Эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок

1. Заземление. Назначение. Виды. Монтаж устройств защитного заземления Заземление — электрическое соединение предмета из проводящего материала с землей. Заземление состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемое устройство с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Заземляющие устройства и соединение с ними (заземление или зануление) корпусов электрооборудования выполняют для обеспечения безопасности людей, обслуживающих электроустановки и пользующихся электроэнергией на производстве и в быту.

Электросети выполняют проводниками, изолированными друг от друга и от земли. Однако в сетях имеют место утечки тока через изоляцию. Электросети представляют собой протяженный конденсатор, обкладками которого являются токоведущие проводники и земля. Между проводами и землей проходит емкостный ток. Таким образом, между изолированными проводниками и землей всегда существует электрическая цепь, замкнутая через сопротивление изоляции и емкость сети.

Прикосновение не только к голым, но и к изолированным частям, находящимся под напряжением, включает человека в электрическую цепь. Ток, проходящий через тело человека, будет тем больше, чем выше напряжение сети, чем больше ее емкость и меньше сопротивление ее изоляции.

Наибольшую опасность представляют случаи повреждения изоляции токоведущих частей, при которых доступные для прикосновения металлические корпуса электрооборудования и конструкции, поддерживающие провода и кабели, оказываются под полным напряжением. На эти случаи для обеспечения безопасности людей предусматривают преднамеренное соединение с землей металлических корпусов электрооборудования, а также других металлических частей, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей, с помощью заземляющих проводников и заземлителей.

Заземлители — металлические проводники, находящиеся в непосредственном соприкосновении с землей. Заземлители делят на искусственные и естественные.

Заземляющие проводники — металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителями (рис.1).

Рисунок 1 — Защитное металлическое соединение корпусов электрооборудования в установках 380/220 В с заземленной нейтралью:

1 — заземляющие проводники; 2 — заземлитель; 3 — электродвигатель, корпус которого занулен; 4 — светильник, корпус которого занулен Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Замыкание на землю — случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или с нетоковедущими электропроводящими конструкциями или предметами, неизолированными от земли.

Замыкание на корпус — случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки.

Нулевой защитный проводник — проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

Магистраль заземления или зануления — соответственно заземляющий или нулевой защитный проводник с двумя или более ответвлениями.

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с

землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Монтаж заземляющих устройств Монтаж заземлителей. Искусственные заземлители сооружают только в случае, если естественные заземлители (железобетонные фундаменты зданий и сооружений и др.) не обеспечивают сопротивление растеканию, требуемое ПУЭ.

Углубленные заземлители, заранее заготовленные, укладывают на дно котлованов под фундаменты зданий и сооружений при производстве строительных работ. Вертикальные заземлители из угловой стали и труб погружают в грунт путем забивки или вдавливания. Вертикальные заземлители из круглой стали ввертывают в грунт или вдавливают. Для этих целей используют различного рода передвижные механизмы (копры, автоямобуры, вибраторы, гидропрессы, бурильно-крановые машины) и ручные приспособления (рис.2). Наиболее эффективен метод вдавливания.

Рисунок 2 — Погружение в грунт вертикальных заземлителей:

а — забивка в грунт с помощью копра; б — приспособление к ямобуру АБ-400 для вдавливания заземлителей в грунт;

в — приспособление к электросверлилке для ввертывания стержневых электродов в грунт; г — приспособление к бурильно-крановой машине для вдавливания стержневых электродов в грунт Глубина заложения верха вертикальных заземлителей должна быть равна 0,6−0,7 м от уровня планировочной отметки земли и выступать от дна траншеи на 0,1−0,2 м (рис.3) для удобства приварки к ним соединительных горизонтальных полос или круглых стержней. Горизонтальные заземлители и соединительные полосы (стержни) между вертикальными заземлителями укладывают в траншеи глубиной 0,6−0,7 м от уровня планировочной отметки земли. Рытье траншей производится землеройными машинами.

