Тема: Експлуатація та ремонт електродвигунів

Зміст

Розділ І. Загальні відомості про електродвигуни

1.1 Будова асинхронних електродвигунів

1.2 Будова машин постійного струму

Розділ ІІ. Експлуатація електродвигунів

Розділ ІІІ. Ремонт електродвигунів

3.1 Несправності електричних машин

3.2 Розбирання електричних машин

3.3 Ремонт колекторів

Список використаних джерел

Розділ І. Загальні відомості про електродвигуни

Електродвигуном називається машина, в якій електрична енергія перетворюється на механічну.

Існує багато типів електродвигунів, але найбільшого поширення в усіх галузях промисловості, в будівництві та сільському господарстві набули асинхронні двигуни трифазного струму.

Електродвигун характеризується зазначеними на його паспорті номінальними даними, до яких належать: потужність, напруга, струм статора, кратність пускового струму, коефіцієнт потужності (cos ф), частота обертання ротора, номінальний крутний момент.

Номінальною потужністю називають корисну механічну потужність на валу двигуна за номінальних значень струму, напруги і частоти.

Номінальним струмом називають струм, який споживається двигуном за номінальних значень навантаження, частоти і напруги.

Пусковим струмом називають струм, який протікає в період пуску двигуна.

Кратність пускового струму визначається як відношення струму, який протікає в момент пуску, до мінімального струму.

Коефіцієнтом потужності кола називається відношення активної потужності до повної потужності.

Коефіцієнт корисної дії — це відношення потужності, що віддається електродвигуном, до тієї, що споживається ним.

Номінальним крутнилі моментом називають момент, що розвивається двигуном за номінальних значень потужності і частоти обертання.

Асинхронний електродвигун трифазного змінного струму складається з нерухомої частини — статораї, обертової частини — ротора і двох підшипникових щитів з підшипниками, в яких обертається вал ротора.

Статор складається із станини і осердя з обмоткою. Станину відливають з чавуну або сталі, а осердя набирають з тонких листів електротехнічної сталі. Листи осердя мають виштамповані фігурні вирізи, які в складеному пакеті утворюють пази, куди вкладається статорна обмотка.

1.1 Будова асинхронних електродвигунів

Будову асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором зображено на рис. 1, а; усі частини двигуна закриті (в підшипникових щитах і станині немає вікон для забирання і викидання охолоджувального повітря).

Короткозамкнений ротор виконують заливанням пазів осердя розплавленим алюмінієм і одночасно відливанням на його короткозамикаючих кільцях 4 лопатей вентилятора 5, призначених для забезпечення циркуляції повітря в працюючому електродвигуні та кращого охолодження таким чином його частин, що нагріваються.

Пуск електродвигуна з короткозамкненим ротором здійснюється прямим вмиканням статора на повну потужність мережі без будь-яких пускорегулювальних пристроїв, внаслідок чого супроводжується виникненням великих пускових струмів.

Позитивними якостями електродвигуна з короткозамкненим ротором є простота конструкції і надійність в експлуатації, негативними — різке збільшення споживання струму (проти номінального) під час пуску. Пусковий струм асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором перевищує їх номінальний у 6—7 разів. Це може ускладнити пуск великих електродвигунів з короткозамкненим ротором, якщо джерела електричної енергії (силові трансформатори, генератори пересувних електростанцій тощо) не мають достатньої потужності.

Установлені на замикаючих кільцях ротора вентиляційні лопаті 5 призначені для створення циркуляції нагрітого повітря в середині двигуна через його канали в роторі і в станині та забезпечують майже рівномірне нагрівання всіх частин двигуна. Теплота, що виділяється, відводиться до стінок станини, які мають поздовжні ребра 9. Зовнішні поверхні ребер обдуваються холодним повітрям, яке подається вентилятором 11, відлитим з алюмінію. Холодне повітря засмоктується вентилятором через отвори 12, наявні в захисному кожусі 10, виконаному з листової сталі. В підшипниковому щиті двигуна зроблене вікно 4 для перевірки щупом зазору між сталлю осердя статора 7 і ротора. За різких змін температури всередині закритого двигуна може конденсуватися волога. Для стікання вологи в нижній частині корпусу є невеликий отвір.

Асинхронний електродвигун з фазним ротором зображений на рис. 1, б. У пази ротора вкладена трифазна обмотка 16, яка підтримується обмоткотримачами 14, до яких прикріплені гвинтами сталеві штамповані балансувальні диски 15 із закріпленими на них балансувальними вагами. Лобові частини обмотки ротора і виступні частини його обмоткотримачів під час роботи двигуна захоплюють і переміщують повітря, виконуючи таким чином роль вентиляторних крил. Обмотка ротора має три вивідних кінці 17, які пропущені через отвір у валу і приєднані до контактних кілець 21. Контактні кільця ізольовані одне від одного ізоляційними шайбами, а від вала — ізолюючою втулкою 22. До кілець примикають щітки, закріплені в щіткотримачах. Щітковий механізм розташований у чашці 18 і за допомогою замка 19 закритий ковпаком 20.

Діаметр підшипникового гнізда в щиті більший від зовнішнього діаметра контактних кілець, що дає змогу при необхідності знімати підшипниковий щит, не демонтуючи контактних кілець.

