Ремонт электрических машин

Изготовление  и укладка обмоток из круглых проводов

При ремонте изготовление и укладка обмоток осуществляются следующим образом: нарезается и заготавливается изоляция, наматываются катушечные группы (или фазы), изолируются пазы и в них укладываются проводники, распаиваются схемы и выводные концы и формируются лобовые части обмотки.

Листовой материал разрезают  ручными (гильотинными) или механизированными ножницами, а рулон — дисковыми. Катушечные группы наматывают на автоматизированных станках, предварительно устанавливая программу намотки и размер шаблона. После окончания намотки станок останавливают, щеки шаблона сближают, ослабляя намотку, для облегчения съема катушек. При работе на неавтоматизированных станках используют неунифицированные шаблоны, рассчитанные для намотки катушек определенных размеров (рис. 2.4.10). Шаблоны позволяют наматывать равнокатушечную и концентрическую обмотки и имеют приспособление, позволяющее движением рукоятки ослабить намотку обмотки и свободно снять ее с шаблона.

При ремонте обмотки  стараются сохранить все ее параметры  — шаг, число витков в пазу, диаметр провода по меди, геометрическую форму. Для однослойных обмоток это не представляет трудностей. Равнокатушечная и концентрическая обмотки имеют практически одинаковую трудоемкость и одинаково удобны при укладке. В двухслойных обмотках изготовление и укладка равнокатушечной обмотки достаточно просты и несложны для понимания. Обмотки машинной намотки более сложны и трудоемки при ручном изготовлении. Поэтому при ремонте возможно одно-двухслойные

Рис. 2.4.10. Шаблоны для  намотки катушек к электродвигателям  с высотой

оси вращения 56...132 мм (а) и 160...355 мм (б): 1 - рама; 2 - каретка; 3 - сменные головки; 4 - кулачки; 5 - фиксатор; 6 - ручка; 7 - направляющая; 8 - ступица; 9 - коромысло; 10 – алюминиевое кольцо; 11 — текстолитовое кольцо; 12 — рычаг; 13 — диск

 концентрические и двухслойные концентрические обмотки заменять на двухслойные равнокатушечные с сохранением диаметра провода и числа проводников в пазу. При этом производят расчет шага равнокатушечной обмотки и изменяют форму катушек.

Шаг равнокатушечной обмотки  при пересчете двухслойной концентрической обмотки

У = (Унб + Лш)/2,

где д>_нб и у_нм — шаг соответственно наибольшей и наименьшей катушек двухслойной концентрической обмотки.

Шаг равнокатушечной обмотки при пересчете одно-, двухслойной концентрической обмотки

У=2(д + 1),

где д — число пазов на полюс и фазу.

Конструкция одно-, двухслойных концентрических обмоток такова, что укорочение шага в них зависит только от д. •

Намотанные катушечные группы обмотки  передают на рабочее место укладки. Укладку начинают с осмотра сердечника, в пазах которого не должно быть пыли и грязи, а отдельные листы, сердечника не должны выступать за паз или распушаться, образуя ровные стенки пазов. В пазы устанавливают пазовую изоляцию; которую подгибают на краях, образовывая манжеты, препятствующие сдвигу ее при последующих операциях.

При укладке однослойных  обмоток в пазы закладывают витки  обеих сторон катушек. При укладке двухслойных обмоток в пазы закладывают стороны катушек, которые располагаются внизу паза, а вторые стороны, которые должны располагаться вверху паза, остаются неуложенными, так как в тех пазах, где они должны располагаться, нет еще нижних катушек. Число таких катушек будет равно шагу обмотки. Следующие катушки укладываются одной стороной вверх пазов, а другой вниз. Последними устанавливают верхние стороны первых катушек.

Порядок «всыпания» витков в пазы показан на рис. 2.4.11. В изолированный паз устанавливают технологические прокладки 1 и через них заводят проводники. После всыпания определенного количества витков их уплотняют подбойкой 2. При укладке двухслойных обмоток после заведения нижней катушки устанавливают изоляционную прокладку 3. После укладки всех проводников их уплотняют, подгибают края изоляции 4, устанавливают прокладку под клин и с торца забивают клин 5. Проводники в пазу всегда должны располагаться плотно. Если они размещены свободно (катушки легко сдвинуть рукой), под клин устанавливают дополнительные прокладки. После укладки катушек производят сборку, пайку, изолирование и увязку схемы и лобовых частей. Перед отправкой на испытания и пропитку лобовым частям придают окончательную форму, для чего их обстукивают молотком через текстолитовую прокладку. Форму и размеры лобовых частей проверяют шаблоном. При всех дальнейших операциях запрещается что-либо делать с обмоткой.