Все соединения в цепях заземлителей выполняют сваркой внахлестку. Качество сварных швов проверяют осмотром, а прочность — ударом молотка массой 1 кг. Места сварки во избежание коррозии покрывают битумным лаком.

Рисунок 3 — Размещение вертикальных заземлителей в грунте:

а — не требующем специальной обработки; б — требующем специальной обработки; в — соединения заземлителей с полосовой сталью У мест ввода заземляющих проводников в здания устанавливают опознавательные знаки заземлителя.

Расположенные в земле заземлители и заземляющие «Е"-проводники не окрашивают. Если в грунте содержатся примеси, вызывающие повышенную коррозию, применяют заземлители увеличенного сечения, оцинкованные или омедненные заземлители или осуществляют электрическую защиту от коррозии.

Горизонтальные заземлители в местах пересечения с подземными сооружениями (кабелями, трубопроводами), с железнодорожными путями и дорогами, а также в местах возможных механических повреждений защищают асбестоцементными безнапорными трубами.

По окончании монтажа заземлителей перед засыпкой траншей составляют акт освидетельствования скрытых работ.

Монтаж заземляющих и нулевых защитных проводников. Заземляющие и нулевые защитные проводники в помещениях и в наружных установках должны быть доступны для осмотра. Это требование не относится к нулевым жилам и металлическим оболочкам кабелей, трубам скрытой электропроводки, металлоконструкциям и трубам, находящимся в земле и фундаментах, а также заземляющим и нулевым защитным проводникам, проложенным в трубах и коробах и в скрытых несменяемых электропроводках.

Заземляющие проводники прокладывают горизонтально и вертикально или параллельно наклонным конструкциям зданий.

В сухих помещениях заземляющие проводники по бетонным и кирпичным основаниям могут укладываться непосредственно по основаниям с креплением полос дюбель-гвоздями, а в сырых, особо сырых помещениях и в помещениях с едкими парами прокладку проводников выполняют на подкладках или опорах (держателях) на расстоянии не менее 10 мм от основания.

Проводники крепят на расстояниях: 600−1000 мм между креплениями на прямых участках, 100 мм на поворотах от вершин углов, 100 мм от мест ответвлений, 400−600 мм от уровня пола помещения и не менее 50 мм от нижней поверхности съемных перекрытий каналов. Через стены, перегородки и перекрытия заземляющие проводники прокладывают в открытых проемах или в гильзах, а при пересечении температурных швов устанавливают компенсаторы.

Соединение заземляющих проводников и присоединение их к металлическим конструкциям зданий выполняют сваркой, за исключением разъемных мест, предназначенных для измерений. Длину нахлестки для сварки проводников при соединениях принимают равной ширине полосы при прямоугольном сечении и шести диаметрам — при круглом сечении.

К корпусам машин и аппаратов заземляющие проводники присоединяют, как правило, под заземляющий болт, имеющийся на их корпусах. Машины, установленные на салазках, заземляют путем присоединения к последним заземляющего проводника.

При наличии сотрясений или вибрации принимают меры против ослабления контакта (установка контргайки, контрящих шайб и т. п.). Контактные поверхности на электрооборудовании и у заземляющих проводников в местах болтового соединения зачищают до металлического блеска и покрывают тонким слоем вазелина (рис. 4).

Рисунок 4 — Соединение и присоединение заземляющих проводников:

а — соединение сваркой полосовой стали; б — соединение сваркой круглой стали; в — присоединение к заземляющему болту круглой стали; г — присоединение к трубопроводу полосовой стали сваркой Если на трубопроводах, используемых в качестве заземлителей, установлены задвижки, водомеры или выполнены болтовые фланцевые соединения, то в этих местах приваривают или устанавливают на хомутах обходные перемычки сечением не менее 100 мм².

Открыто проложенные заземляющие и нулевые защитные проводники имеют отличительную окраску — по зеленому фону желтая полоса вдоль проводника. Окраске не подлежат места, предназначенные для подсоединения инвентарных переносных заземлителей.

2. Ремонт обмоток электрических машин. Бандажирование и балансировка роторов и якорей. Сборка и испытание электрических машин 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 °C 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 °C.

