления припои делятся на мягкие (олово - свинец) с температурой плавления до "230° С и твердые (медь - серебро) с температурой плавления 700° С и выше. Существует также промежуточная группа припоев. Из числа мягких оловя-нисто-свинцовых припоев применяются припои марок ПОС-30-ПОС-90 (цифра обозначает процентное содержание олова) с температурой плавления 180° С. Хорошие результаты дает пайка чистым оловом (температура плавления 230° С). Однако вследствие дефицитности этого металла пайку чистым оловом производят лишь в осо-

бо ответственных электрических машинах при наличии повышенных температур.

Кадмиево-цинково-серебряные припои (ПКДЦ Ср 31) с температурой плавления 250° С применяются для пайки бандажей машин с изоляцией класса Н, а свинцово-серебряные припои (ПССр 2,5) с температурой плавления 280° С, применяются для пайки коллекторов этих машин.

Из числа твердых применяются серебряные припои (П Ср 45-70) с температурой расплавления 660- 730° С и медно-фосфористые (ПМФ7, МФ-3) с температурой плавления 710-850° С. К припоям предъявляется ряд требований: они должны в расплавленном виде достаточно хорошо проникать в щели между спаиваемыми поверхностями, т. е. иметь достаточную жидкотекучесть, не должны размягчаться при температурах, лежащих по возможности близко к температуре плавления, и обеспечивать достаточную механическую прочность пайки при этих температурах. Место пайки не должно быть хрупким. Пайка должна иметь достаточно низкое электрическое сопротивление и, кроме того, с течением времени это сопротивление, равно как и механические показатели, не должно ухудшаться за счет окисления и старения.

Следует отметить, что припои с большим содержанием свинца более склонны к окислению, а припои медно-фосфористые дают несколько более хрупкие соединения, чем серебряные.

Для того чтобы припой мог дать прочное соединение поверхностей, кроме чистоты их необходимо, чтобы на них не было пленки окислов. При температуре пайки такой пленкой покрыты поверхности любого металла. Для уничтожения пленки окислов служат флюсы: канифоль для мягких паек и бура для твердых. Протравка спаиваемых поверхностей кислотой при пайке токоведущих частей в электрических машинах не допускается, так как кислота разрушает изоляционные материалы.

Канифоль может применяться в твердом виде или в виде спиртового раствора. Бура применяется в виде порошка либо водного раствора. Пайка производится иа-яльной лампой или паяльником. Для ускорения пайки желательно применение электрических паяльников. Для пайки твердым припоем применяются клещи с электронагревом (рис. 4-20) и графитовыми губками,

Мягкими припоями паяют коллекторы и бандажи всех машин, статорные и роторные шины и соединения у машин, изолированных по классу А с невысокими рабочими температурами.

Чисто оловянистым припоем рекомендуется паягь коллекторы и бандажи ответственных машин, у которых возможны значительные перегрузки. Для нормальных машин пайка коллекторов и бандажей может производиться припоем ПОС-30-ПОС-60 с 30-6Э%-ным содержанием олова (ГОСТ 1499-42).

Рис. 4-20. Сварочные клещи.

Твердым припоем паяют: шины (стержни) обмоток машин, имеющих высокие перегревы и изолированных по классу В-Н, неизолированные обмотки короткозамк-нутых роторов, демпферные клетки и т. д. Твердым припоем производится также соединение медных шин в процессе намотки катушек. Тонкие провода во избежание пережога паяют мягкими припоями.

Технология пайки мягкими припоями предусматривает следующие операции: 1) очистка поверхности места пайки; 2) прогрев места пайки до температуры, при которой припой плавится от прикосновения к месту пайки; 3) обильная промазка канифолью; 4) введение палочки припоя путем прижимания ее к щели между спаиваемыми поверхностями; 5) удаление (тряпкой) излишков припоя в горячем состоянии; 6) остывание и смывание остатков канифоли спиртом.

Для лучшего соединения паяемых поверхностей рекомендуется их предварительное облуживание.

Пайка коллекторов производится в наклонном положении для того, чтобы олово не затекло за петушки. Прогрев коллектора паяльной лампой должен производиться весьма осторожно, чтобы не отпустить пластин. Обмотка при этом закрывается асбестовой тканью или

картоном. У малых коллекторов достаточно прогреть петушки паяльником.

То же относится к впайке проводов в ленточные петушки (рис. 4-21). Прорезь в пластине, петушок и конец обмоточного провода должны быть предварительно об-лужены.

Наилучшие результаты дает пайка коллекторов в ванне. При этом якорь устанавливают вертикально коллектором вниз. Торцовую часть петушков ставят на асбестовую прокладку, лежащую на борту стального кольца. Кольцо и коллектор прогревают при помощи электрообогрева до температуры 250° С, после чего петушки обильно промазывают канифолью и в канавку между ними и бортом кольца наливают расплавленное олово или припой.

При этом методе пайки обеспечивается хорошее проникновение олова во все места, подлежащие пропайке.

Олово, естественно, ие должно наливаться выше уровня петушков, чтобы оно не затекало в обмотку.

Для выполнения пайки по указанному способу ремонтный цех должен иметь установку для нагрева и набор сменных колец для разных диаметров коллекторов.

Весьма удобным (в особенности в условиях ремонта) является способ нагрева петушков при пайке коллекторов, согласно которому коллектор охватывается медным хомутом или проводом, обеспечивающим хороший контакт с пластинами. Один конец от сварочного трансформатора подводят к этому хомуту, а второй конец - к паяльнику, представляющему собой медный стержень с графитовой накладкой, укрепленный в рукоятке из изоляционного материала. Прикосновением графитовой накладки к петушку его разогревают до нужной температуры.

Рис. 4-21. Пайка петушков.

Пайка Шин двухслойной обмотки предусматривает подготовку, т. е. охват шин скобочкой и расклиновку их медным клином (рис. 4-22). Ротору дается легкий наклон для предотвращения затекания олова в обмотку.