Выбирая провод и изоляцию, всегда следует помнить, что с  повышением коэффициента заполнения паза (рекомендуется не превышать его значение более 0,72...0,74) увеличивается трудоемкость укладки и снижается надежность машины. Ремонтируя асинхронные электродвигатели первой и второй серии и используя современные провода с более тонкой изоляцией и пазовую изоляцию

Рис. 2.4.11. Эскизы паза в процессе «всыпания» витков обмотки

с меньшей толщиной и, как  правило, более высокого качества, при укладке получают очень низкий коэффициент заполнения паза. 11еобходимо установить дополнительные прокладки. При этом возможно использование проводов

большего диаметра. При  ремонте четвертой серил асинхронных электродвигателей или серии АИ часто используют более толстую изоляцию, чем установлена в машинах. Поэтому трудоемкость ремонта машин последних серий более высокая и требует высокой квалификации рабочих.

Пропитка обмоток  статоров и роторов

Обмотки статоров, роторов  и катушки электрических аппаратов подвергают пропитке, которая цементирует витки обмоток, снижает механический износ изоляции, замедляет процессы теплового старения и увлажнения электроизоляционных материалов, так как она уменьшает площадь их соприкосновения с окружающей средой. При этом повышается электрическая прочность изоляции вследствие заполнения пор и капилляров обмотки лаками, имеющими более высокую электрическую прочность, чем воздух. Пропитка снижает температуру обмоток, так как теплопроводность лаков намного выше теплопроводности воздуха.

При ремонте возможности выбора изоляции и лака ограничены и наиболее часто для пропитки обмоток из эмалированных проводов используют лаки марок МЛ-92, МГМ-8, КО-91бк, КО-964Н, компаунды (составы без растворителей) КП-34, КП-103. Провода с волокнистой изоляцией допускают более широкий выбор пропиточного состава Для них не представляет опасность высокая цементирующая способность пропиточного лака. Обмотки вращающихся частей при использовании проводов с волокнистой изоляцией пропитывают в компаундах, которые обеспечивают высокую цементацию (например, типов КП, Б-ИД-9127).

Растворители лаков (ксилол, толуол) при сушке должны испариться и выделиться из обмоток в виде летучих веществ, которые необходимо нейтрализовать и рассеять в атмосфере. В связи с этим требуется отдельное помещение. Составы без растворителей при отверждении не выделяют вредных летучих, поэтому оборудование для пропитки и сушки можно располагать в общем помещении.

В промышленности используют несколько способов пропитки и сушки. При ремонте на небольших участках используют способ погружения изделия в лак. Этот способ является гибким технологическим процессом, позволяющим на одном и том же оборудовании пропитывать изделия различных размеров и конструкцией.

Способ  пропитки изделия лаком в вакууме с переходом к повышенному давлению является менее гибким, чем способ погружения, но позволяет получить более высокое качество пропитки с меньшей трудоемкостью и используется на специализированных предприятиях. Фирма Хитека (Венгрия) выпускает ряд пропиточных установок для изделий различных габаритных размеров. Установка типа АВБ-4 (рис. 2.4.12 а) работает следующим образом. Пропитываемые изделия на подвеске 7 по конвейеру транспортируют в печь 3 для сушки. После сушки изделия поступают в автоклав 5, в котором пропитываются лаком в автоматическом цикле, после чего возвращаются в печь 3 для сушки н запевки лака. Зона автоклава защищена выгородкой 4. В состав установки входят насосы 6 для создания вакуума и давления и электрошкаф 2.

Авто клав представляет собой шаровой  сосуд, состоящий из двух частей (рис. 2.4.12 б). Половины автоклава разводятся, и подвеску 7 с навешенными на нее изделиями 13 вводят в зону автоклава. После смыкания автоклава резиновые уплотнения 9 обеспечивают его герметичности. Подвеска висит на металлической пластине 10, имеющей ширину 30...40 мм и толщину 0,5...0,3 мм. Вакуум и давление создаются через штуцер 77, а лак подают через штуцер 12. Смотровое окно 8 позволяет контролировать наличие лака.

Цикл  пропитки в зависимости от типа изделий  можно изменять в пределах 6... 16 мин. Отсутствие воздуха в изделии способ 4 соответствует глубокому проникновению лака в обмотку. Этот процесс усиливается при создании повышенного давления после заполнения автоклава лаком. При таком способе пропитки можно использовать лаки с вязкостью 55... 100 с. После пропитки создание вакуума приводит к испарению более половины летучих веществ и повышению вязкости лака. При этом лак становится настолько вязким, что практически не вытекает из обмотки после пропитки и во время сушки.