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 °C. 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

работ и содержание производимых при этом операций приведены ниже на примере сборки машины постоянного тока серии П.

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

якорем;

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.

3. Методы оценки увлажненности изоляции обмоток трансформатора. Способы сушки трансформаторов. Техника безопасности при сушке активной части трансформатора Методы оценки увлажненности изоляции обмоток трансформатора В электроустановках применяют электрооборудование с различными изоляционными материалами. Один из них, например, фарфор и пластмасса, не подвержены увлажнению, другие — жидкие диэлектрики (в частности, трансформаторное масло), волокнистые материалы (ткани, бумага, картон) и электроизоляционные смолы в значительной степени подвержены увлажнению, если не будут приняты соответствующие меры (герметизация маслонаполненных аппаратов, специальные покрытия изоляции других аппаратов и электрических машин).

Увлажнение изоляции приводит к снижению ее сопротивления, повышению диэлектрических потерь и в конечном счете к быстрому старению и выходу из строя. Поэтому при выполнении пусконаладочных работ уделяется большое внимание оценке степени увлажнения изоляции, особенно аппаратов с волокнистой изоляцией.

Существует три метода определения степени увлажненности

трансформаторов, связанных с изменением емкостей обмоток трансформаторов.

Метод «емкость — температура» заключается в сравнении емкостей обмоток трансформатора при разных температурах. Обычно принято, чтобы разность температур была 40—50 °С, а низшая температура не менее 20 °C. При этом отношение емкости обмотки в нагретом состоянии (С горячий) к емкости обмотки в холодном состоянии (С холодный) не превышает 1,05—1,1 для сухой изоляции. Недостаток этого метода в том, что требуется еще и контрольный прогрев трансформатора. Поэтому в практике пусконаладочных работ большое распространение получили другие методы «емкость — частота» и «емкость — время», основанные на том, что геометрическая емкость заряжается мгновенно, в то время как абсорбционная емкость — через некоторое время, и тем большее, чем суше изоляция, поскольку у сухой изоляции сопротивление и емкость больше, чем у увлажненной.

Метод «емкость — частота» заключается в том, что сначала измеряют емкость СБ0 на частоте 50 Гц, когда проявляется только геометрическая емкость, независимо от того, сухая или увлажненная изоляция у испытываемого оборудования. Затем измеряют емкость С2 на частоте 2 Гц, при которой у сухой изоляции будет проявляться только геометрическая емкость, а для увлажненной изоляции в результате измерения будет входить и абсорбционная емкость. Поэтому отношение С2/С50 для сухой изоляции близко к единице, а для увлажненной — соответственно 1,2—1,3.

Метод «емкость — время» заключается в том, что сначала заряжают емкость испытываемого объекта (трансформатора), а затем осуществляют двукратный ее разряд: быстрый, закорачивая сразу после окончания заряда, и медленный — через 1 с после окончания заряда. Прирост ДС общей емкости С за счет абсорбционной емкости у сухой изоляции будет незначителен (ЛСсух=0,02 С—0,08 С), а для увлажненной изоляции намного больше. Измерение степени увлажнения изоляции рассмотренными методами удобно производить прибором ПКВ-8, разработанным Всесоюзным научно-исследовательским институтом энергетики (ВНИИЭ). Ранее требовалось два прибора: ПKB-13 или ПКВ-7 для измерения по методу «емкость — частота» и ЕВ-3 для измерения по методу «емкость — время».

Способы сушки активной части силовых трансформаторов Сушка активной части является одной из самых ответственных работ при ремонте трансформатора. Бумажно-масляная изоляция в трансформаторах рассчитана на надежную работу лишь при условии ее высоких изоляционных свойств — сопротивления, электрической прочности, емкости и малых диэлектрических потерь. Эти факторы зависят прежде всего от влажности изоляции. Благодаря своей капиллярной структуре бумажная изоляция весьма гигроскопична. Несколько менее гигроскопично трансформаторное масло. Поэтому, побывав на воздухе, активная часть, даже пропитанная маслом, увлажняется. Кроме того, у старых трансформаторов без воздухоосушителей изоляция увлажняется и в процессе длительной эксплуатации. Если обмотки изготовлены вновь, то их изоляция также имеет повышенную влажность.