Если шины имеют большое сечение, а скобочка большую длину, то для облегчения пропайки всей поверхности в скобе делают прорези или круглые отверстия (рис. 4-"23). Пайка может быть хорошо выполнена толь-

Рис. 4-22. Подготовка

стержней роторной

обмотки к пайке.

Рис 4-23. Скобка с отверстиями.

ко в том ■случае, если внутри скобки с расклиненными шинами не остается пустот. В противном случае припой будет вытекать и пайка получится непрочной.

Пайка бандажей после их намотки заключается в равномерной пропайке тонким слоем олова рядом лежащих витков бандажной проволоки, так что образуется как бы сплошной пояс. При этом не должно быть мест, где олово наложено настолько толстым слоем, что закрывает витки бандажной проволоки.

Пайку проводов твердым припоем производят в следующей последовательности: 1) подготовка торцов; 2) разогрев до темно-красно-малинового цвета; 3) посыпание бурой до полного закрытия слоем расплавленной буры концов провода; 4) дальнейший нагрев до момента расплавления припоя, после чего необходимо прекратить нагревание; 5) осмотр и опиловка места пайки; проверка прочности ее на изгиб. Припой в виде листочка закладывают между торцами провода. Для прямоугольной меди большого сечения стык выполняют наискось (угол 65°). Концы вкладывают в зажимы и закрепляют один плотно, другой свободно. Нагрев места пайки производят паяльной лампой, автогенной горелкой или электроклещами (рис. 4-20).

Пайка шин может производиться аналогичными клещами с угольными губками. Припой в виде листочка закладывают под скобу, которая сжимается клещами. На короткое время, необходимое для расплавления припоя, включают ток.

Хорошие результаты дает пайка припоем из фосфористой меди МФ-3 (температура плавления 720-740° С).

Подлежащие пайке поверхности очищаются шкуркой и сдавливаются электроклещами. Включением тока место пайки нагревается до 750-800° С, и одновременно кромки спаиваемых поверхностей промазываются припоем. Благодаря высокой текучести этого припоя он распределяется по всей поверхности. Для лучшего растекания припоя плоскость спая желательно расположить наклонно или вертикально.

Пайка алюминиевых проводов и шин усложняется тем обстоятельством, что алюминий сильно подвержен окислению. Для пайки алюминиевых проводов между собой и с медными проводами разработаны специальные припои [Л. 1] с температурой плавления 160-450° С, содержащие в основном цинк, олово и добавки: алюминий, медь, серебро, кадмий.

Алюминий можио паять оловом при применении ультразвукового паяльника. Такой паяльник имеет, кроме нагревателя, обмотку, питающуюся током частотой 20 000 гц, охватывающую стальной сердечник из специального сплава. Рабочий конец паяльника при этом совершает высокочастотные колебашия, разрушающие окисные планки.

Причины повреждения обмоток электродвигателей

При эксплуатации электрических машин постепенно разрушается изоляция обмоток в результате ее нагрева, воздействия механических усилий от вибрации, динамических сил при пусках и переходных процессах, центробежных сил при вращении, влияния влаги и агрессивных сред, загрязнения различной пылью.

Необратимые изменения структуры и химического состава изоляции называют старением, процесс ухудшения свойств изоляции в результате старения - износом.

Главной причиной выхода из строя изоляции машин низкого напряжения являются температурные воздействия. При температурном расширении изоляционных материалов ослабляется их структура, возникают внутренние механические напряжения. Тепловое старение изоляции делает ее уязвимой для механических воздействий.

При потере механической прочности и эластичности изоляция не способна противостоять обычным условиям вибрации или ударам, проникновению влаги и неодинаковым тепловым расширениям меди, стали и изоляционных материалов. Усадка изоляции от воздействия теплоты приводит к ослаблению креплений катушек, клиньев, пазовых прокладок и других крепежных конструкционных деталей, что способствует повреждению обмотки при относительно слабых механических воздействиях. В начальный период эксплуатации пропиточный лак хорошо цементирует обмотку, но вследствие теплового старения лака цементация ухудшается и действие вибрации становится более ощутимым.

В процессе эксплуатации обмотка может загрязняться пылью из окружающего воздуха, маслом из подшипников, угольной пылью при работе щеток. В рабочих помещениях металлургических и угольных предприятий, прокатных, коксовых и других цехов пыль настолько мелка и легка, что проникает внутрь машины, в такие места, куда попадание ее, казалось бы, невозможно. Она образует проводящие мостики, которые могут вызвать перекрытие или пробой на корпус.

Текущий ремонт обмоток электродвигателей

Наружную поверхность машины и доступные внутренние части в процессе технического обслуживания очищают от пыли сухой салфеткой, волосяной щеткой или пылесосом.

При текущем ремонте обмоток машину разбирают. Обмотки осматривают, продувают сухим сжатым воздухом и при необходимости протирают салфетками, смоченными в бензине. При осмотре проверяют надежность крепления лобовых частей, клиньев и бандажей. Устраняют обнаруженные неисправности. Ослабленные или оборванные бандажи на лобовых частях статорных обмоток из круглого провода срезают и заменяют их новыми из стеклянных или лавсановых шнуров или лент.

Если покрытие обмотки находится в неудовлетворительном состоянии, то обмотку сушат и покрывают слоем эмали. Покрывать обмотку толстым слоем эмали не рекомендуется, так как утолщенный слой ухудшает охлаждение машины. Качество проведенного ремонта проверяют замером сопротивления изоляции до и после ремонта.

Короткозамкнутые обмотки асинхронных двигателей при текущем ремонте, как правило, не ремонтируют, а только осматривают. При обнаружении неисправностей роторы отправляют в капитальный ремонт.