Использование более вязкого  лака, чем при пропитке погружением, и повышение его вязкости сразу после пропитки позволяют за одну пропитку ввести в обмотку примерно столько же лака, сколько вносится при двукратной пропитке погружением. Использование более вязкого лака требует меньше времени для сушки. Время пропитки и сушки сокращается в четыре-шесть раз по сравнению со способом погружения. Особенно эффективен рассматриваемый способ для многовитковых катушек из тонкого провода (обмотки электрических машин небольшой мощности, катушки аппаратов, реле и т.п.).

а)

Рис. 2.4.12. Полуавтоматическая установка АВБ-4 для пропитки под  вакуумом и давлением (а) и схема (б) автоклава и подвески: 7 — конвейер; 2 — электрошкаф; 3 — печь для сушки; 4 — выгородка для автоклава; 5, 6 — вакуумный насос; 7— подвеска; 8 — смотровое окно; 9— уплотнения;! 10 — металлическая пластина; 77, 12 — штуцера; 13 — предназначенный для пропитки статор (ротор)

 

2.5 Сборка и испытание после ремонта

Сборка является заключительным технологическим процессом, при котором комплектные и отдельные детали соединяются в готовое изделие, отвечающее требованиям чертежей и технических условий. От качества сборки в значительной мере зависят энергетические и эксплуатационные показатели машин — КПД, уровень вибраций и шума, надежность, долговечность. Сборка электрических машин после ремонта обычно проводится стационарным концентрированным способом с индивидуальной подгонкой деталей по месту или с применением компенсаторов. Сборку необходимо производить используя детали и сборочные единицы, принадлежавшие данной машине, так как обезличенная сборка более сложна в организационном отношении и при ней возможны случаи, когда характеристики машины не будут соответствовать требованиям стандартов. На качество сборки влияют правильная организация рабочего места и использование исправного инструмента. Собранная машина подвергается обкатке и испытаниям.

Перед сборкой производят балансировку роторов (якорей) и других вращающихся деталей, если они ремонтировались или при предремонтных испытаниях была обнаружена повышенная вибрация. Согласно ГОСТ 12327-71 компенсация неуравновешенности должна производиться в двух плоскостях исправления при отношении осевого размера I детали к диаметру О больше 0,2; при 1/П < 0,2 — в одной плоскости. Детали, устанавливаемые на отбалансированный ротор, балансируются отдельно. Если деталь устанавливают на ротор (якорь) с помощью шпонки, то она балансируется со шпонкой, а ротор — без шпонки.

Плоскостью исправления называют плоскость, перпендикулярную оси вращения, в которой путем добавления или удаления массы осуществляется компенсация неуравновешенности. В качестве плоскостей исправления могут быть использованы плоскости деталей, имеющих другие функции, — нажимных шайб, вентиляторов, коллекторов. Кроме того, плоскости исправления могут создаваться специальными балансировочными кольцами. При одной плоскости исправления ротор (якорь) можно балансировать как статическим, так и динамическим способами, а при двух плоскостях — только динамическим.

Динамическая  балансировка. Ротор балансируют на специальном станке при его вращении. Современные балансировочные станки, оборудованные электронными устройствами и визуальными индикаторами дисбаланса, позволяют сразу определить место установки и массу груза или место удаления излишков массы. Использование таких станков при ремонте весьма желательно, но при большой номенклатуре ремонтируемых машин частая переналадка снижает эффективность станков и их применение не всегда является экономически обоснованным. Использование достаточно примитивного универсального балансировочного станка при ремонте позволяет решить эту задачу (рис. 2.4.13).

Балансируемый ротор 4 устанавливают на четыре круглые опоры 2 и 6. Опоры расположены на раме 7, состоящей из двух круглых балок. Двигателем 5 через ремень 3 ротор приводится во вращение. Левая сторона рамы крепится к основанию плоской пружиной 1 и при вращении ротора остается неподвижной, а правая сторона опирается на пружины 9 и при вращении ротора начинает колебаться под действием неуравновешенных масс правой стороны ротора.

Амплитуду колебаний показывает стрелочный индикатор 8. После ее определения ротор останавливают и навешивают пробный груз (пластилин) на правую сторону ротора. Если при очередном вращении амплитуда колебаний увеличивается, то это означает, что пробный груз установлен неверно. Передвигая груз по окружности, находят место, где его расположение вызывает наименьшие колебания. Затем начинают изменять массу пробного груза, добиваясь минимума колебаний. Отбалансировав правую часть, снимают пробный и устанавливают постоянный груз. Затем ротор поворачивают и балансируют вторую сторону.