Для освобождения бумажной изоляции от влаги и доведения ее свойств до установленных норм применяют сушку активных частей.

Термодинамический процесс сушки заключается в том, что изоляция нагревается и влага перемещается из ее внутренних пор к поверхности, а потом в окружающую среду. Чем выше температуры нагрева изоляции, тем больше разница между парциальными давлениями в соседних слоях изоляции и тем интенсивнее происходит сушка и поэтому изоляцию нагревают до 100—105° С. С другой стороны, эффективно снижать давление в окружающем пространстве, т. е. создавать вакуум в сушильном шкафу.

На трансформаторных заводах, на электроремонтных предприятиях, а также в электрических сетях и системах применяются самые различные способы сушки изоляции трансформаторов.

Сушка активных частей может производиться: в вакуум-сушильных шкафах или печах, в сушильных шкафах или печах без вакуума, в камерах без вакуума с нагревом инфракрасными лучами, в собственном баке вихревыми токами (индукционный способ), в собственном баке токами короткого замыкания; в собственном баке постоянным током, в собственном баке токами нулевой последовательности, в собственном баке сухим горячим маслом циркуляцией и фильтрацией, в камере или в собственном баке сухим горячим воздухом от тепловоздуходувки.

Каждым из этих способов можно добиться высококачественной сушки активной части, разница заключается только в продолжительности, затратах на оборудование, а также в непосредственных энергетических затратах на нагрев, отвод излишков тепла, циркуляцию и так далее.

Вакуумная сушка обеспечивает быструю и высококачественную сушку со сравнительно небольшими энергетическими затратами. Все крупные электроремонтные предприятия и подразделения имеют стационарные вакуум-сушильные шкафы и высокоорганизованную технологию сушки. Наиболее рациональным способом обогрева шкафа считается паровой, применяют также электрообогрев, но он менее экономичен. Если в печи сушат несколько активных частей трансформаторов разной мощности, то время устанавливается по продолжительности сушки трансформатора большей мощности. Низкий вакуум в печи во время прогрева достигают за счет приоткрытых кранов для выпуска воздуха или за счет работы только одного вакуумного насоса (если их несколько). По окончании прогрева вакуум равномерно повышают и в течение 15 мин устанавливают остаточное давление около 40 кПа (30 см рт. ст.). Такой режим выдерживают 1 ч. Затем вакуум повышают до максимально возможного (также в течение 15 мин) и сушку производят до конца. Критериями окончания сушки являются окончание выделения влаги в колонке конденсатора и достижение установившегося значения сопротивления изоляции обмоток. Влагу из колонки отбирают каждый час, ее количество и величину сопротивления записывают в журнал сушки. Когда в течение 3 часов подряд (по трем измерениям) выделения влаги не будет, а мегомметр будет показывать близкие значения, обогрев отключают (закрывают пар), вакуумные насосы останавливают, вакуум постепенно снимают краном для впуска воздуха, печь разгерметизируют, открывают и активные части выгружают. Достоинствами вакуумной сушки являются: быстрота, высокое качество и стабильная технология, а недостатками — необходимость постоянно поддерживать в исправном состоянии сложное и дорогостоящее оборудование, а также высокие эксплуатационные расходы; в сушильном отделении во время сушки должно быть организовано круглосуточное дежурство. Главный недостаток заключается в том, что для высококачественного высушивания изоляции требуется очень глубокий вакуум, который поддерживать чрезвычайно трудно, так как уплотнения печи очень быстро изнашиваются, а их замена очень сложна и дорога. При остаточном же давлении 5—8 кПа (4—6 см рт. ст.) эффект вакуумной сушки значительно снижается, и она не намного рациональней безвакуумной сушки. Поэтому при ремонте трансформаторов I—II габаритов большее применение находит безвакуумная сушка.