При текущем ремонте электрических машин выполняют следующие работы:проверку степени нагрева корпуса и подшипников, равномерности воздушного зазора между статором и ротором, отсутствия ненормальных шумов в работе электродвигателя;чистку и обдувку электродвигателя без его разборки, подтяжку контактных соединений у клеммных щитков и присоединении проводов, зачистку колец и коллекторов, регулирование и крепление траверсы щеткодержателя, восстановление изоляции у выводных концов, смену электрощеток;смену и долив масла в подшипники .При необходимости производят:полную разборку электродвигателя с устранением повреждений отдельных мест обмотки без ее замены;промывку узлов и деталей электродвигателя; замену неисправных пазовых клиньев и изоляционных втулок, мойку, пропитку и сушку обмотки электродвигателя, покрытие обмотки покрывным лаком, проверку крепления вентилятора и его ремонт, проточку шеек вала ротора и ремонт беличьей клетки (в случае необходимости), смену фланцевых прокладок; замену изношенных подшипников качения;промывку подшипников скольжения и при необходимости их перезаливки, при необходимости заварку и проточку крышек электродвигателя, частичную пропайку петушков; проточку и шлифование колец; ремонт щеточного механизма и коллектора; проточку коллектора и его продороживание; сборку и проверку работы электродвигателя на холостом ходу и под нагрузкой.

При капитальном ремонте производят следующие работы: полную или частичную замену обмотки; правку, протирку шеек или замену вала ротора; переборку колец или коллектора; балансировку ротора; замену вентилятора и фланцев; полную пропайку петушков; чистку, сборку и окраску электродвигателя и испытание его под нагрузкой.

Определение состояния деталей и назначение вида ремонта. Дефектацию производят до разборки, в процессе разборки и после разборки. Дефектационные операции, выполняемые до разборки: внешний осмотр; ознакомление с дефектами по документации; предремонтные испытания на режиме холостого хода, если это возможно.

До включения в сеть проверяют состояние вала, подшипниковых щитов, подшипников, отсутствие задевания ротора за статор, наличие смазки, целостность фаз; состояние выводных концов и клеммного щитка; сопротивление изоляции обмоток.

При удовлетворительных результатах испытаний включают электродвигатель на 30 мин под напряжение, замеряют пофазно силы тока холостого хода, проверяют шумы электродвигателя, работу коллектора, нагрев подшипников, величину вибрации и др.

В контрольно-дефектационные операции, проводимые в процессе разборки, входят: измерение величины воздушных зазоров между железом статора и ротора (якоря) в четырех точках, отстоящих друг от друга на 90°; измерение разбега вала в подшипниках скольжения; определение зазоров в подшипниках скольжения и качения; выявление неисправности других деталей.

В процессе разборки нельзя допускать повреждений или поломки разбираемых отдельных узлов и деталей или частей электрических машин. Детали, сопряженные между собой с натягом, снимают универсальными съемниками. Рабочие и посадочные поверхности узлов и деталей разбираемых электрических машин предохраняют от повреждений.

Снятые годные метизы, пружинные кольца, шпонки и другие мелкие детали сохраняют для повторного использования.Разобранные узлы и детали помещают в технологическую тару или на стеллажи.Рабочее место разборщика оснащают столом или верстаком и специальным инструментом и приспособлениями.Устройство для снятия подшипников с вала ротора размещают вблизи рабочих мест разборщиков.При разборке электродвигателей можно пользоваться специальной подставкой для ног. Стенд, оснащенный подъемником, поворотным столом и конвейером (пластинчатым, тележечным и т. п.), обеспечивает полную разборку электродвигателей высотой оси вращения более 100 мм.Для подъема изделий в сборе, узлов и деталей, масса которых превышает 20 кг, следует использовать подъемно-транспортные механизмы и приспособления.Захват узлов и деталей за рабочие поверхности не допускается.Подъемно-транспортное оборудование должно иметь плавную скорость подъема и опускания, а грузоподъемность должна быть не менее 1 т.

Приспособления, используемые для съема подшипников с вала ротора и для выема ротора из расточки статора, должны обеспечивать предохранение рабочих поверхностей от повреждений.

Используемый при разборке инструмент не должен иметь зазубрин, заусенцев и других дефектов на рабочей поверхности и соответствовать требованиям техники безопасности.Производственная тара должна вмещать все разобранные узлы и детали и соответствовать требованиям промышленной санитарии.Технологический процесс разборки состоит из следующих операций: подготовительных, непосредственно разборки и контроля.Выбор способа разборки зависит от технических и организационных возможностей производства.Операции технологического процесса производят в помещении с температурой 20 ± 5°С и относительной влажностью не более 80 %. При подготовительных операциях устанавливают контейнер с электродвигателями на подставку, а электродвигатель –на стол разборщика или передаточную тележку разборочного стенда.У двигателей закрытого исполнения отвертывают болты, крепя­щие кожух наружного вентилятора, и снимают его;отвертывают крепежные детали, крепящие вентилятор,и снимают его; в случае крепления вентилятора пружинным кольцом, предварительно снимают его специальным инструментом.У двигателей с фазным ротором:отсоединяют соединительные провода, освобождают крепления,снимают кожух контактных колец, вынимают щетки; в случае ремонта обмоток ротора отпаивают соединительные хомутики от выводных концов; снимают отвододержатель и съемником контактные кольца с вала ротора.

У электродвигателей, конструкция которых предусматривает расположение узла контактных колец внутри подшипникового щита, съем контактных колец производят после снятия подшипниковыхкрышек (наружной и внутренней), подшипникового щита и подшипника со стороны, противоположной рабочему концу вала.

У крановых и металлургических электродвигателей кроме того снимают крышки смотровых люков; открепляют капсулы от подшипниковых щитов и снимают наружные уплотняющие кольца; сливают масло из масляных камер (у подшипников скольжения).

Отвертывают болты, крепящие наружные крышки подшипников и снимают последние. При наличии между подшипниковой крышкой и подшипником пружинных колец, последние должны быть сохранены. Снимают пружинное кольцо, крепящее подшипник (при наличии). Отвертывают крепежные детали, крепящие подшипниковые щиты, крышку и панель (колодку) выводов, и снимают последние. Уплотнения, предусмотренные конструкцией в коробке выводов, сохраняют. При разборке электродвигателей на рабочем месте разборщика подготовительные операции производят здесь же.

Передний (со стороны рабочего конца вала) подшипниковый щит выводят из заточки станины с помощью рычага, вводимого в просвет между ушками подшипникового щита и станины, либо отжимных болтов. Отжим следует производить равномерно, пока щит полностью не выйдет из центрирующей заточки.

Допускается вывод подшипникового щита из заточки станины производить с помощью легких ударов молотка по выколотке из мягкого металла или пневмомолотка по торцам ушек подшипникового щита.

При выводе переднего подшипникового щита из заточки необходимо поддерживать вал вручную или подкладками, не допуская удара ротора о статор.Подшипниковый щит с вала снимают, поворачивая его на подшипнике, не допуская при этом перекосов.Задний (со стороны, противоположной рабочему концу вала) подшипниковый щит снимают аналогично переднему.Можно снимать задний подшипниковый щит после выемки ротора из статора. Выемку ротора производят специальным приспособлением, не допуская при этом задеваний ротора за расточку и обмотку статора.

На статоре, роторе и подшипниковых щитах укрепляют бирки с ремонтными номерами.Разобранные узлы и детали укладывают в производственную тару или на стеллажи и передают на последующую операцию.

При разборке на разборочном стенде электродвигатель устанавливают на передаточную тележку, фиксатором-толкателем посылают ее по конвейеру. Производят операции предварительной разборки и передают тележку на стол гидростенда.

Устанавливают электродвигатель так, чтобы центры штоков гидроцилиндров установки совпали с центрами вала разбираемого электродвигателя, и зажимают вал электродвигателя в центрах.Опускают стол вниз и выталкивают тележку на конвейер.

Поднимают стол до полной посадки на него электродвигателя, и зажимают лапы электродвигателя зажимами.

Подают шток левого цилиндра вправо до полного выхода под­шипникового щита из заточки статора. Снимают подшипниковый щит с подшипника. Устанавливают упор между подшипником и корпусом электродвигателя. Подачей штока правого цилиндра влево выпрессовывают правый подшипник с вала ротора. Аналогично поступают с левым подшипниковым щитом и подшипником. Производят разжим центров и отводят штоки цилиндров гидростенда от вала ротора электродвигателя. Поворачивают стол с электродвигателем на 60-90° и снимают подшипники и внутренние подшипниковые крышки.Выводят ротор из расточки статора цри помощи специального приспособления, не допуская при этом задевания ротора за расточку и обмотку статора.

Допустимые радиальные зазоры в подшипниках скольжения электрических машин.Таблица 3.14.

Примечания:

l.Bo время эксплуатации допускается удвоенная величина максимальных зазоров.

2.При отсутствии специальных указаний завода-изготовителя зазора между шейкой вала и верхним вкладышем следует назначать в следующих пределах; для подшипников с кольцевой смазкой (0,08÷0,10) Дш, для подшипников с принудительной смазкой (0,05÷0,08) Дш, где Дш –диаметр шейки вала.

3.Для создания более благоприятных условий образования масляного клина рекомендуют у разъемных подшипников делать боковые зазоры В = а. В этом случае подшипники растачивают на диаметр Д + 2а с применением прокладок толщиной а.

Допустимая разница воздушных зазоров электрических машин не должна превышать значений, указанных в заводских инструкциях, а если таких данных нет, то зазоры должны отличаться на величину не больше, чем указано ниже для машин: асинхронных –на 10 %; синхронных тихоходных –на 10 %; синхронных быстроходных –на 5 %; постоянного тока с петлевой обмоткой и зазором под главными полюсами более 3 мм –5 %; постоянного тока с волновой обмоткой и зазором под главными полюсами более

1 мм –на 10 %; а также якорем и дополнительными полюсами –на 5 %.

Разбег –осевая игра вала машины в подшипниках скольжения в одну сторону от центрального положения ротора не должен превышать 0,5 мм для машин напряжением до 10 кВт, 0,75 мм –для машин 10-20 кВт, 1,0 мм –для машин 30-70 кВт, 1,5 мм –для машин 70-100 кВт. Суммарный двусторонний разбег вала не должен превышать 2-3 мм.

Зазоры в подшипниках качения.Таблица 3.15.

В контрольно-дефектационные операции после разборки элек­тромашин входят: внешний осмотр и обмер всех изнашиваемых поверхностей деталей; окончательное заключение о состоянии деталей в результате осмотра, проверок и испытаний. Результаты дефектации записывают в ремонтную карту, на основании которой технолог или мастер заполняет операционную карту и назначает вид ремонта. Дефектные детали и узлы ремонтируют способами, указанными ниже.

Технология ремонта узлов и деталей электрических машин. Кон­струкция коллектора. Для большинства электрических машин при­меняют конструкцию коллектора, показанную на (рис.3.27, а где, 1 –стальной корпус; 2–изоляция; 3 –петушки; 4–пластина коллекторная; 5–шайба ко­нусная натяжная; 6 –винт стопорный; 7–прокладка миканитовая).

Коллектор машины должен быть очищен от грязи и смазки. Изоляция коллектора должна быть продорожена, с граней коллекторных пластин сняты фаски. Коллектор, имеющий неровности до 0,2 мм, должен быть отполирован, 0,2-0,5 мм –прошлифован, более 0,5 мм –проточен. Биение коллектора у машин (проверенное по индикатору) не должно превышать 0,02 мм для коллекторов диа­метром до 250 мм и 0,03-0,04 мм для коллекторов диаметром 300-600 мм.

Ремонт коллекторов. Сведения о возможных неисправностях, причинах их возникновения и способах ремонта коллекторов (рис. 3.27,б) приведены в табл. 69.

Рис. 3.27. Устройство коллектора.(а)Формовка коллектора на токарном станке(б)

Ремонт контактных колец. Комплект контактных колец показан на(рис.3.28.где, 1 –втулка; 2–электрокартон; 3 –кольцо контактное; 4 –изоляция шпилек; 5–шпильки контактные (выводы от колец))

Незначительные повреждения поверхности контактных колец (подгары, биение, неравномерная выработка) устраняют зачисткой и полировкой без демонтажа колец. При больших повреждениях поверхностей кольца снимают и протачивают с уменьшением их толщины не более чем на 20 %.