Безвакуумная сушка производится в стационарных тупиковых печах. Обогрев может быть электрический, паровой, индукционный, калориферный и инфракрасными лучами. Технология сушки весьма проста: активные части загружают на тележку и вкатывают в печь, печь закрывают и включают обогрев. Сушка ведется естественно дольше, чем в вакуумной печи. Критерий окончания сушки единственный — величина сопротивления изоляции: сопротивление должно иметь установившееся значение в течение 3—4 часов.

Сушка в камерах инфракрасным облучением. Этот способ, пока еще не получивший широкого распространения, является самым прогрессивным. Способ чрезвычайно прост, не требует никакой специальной оснастки, кроме источников инфракрасного излучения. Камера представляет собой отсек, огороженный тонкими теплоизоляционными (асбокартонными) стенками, без потолка; над этой камерой располагают воздухоприемник вытяжной вентиляции. Наличие стационарной камеры не обязательно; если в производственном помещении не хватает места, то можно вести сушку активной части на любой временной площадке, а в теплое сухое время года — на открытом воздухе, вне помещения. Здесь даже не требуется вентиляция. Относительно высокая экономичность рассматриваемого способа сушки объясняется тем, что энергия используется весьма эффективно — только на нагрев активной части и окружающего воздуха. При других же способах сушки одновременно нагреваются также массивные печи с внутренней футеровкой или бак трансформатора, в котором производят сушку. Кроме того, как показали исследования, при этом способе сушки затраты энергии и времени меньше, чем при других способах, благодаря тому, что движение влаги происходит от внутренних слоев изоляции к наружным, так как нагревается инфракрасными лучами в первую очередь металл провода, а от него — бумажная изоляция. Недостатками способа является дороговизна и дефицитность самих инфракрасных ламп. Перегоревшие лампы допускается заменять обычными осветительными лампами накаливания, при этом их мощность должна быть на 20% больше мощности инфракрасных ламп, а питающее напряжение — на 10% ниже их номинального напряжения (ставятся дополнительные сопротивления). Осветительные лампы должны устанавливаться в рефлекторы. Сушка активной части в собственном баке индукционным способом. На предприятиях, подразделениях, мастерских, где нет стационарных сушильных печей, но имеется дешевая электроэнергия, этот способ сушки является самым распространенным.

Сушка активной части постоянным током или токами короткого замыкания. Если трансформатор ремонтируется без замены обмоток или по какой-нибудь другой причине необходимо высушить активную часть без ее разборки (особенно активную часть, конструктивно связанную с крышкой), то самыми удобными способами сушки являются способы, связанные с нагревом изоляции обмоток токами, проходящими непосредственно по проводам обмоток. Этот способ сушки является высокоэкономичным, так как тепловая энергия нагрева используется с высоким коэффициентом полезного действия. Для сушки токами короткого замыкания одну из обмоток замыкают накоротко, а на другую подают напряжение короткого замыкания, определяемое по паспортной табличке трансформатора.

Сушка активной части в баке токами нулевой последовательности. Способ заключается в том, что к одной из обмоток трехфазного трансформатора подводят пониженное однофазное переменное напряжение и обмотки соединяют так, чтобы возбуждаемые в стержнях магнитные потоки имели одинаковые величины и направления во всех стержнях. Замыкаясь через воздух, металлические детали и бак, они вызывают в них потери от вихревых токов, чем и создается нагрев. При этом способе сушки, как и при индукционном, тепло идет от металлических частей через бумажную изоляцию к проводам, поэтому этот способ также является неэкономичным.

Сушка изоляций горячим маслом циркуляцией и фильтрацией. Способ пригоден в электроремонтных предприятиях с развитым маслохозяйством.

Сушка сухим горячим воздухом от тепловоздуходувки состоит в том, что установленную в специальной утепленной камере или в собственном утепленном баке активную часть нагревают горячим воздухом, нагнетаемым тепловоздуходувкой (одной или несколькими) через нижнее отверстие. Воздух нагревают до 95—115°С и подают через рассекатели струи (во избежание обугливания изоляции, в которую струя может ударяться). Сушку тепловоздуходувками применяют сравнительно редко, но применение тепловоздуходувок в качестве дополнительных средств нагрева при сушке другими способами дает хорошие результаты.