Пробой изоляции на корпус, а также предельный износ колец вызывают необходимость их замены. Замены целесообразно производить только в крупных ЭРЦ, где на каждый вид контактных колец составляют типовой технологический процесс разборки, изготовления, сборки и испытания с обеспечением соответствующими приспособлениями и оборудованием.

Ремонт сердечников. Сердечники (активная сталь) одновременно служат магнитопроводом и остовом для размещения и укрепления обмотки. При ремонте и замене обмотки необходимо проверить сердечники и устранить обнаруженные дефекты. Основные неисправности сердечников статора и ротора, их причины, а также способы устранения приведены в 3.16.

Неисправности коллектора.Таблица 3.16.

Неисправности сердечников статора и ротора.Таблица 3.17.

Рис.3.28. Кольца контактные в сборе.

Условия для безыскровой коммутации. Если плотность тока, приходящаяся на единицу поверхности соприкосновения щетки с коллектором в каком-либо месте становится слишком большой, щетки искрят. Искрение разрушает щетки и поверхность коллектора. Надежный контакт между щеткой и коллектором обеспечивает гладкая зеркальная поверхность коллектора (без выступов, вмятин, подгаров, без эксцентриситета или биения).

Механизм подъема щеток должен быть исправным. На одной машине нельзя применять щетки разных марок. Они должны быть установлены строго на нейтрали. Расстояние между щетками по окружности коллектора должны быть равными. Отклонения в расстояниях между сбегающими концами щеток не должны превышать

% для машин мощностью до 100 кВт. От обоймы до поверхности коллектора расстояние должно быть 2-4 мм. При наклонном расположении щеток острый угол щетки должен быть набегающим.

Допустимые отклонения обойм щеткодержателя от номиналь­ного размера в осевом направлении –0-0,15 мм; в тангенциальном направлении, при ширине щеток менее 16 мм -0-0,12 мм; при ширине щеток более 16 мм –0-0,14 мм.

Допустимые отклонения размеров щеток от номинальных раз­меров обоймы щеткодержателя могут быть только со знаком минус. Величины допустимых отклонений: в осевом направлении от –0,2 до –0,35 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток до 16 мм) от –0,08 до –0,18 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток более 15 мм) от –0,17 до –0,21 мм.

Зазор щеток в обойме не должен превышать в осевом направлении –0,2 ÷ 0,5 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток до 16 мм) 0,06 ÷ 0,3 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток более 16 мм) 0,07 ÷ –0,35 мм. Рабочая (контактная) поверхность щеток должна быть отшлифована до зеркального блеска. Удельное нажатие различных марок щеток должно находиться в пределах 0,15-4 МН/м2 и приниматься по каталогам.

Рис.3.29. Формы валов электромашины:а)машин постоянного тока;б), в)асинхронных двигателей.

Отклонение в величине удельного нажатия между отдельными щетками одного стержня допускается на±10 %. Для двигателей, подвергающихся толчкам и сотрясениям (крановые и др.), удельное нажатие допускается повышать на 50-75 % по сравнению с каталожными данными.

Ремонт деталей механической части. Ремонт вала. Формы валов электрических машин с указанием посадок и шероховатости показаны на рис. 20.9. Вал может иметь следующие повреждения: изгиб, трещины, задиры и царапины шеек, общую выработку, конусность и овальность шеек, развал шпоночных канавок, забоины и расклепывание торцов, смятие и износ резьбы на концах вала, потерюнапряженности посадки на валу сердечника и в редких случаях поломку вала.

Ремонт валов является ответственной работой и имеет специфические особенности, так как ремонтируемый вал очень сложно отделить от сопряженного с ним сердечника. Допустимая норма на обточку шеек вала составляет 5-6 % от его диаметра; допустимая конусность 0,003, овальность 0,002 от диаметра. Валы, имеющие трещины глубиной более 10-15 % размера диаметра и более 10 % длины вала или периметра, подлежат замене. Общее количество вмятин и углублений не должно превышать 10 % посадочной поверхности под шкив или муфту и 4 % под подшипник.

Ремонт станин и подшипниковых щитов.Основные повреждения станин и подшипниковых щитов:поломка лап крепления станины; повреждение резьбы в отверстиях станины; трещины и коробление подшипниковых щитов; износ посадочной поверхности отверстия щита под посадку подшипника.

Ремонт станины и подшипниковых щитов заключается в заварке трещин, приварке отбитых лап, восстановлении изношенных посадочных мест, разрушенной резьбы в отверстиях и удалении оставшихся оторванных стержней болтов. Биение центрирующей заточки относительно оси –радиальное и не более 0,05 % диаметра заточки.

Ремонт подшипников скольжения. Повреждения подшипников скольжения: износ по внутреннему диаметру и торцам, растрескивание, выкрашивание, отставание, подплавление заливки, затягивание канавок, износ втулки по наружному диаметру. Износ по внутреннему диаметру и торцам является наиболее частым повреждением.

Сроки службы (в годах) подшипников скольжения, залитых баббитом марки Б16, в зависимости от режима работы следующие:Легкий4-5;Тяжелый1,5-2;Нормальный2-3;Очень тяжелый1-1,5

Температуры нагрева подшипников перед заливкой и плавления баббитов приведены в табл. 71. Ремонт подшипников скольжения состоит из следующих операций: выплавки старой заливки, ремонта вкладыша, подготовки его и сплава к заливке, заливка и охлаждение.

Центробежную заливку подшипников производят на токарном станке при помощи специального приспособления (рис.3.28, где, 1 –планшайба; 2 –шпилька стяжная; 3 –вкладыш; 4–граница баббитовой заливки; 5 –воронка; б –ковш с баббитом). Частоту вращения патрона устанавливают по табл. 72 в зависимости от размера подшипника. Припуск на обработку дают 2-2,5 мм на сторону при внутреннем диаметре до 150 мм. Припуск по торцам 2-4 мм. Маслораспределительные и маслоулавливающие канавки для подшипников с диаметром шейки вала 50-150 мм делают шириной 3-6 мм и глубиной 1,5-3 мм.

Таблица 3.18.

* В числителе указана температура начала плавления, в знаменателе –конца плавления.

Рис.3.28. Заливка вкладыша центробежным способом

Основные требования к установке подшипников скольжения: рабочие части вкладышей подшипников должны быть пригнаны (шабрением по шейкам вала в средней их части по дуге от 60 до 120°);норма поверхности сопри­косновения (при проверке на краску) шейки вала и нижнего вкладыша –два пятна на 1 см 2 поверхности на дуге 60-90°; наличие плотных поясов по концам шейки вала и верхнего вкладыша –одно пятно на 1 см 2 .Повреждения и замена подшипников качения. Основным повреждением подшипников качения является износ рабочих поверхностей обоймы, сепаратора, кольца, шариков или роликов, а также наличие глубоких рисок и царапин, следов коррозии, появления цветов побежалости. Ремонт подшипников качения в ЭРЦ не производят, а заменяют новыми. У электромашин средней мощности срок службы подшипников качения составляет 2-5 лет в зависимости от размера двигателя и режима его работы.

Частота вращения патрона при заливке подшипников.Таблица 3.19.

Основные требования к установке подшипников качения:внутренние кольца подшипников должны быть насажены на вал плотно;наружные кольца подшипников должны быть вставлены в расточки подшипниковых щитов свободно с зазором 0,05-0,1 мм по диаметру;осевой зазор (величина осевого перемещения одной обоймы относительно другой) не должен превышать 0,3 мм.

Ремонт уплотнений. Попадание смазки из подшипников внутрь электрических машин происходит из-за конструктивных недостатков, неправильного монтажа уплотнений и неправильного применения смазки. Кольцо с зубчиками, насаженное на вал дополнительно к обычному сальниковому уплотнению, не допускает попадания смазки внутрь машины. Для установки такого кольца необходимо укоротить вкладыш подшипника кольцевой смазки.

Для предотвращения сильной утечки смазки внутрь машины на вал насаживают маслоотражательное кольцо с наклонными отражателями отбрасывающими масло в подшипник. При сильной осевой вентиляции следует устанавливать дополнительные уплотнения лабиринтного типа. Ремонт уплотняющих устройств заключается в замене шпилек с поврежденной резьбой, сверления и нарезке резьбы в новых отверстиях уплотняющих колец.

Балансировка роторов. Для обеспечения работы электрической машины без биений и вибраций после ремонта ротор в сборе со всеми вращающимися частями (вентилятором, кольцами, муфтой, шкивом и т. п.) подвергают балансировке.

Различают статическую и динамическую балансировку. Первую рекомендуют для машин с частотой вращения до 1000 об/мин и коротким ротором, вторую дополнительно к первой –для машин с частотой вращения более 1000 об/мин и для специальных машин с удлиненным ротором. Статическую балансировку производят на двух призматических линейках, точно выверенных по горизонтали. Хорошо сбалансированный ротор остается неподвижным, находясь в любом положении относительно своей горизонтальной оси. Балансировку ротора проверяют для 6-8 положений ротора, поворачивая его вокруг оси на угол 45-60°. Свинцовые грузы забивают в специальные канавки, имеющие форму ласточкина хвоста.При динамической балансировке место расположения груза определяют по величине биения (вибрации) при вращении ротора. Динамическую балансировку производят на специальном балансировочном станке (рис.3.29, где1 –стойка; 2 –балансируемый ротор; 3 –индикатор стрелочный; 4 –муфта; 5–привод). Установленный для проверки вращающийся ротор (якорь) при неуравновешенности начинает вместе с подшипниками вибрировать.

Рис. 3.29. Станок для динамической балансировки роторов:

закрепляют сваркой или винтами.

Чтобы определить место неуравновешенности, один из подшипников закрепляют неподвижно, тогда второй при вращении продолжает вибрировать. К ротору подводят острие цветного карандаша или иглу индикатора, которые в месте наибольшего отклонения ротора оставляют на нем метку. При вращении ротора в обратном направлении с той же скоростью тем же способом наносят вторую метку. По среднему положению между двумя полученными метками определяют место наибольшей неуравновешенности ротора.

В диаметрально противоположной по отношению к месту наибольшей неуравновешенности точке закрепляют балансировочный груз или высверливают отверстие в точке наибольшей неуравновешенности. После этого аналогичным способом определяют неуравновешенность второй стороны ротора.

Сбалансированную машину устанавливают на гладкую горизонтальную плиту. При удовлетворительной балансировке машина, работающая с номинальной частотой вращения, не должна иметь качаний и перемещений по плите. Проверку производят на холостом ходу в режиме двигателя.

Технология ремонта обмоток электрических машин. Определение объема ремонта. Перед ремонтом обмоток необходимо точно определить характер неисправности. Часто направляют в ремонт исправные электродвигатели, ненормально работающие в результате повреждения питающей сети, приводного механизма или неправильной маркировки выводов.

Основой якорной обмотки машин постоянного тока служит секция, т. е. часть обмотки, заключенная между двумя коллекторными пластинами. Несколько секций обмотки обычно объединяют в катушку, которую укладывают в пазы сердечника.

Схемы однофазных обмоток составляют в основном по тем же правилам, что и схемы трехфазных обмоток, только у них рабочая фаза занимает 2/3 пазов, а пусковая 1/3. У конденсаторных двигателей половину пазов занимает главная фаза и половину –вспомогательная.

Назначая ремонт, следует помнить, что у электродвигателей мощностью до 5 кВт с двухслойной обмоткой при необходимости замены хотя бы одной катушки выгоднее перемотать статор полностью. У двигателей мощностью 10-100 кВт с обмоткой из круглого провода одну-две катушки можно заменить методом протяжки без подъема неповрежденных катушек.