Техника безопасности при сушке активной части трансформатора Противопожарные мероприятия при сушке активной части. Сушка активной части, связанная с нагревом отдельных частей до температур 110 -;

120 °C и с применением напряжения 120—380 В, является пожароопасной работой, особенно если используют трансформаторнoe масло, у которого температура вспышки близка 130 °C. Поэтому при сушке необходимо соблюдать правила техники электрической и пожарной безопасности, основные из которых следующие:

1. Всю электроаппаратуру и бак трансформатора заземляют согласно существующим правилам.

2. Сушильное отделение или временная площадка, а которой производится сушка, огораживается.

3. Постоянная и временная электропроводки (особенно индукционная обмотка) должны быть хорошо изолированы и исключена возможность замыканий и искрообразований.

4. На участке сушки должны быть средства пожаротушения: ящики с песком, огнетушители и шанцевый инструмент.

5. Курение и пользование открытым огнем в непосредственной близости запрещается.

6. Сушку активной части любым способом производят при круглосуточном наблюдении специально обученного персонала.

7. На участке сушки должны быть инструкции по сушке и по технике безопасности, утвержденные в установленном порядке.

Задача 2. В табл. 2 указаны значения следующих параметров понижающего автотрансформатора: номинальная (проходная) мощность Sном, коэффициент трансформации КА, токи в первичной I1ном и вторичной I2ном цепях, ток в общей части витков I12, напряжение первичное U1 и вторичное U2, мощности расчетная Sрасч и передаваемая электрическим путем Sэ. Используя указанные в таблице значения параметров, определить недостающие значения параметров.

Вариант 9.

Дано:

Sном = 2,8 кВА; КА = 1,80; I1ном =12,7 А.

Найти:

I2ном=?, I12ном=?, U1=?, U2=?, Sрасч=? и Sэ=?

Решение варианта 9.

Первичное напряжение

U1=Sном/I1ном=2800/12,7=220 В.

Вторичный ток

I2ном=1ном? КА=12,7?1,80=23 А.

Вторичное напряжение

U2= Sном/I2ном=2800/23=121,7 В.

Ток в общей части витков обмотки автотрансформатора

I12= I2-I1=23−12,7=10,3 А.

Расчетная мощность автотрансформатора

Sрасч=U2? I12=121,7?10,3=1253,5 В*А.

Мощность автотрансформатора, передаваемая во вторичную цепь электрическим путем

Sэ=Sном-Sрасч=2800−1253,5=1546,5 В? А.

Ответ:Sэ=1546,5 В?А; Sрасч=1253,5 В?А; U1=220В; U2=121,7В; I12ном=10,3А; I2ном=23А.

Задача 5. Трехфазный асинхронный двигатель включен в сеть напряжением 380 В, частотой 50Гц. обмотка статора соединена «звездой». Статический нагрузочный момент на валу двигателя Мс, полезная мощность двигателя Рном, потребляемая из сети мощность Р1ном, КПД? ном, коэффициент мощности cosц1, величина тока в фазной обмотке статора I1ном, число полюсов 2р, скольжение sном. Некоторые из перечисленных параметров указаны в табл. 5. Требуется определить значения недостающих параметров.

заземление обмотка электрический трансформатор

1 Алякретский И. П., Мандрыкин С. А. Сушка электрических машин и трансформаторов.- М: Энергия, 1974. — 72с.

2 Зюзин А. Ф. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок.- М.: Высшая школа, 1986. 420 с.

3 Маршак Е. Л. Ремонт обмоток статоров электрических машин переменного тока.- М.: Энергия, 1966. 278 с.

4 strmnt.com›zashhitnoe-zazemlenie…i-ustrojstvo.html.

5 svoymaster.com›elektrika/zazemlenie.html.

6 forca.com.ua.>knigi.remont — electric al mashin.