Соединения выводных концов обмоток электрических машин переменного и постоянного тока. Обмотки машин трехфазного переменно10-668 го тока могут быть соединены в звезду или треугольник. Концы об* моток соединяют либо наглухо внутри машины, либо снаружи на доске зажимов. При внешнем соединении на доску зажимов выведена шесть концов трех обмоток (рис.3.30 а, б)где, а - синхронной или асинхронной машины с шестью выводами (обмотки соединены в звез« ДУ), б - синхронной или асинхронной машины с шестью выводами (обмотки соединены в треугольник), при внутреннем глухом соединении - три конца трех обмоток для присоединения внешней сети (рис. 197, в, г) где, в - синхронной или асинхронной машины с тремя выводами (обмотки соединены в звезду), г - синхронной или асинхронной машины с тремя выводами (обмотки соединены в треугольник)

Рис.3.30. Схемы соединения выводов обмоток машин трехфазного переменного тока.

Обозначения выводов обмоток. Таблица 3. 20.

Обозначения выводов обмоток машин постоянного тока. Таблица 3.21.

На рис.3.31 (а), показана схема выводов обмоток машин постоянного тока. Выводы обмотки якоря Я2 и обмотки дополнительных полюсов Д1 соединены внутри машины. На доску зажимов выведены и Д2. В некоторых случаях обмотка дополнительных полюсов состоит из двух половин и включается по обе стороны якоря (рис.3.31, где,б - с расположением частей обмотки дополнитель ных полюсов по обе стороны якоря.) Здесь на доску зажимов выведены оба конца обмотки дополнительных полюсов Д1 и Д2.

Рис.3.31. Схемы выводов обмоток машин постоянного тока

Ремонт статорных обмоток электрических машин. Для записи обмоточных данных при перемотке используют приведенную ниже форму обмоточной карточки.

Обмоточная карточка

Тип электродвигателя

Заводской номер

Дата изготовления

Мощность, кВт

Напряжение, В

Число фаз

Частота вращения, об/мин

Частота, Гц

Соединение фаз

Длина пакета статора, мм

Диаметр расточки статора, мм

Число пазов

Род обмотки (двухслойная, однослойная концентрическая, цепная, одослойная концентрическая внавал и т. д.)

Схема обмотки

Форма лобовых частей (для двухплоскостных и трехплоскостных однослойных обмоток)

Вылет лобовых частей (расстояние от торца пакета до наиболее удаленной точки лобовых частей обмотки):со стороны схемы, мм с противоположной стороны, мм

Число проводов в пазу:в верхнем слое,в нижнем слое,общее.

Число параллельных проводов

Обмоточный провод:марка,диаметр, мм

Шаг обмотки (для концентрической обмотки указать шаги всех катушек катушечной группы или полугруппы)

Число параллельных ветвей

Средняя длина витка, мм

Эскиз паза с размерами, изоляцией и расположением проводов

Размеры, форма и материал пазовых клиньев

Обмотчик:

Технологический процесс изготовления статорной обмотки для ремонтируемой асинхронной машины состоит из основных этапов, приведенных в табл. 73. Приспособление для очистки пазов укладки катушек, кантователь, пайка изоляции соединений статорных обмоток показаны на (рис. 3.32 (а) где, 1–держатель; 2–справка; 3–дорн; 4–ротор;5–винт; 6–стойка. Ремонт роторных обмоток. Последовательность операций по ремонту обмоток роторов приведена в табл. 3.22.

Рис.3.32. (а) - приспособление для очистки пазов,(б) - укладка в пазы катушек всыпной обмотки.

Технологический процесс перемотки статора асинхронного ЭД.Таблица 3.22.

Последовательность операций ремонта стержневого ротора.Таблица 3.23.

Ремонт обмоток якорей.Целостность обмотки якоря можно проверять методом падения напряжения, позволяющим обнаружить междувитковые замыкания, обрыв, некачественные пайки, неправильное соединение обмоток с коллектором. Этот метод позволяет находить катушку, соединенную с корпусом якоря. Для этого один щуп от источника питания присоединяют к валу или пакету, а вторым поочередно касаются коллекторных пластин (рис. 3.33:а) качества паек в «петушках» и определения повреждений в обмотках; б) в) правильности чередования полюсов в двигателях и генераторах). Минимальное показание милливольметра будет при соприкосновении щупа с пластинамик которым присоединена катушка, замкнутая на корпус. Для этих же целей можно использовать трансформаторный метод (рис.3.33, г). Последовательность операций по ремонту обмоток якорей приведена в табл. 75.Ремонт полюсных катушек. Последовательность операций по перемотке обмоток полюсных катушек приведена в табл.3.24.

Рис.3.33. Схемы проверки электрических машин постоянного тока.

а) - качества паек в «петушках» и определения повреждений в обмотках;б,в–правильности чередования полюсов в двигателях и генераторах; г) - схема нахождения паза с короткозамкнутыми витками:Фu1 магнитный поток, создаваемый током импульсного генератора; Фи2–магнитный поток от тока, протекающего по короткозамкнутым виткам.

Технологический процесс ремонта якоря.Таблица 3.24.

Перемотка на другое напряжение и другую скорость вращения обмоток статоров асинхронных двигателей. При пересчете обмоток на другое напряжение число эффективных проводников в пазу изменяют прямо пропорционально фазному напряжению.Если при перемотке изменяется число параллельных ветвей обмотки, нужно полученное число эффективных проводников умножить на отношение нового числа параллельных ветвей к старому числу. Если старая обмотка имела три параллельные ветви, а новая будет выполнена с двумя, то множитель будет равен 2/3, если старая имела 2 ветви, а новая выполняется с тремя, то множитель 3/2.Для удобства пересчета при стандартных фазных напряжениях 220, 380, 500, 660 В используют рис.3.34, а. Число проводников по нему определяют так: на горизонтальной линии старого напряжения находят старое число проводников и от найденной точки проводят вертикальную линию до пересечения с линией нового напряжения. Точка пересечения дает новое число проводников.

Процесс перемотки обмотки полюсных катушек.Таблица 3.25.

Пример. При фазном напряжении 220 В число проводников в пазу равно 25. Определить, сколько должно быть проводников при фазных напряжениях 380, 500 и 660 В.

На горизонтали 220 В находим точку 25, проводим от нее вниз вертикальную линию и находим число проводников в пазу при других напряжениях: 43 –при 380 В; 57 –при 500 В и 75 –при 660 В.

При изменении числа параллельных ветвей полученное число эффективных проводников в пазу надо умножить на отношение нового числа параллельных ветвей к старому. Так, если старое число ветвей равно 3, а новое число ветвей 2, результат, полученный на рис.3.34, следует умножить на 2/3. Число эффективных проводников в пазу статора изменяют прямо пропорционально напряжению, а сечение провода –обратно пропорционально.

Новый диаметр провода по меди при сохранении числа параллельных ветвей и параллельных проводников находят как произведение старого диаметра на корень квадратный из отношения старого напряжения к новому. Для удобства перерасчета диаметра приведен рис.3.34, б.

Рис.3.34. Определение числа проводников в пазу при перемотке на другое напряжение.

Технологические процессы пропитки, сушки и лакировки обмоток. Пропитку обмоток производят в специальном котле, заполненном лаком, в котором создают и поддерживают давление до 0,8 МПа в течение 5 мин, затем давление снижают до нормального и снова поднимают на 5 мин; эту операцию повторяют до 5 раз. Сведения о пропи­точных лаках и рекомендуемых количествах пропиток приведены в табл. 3.26.Сушку обмоток после пропитки лаками разделяют на два этапа. На первом этапе (при 60-80°С) удаляют растворитель. На втором этапе происходит затвердевание лаковой основы при температуре 120-130°С в зависимости от лака и класса нагревостойкости изоляции. Если обмотки подвергают повторной пропитке, то их охлаждают на воздухе до 60-70°С и затем снова погружают в лак.

Пропиточные лаки и число пропиток.Таблица 3.26.

Примечания: 1. Способ пропитки для шунтовых катушек под вакуумом и давлением, для остальных –горячее погружение. 2. Класс изоляции для нормального и влагостойкого исполнения –А

Лакировку обмоток производят непосредственно за сушкой пропитанных обмоток после их укладки в пазы. Рекомендуемая температура обмотки при лакировке 50-60°С. Толщина пленки лака или эмали не более 0,05- 0,1 мм. Обмотки, покрытые лаком или эмалью воздушной сушки, охлаждают на воздухе до исчезновения липкости (обычно 12-18 ч). Для сокращения времени лаковое покрытие можно сушить в печи при 70-80°С в течение 3- 4 ч. Покровные лаки и эмали печной сушки сушат при 100-180°С в зависимости от вида эмали и класса нагревостойкости изоляции (табл.3.27).

Режимы лакировки и сушки обмоток.Таблица 3.27.

При капитальном ремонте, как правило, производится полная замена обмотки и изоляции машины. Обмотки, изготовленные из круглого провода, и многовитковые обмотки, изготовленные из прямоугольного провода не­большого сечения, как правило, не восстанавливают, а изготовляют вновь. Обмотки, изготовленные из прямоугольного провода большого сечения, используют повторно, заменяя витковую и корпусную изоляцию. Во всех случаях ремонта обмотки подлежит замене вся изоляция. Обмотку из круглого провода укладывают вручную, так как механизация процесса сдерживается низким качеством сердечников после извлечения обмоток, большой номенклатурой и малыми количествами однотипных машин.

Неисправностиэлектрическихмашин. Повреждения электрических машин бывают механические и электрические. К механическимповреждениям относятся:выплавкабаббитав подшипниках скольжения;разрушениесепаратора,кольца,шарика или роликавподшипниках качения;деформация валаротора(якоря); образованиеглубокихвыработок(дорожек)наповерхностиколлекторов; ослаблениекрепления полюсов илисердечникастаторак станине, прессовки сердечника ротора (якоря); разрыв или сползание проволочныхбандажейроторов(якорей) идр.

Электрическими повреждениями принято называть:пробойизоляциинакорпус;обрыв проводниковв обмотке;замыканиемежду витками обмотки;нарушениеконтактов и разрушениесоединений, выполненных пайкой илисваркой; недопустимоеснижениесопротивления изоляциивследствие еестарения,разрушения илиувлажненияидр.

Вчислопредремонтныхоперацийповыявлениюнеисправностей электрических машин входят: измерениесопротивления изоляции обмоток (с цельюопределениястепениее увлажнения);испытание электрической прочности изоляции;проверканахолостомходу машины целостиподшипников,величины осевогоразбегаротора (якоря),вибрации,правильностиприлегания (притертости)щеток к коллектору и контактнымкольцам; определениезазоров между вращающимися и неподвижными частямиэлектрическоймашины,а такжеконтроль состояния крепежных деталей, плотности посадки подшипниковых щитов назаточкахстаниныиотсутствия повреждений(трещин, сколов и др.)уотдельныхчастейидеталеймашины.

Работа по предремонтному выявлению неисправностей и по вреждений электрических машин называется дефектацией.

Дефектацию производят внешним осмотром и испытаниями при частичной или полной разборке электрической машины.

Однако такая дефектация не всегда позволяет выявить и точно определить характер и размеры ее повреждений, а вследствие этого нельзя определить и объем предстоящих ремонтных работ. Наиболее полное представление о состоянии и требуемом ремонте электрической машины дает дефектация, производимая после ее разборки.

Все обнаруженные после разборки электрической машины не- исправности и повреждения отмечают в дефектационной карте и на их основании составляют маршрутную карту ремонта с указанием работ, подлежащих выполнению по каждой ремонтной единице или по отдельным частям ремонтируемой машины.

В состав основных работ по ремонту электрических машин входят разборка, ремонт обмоток и механической части, сборка и испытания

отремонтированных машин.