Рис. 1. Асинхронні двигуни трифазного змінного струму

а — з короткозамкненим ротором; б — з фазним ротором; 1 — підшипниковий щит; 2, 13 — підшипники; 3 — вал; 4 — вікно для перевірки щупом зазору між сталлю статора і ротора; 5 — вентиляційна лопать на роторі; 6.— обмотка статора; 7 — осердя статора; 8 — підйомне кільце (рим); 9 — ребро станини; 10 — захисний кожух; 11 — вентилятор; 12 — отвори для всмоктування повітря вентилятором; 14 — тримач обмотки; 15 — диск кріплення балансувального вантажу; 16 — обмотка фазного ротора; 17 — вивід кінців роторної обмотки до контактних кілець; 18 — чашка; 19 — замок; 20 — ковпак; 21 — контактні кільця; 22 — втулка, що ізолює контактні кільця від вала.

Сталева чашка надягнена на кришку підшипника і закріплена болтами на підшипниковому щиті. У чашці розташований сталевий палець, на якому закріплені щіткотримачі, ізольовані від сталевого пальця ізоляційною втулкою. Вивідні кінці, які відходять від щіткотримачів, закріплені біля виходу з коробки двома буковими планками, провареними в маслі.

Ротор з контактними кільцями відрізняється від короткозамкненого наявністю в пазах осердя фазної обмотки з ізольованих стержнів або провідників і трьох контактних кілець із сталі, міді або латуні. Контактні кільця ізольовані одне від одного і від вала ротора. Така конструкція ротора дає змогу вмикати послідовно з його обмоткою пусковий резистор (рис. 2, а, б, в), що забезпечує плавний (без великих пускових струмів) запуск електродвигуна в роботу. У разі вмикання електродвигуна напругою

380/220 В до мережі напругою 220 В обмотки статора з'єднують за схемою «трикутник», замикаючи перемичками кінці С6—СІ, С4 —С2, С5 —СЗ, а в разі вмикання до мережі напругою 380 В обмотки з'єднують за схемою «зірка», замикаючи перемичками кінці С6, С4 і С5.

Рис.2. Схема з'єднування обмоток асинхронного електродвигуна. а — до живильної мережі; б — ротора; в — на дошці затискачів

Електродвигуни з фазним ротором застосовують у випадках, що потребують плавного запуску устаткування в роботу. Статор електродвигуна закритий з торців підшипниковими щитами. Підшипникові щити призначені для закріплення в них підшипників, в яких обертається вал ротора, а також для захисту від механічних пошкоджень обмоток ротора та інших частин, які знаходяться в середині статора.

Електродвигуни потужністю до 100 кВт з короткозамкненими і фазними роторами випускають з роликовими і кульковими підшипниками. Один з підшипників двигуна, як правило, буває роликовий, другий — кульковий. Роликовий підшипник встановлюють у тому з підшипникових щитів, через який виведено вільний кінець вала, оскільки на цей кінець насаджують шків або напівмуфту, внаслідок чого на підшипник діють значні навантаження. Підшипники, які встановлюють у підшипникових щитах, виконують закритими з двома кришками, відкритими без кришок або з однією внутрішньою кришкою.

Асинхронні електродвигуни виготовляються промисловістю у відкритому, захищеному, закритому та вибухозахищеному виконаннях.

Електродвигуни відкритого виконання застосовують у приміщеннях з нормальним середовищем, де немає необхідності в спеціальному захисті струмопровідних і обертових частин від випадкового доторкання до них або потрапляння в двигун різноманітних предметів:

Захищеними називають такі електродвигуни, в яких струмопровідні й обертові частини захищені від потрапляння в них сторонніх предметів. Є електродвигуни, захищені від потрапляння в них крапель, які падають вертикально (краплезахищені), або бризок, які падають під кутом до 45° (бризкозахищені).

Для роботи в приміщеннях із струмопровідним пилом застосовують пилонепроникні, а у вибухонебезпечних — вибухозахищені електродвигуни.

Промисловістю випускаються також електродвигуни спеціального виконання, які різняться за способом кріплення до устаткування, наприклад фланцеві.

Асинхронні електродвигуни виготовляються промисловістю серіями різноманітних стандартних потужностей, але однакової будови. Трифазні асинхронні двигуни потужністю 0,6—100 кВт загальнопромислового застосування складають єдину серію. Двигуни з чавунним корпусом захищеного виконання позначаються літерою А, двигуни закритого виконання — АО, двигуни з алюмінієвим корпусом — відповідно літерами АЛ і АОЛ. У позначеннях асинхронних електродвигунів є й умовні цифрові позначення: так, діаметр (габарит) осердя статора має умовний номер від 3 до 9, а довжина осердя статора — від 1 до 3. У марці асинхронного двигуна цифри після літер означають номери габариту осердя, довжину і кількість пар полюсів (наприклад,- маркою АОЛ-52-4 позначено двигун закритого обдувного виконання в алюмінієвому корпусі, п'ятого габариту, другої довжини, чотириполюсний).

1.2 Будова машин постійного струму

Одна й та сама машина постійного струму в принципі може працювати і як генератор, і як двигун. (Ця властивість машини постійного струму, що називається оборотністю, дає змогу не розглядати окремо будову генератора чи двигуна,) Проте кожну електричну машину завод випускає з певним призначенням — працювати тільки як генератор або тільки як двигун. Дуже рідко використовують машини постійного струму, призначені для роботи як генератором, так і двигуном.

Електродвигуни постійного струму застосовують тоді, коли потрібно плавно регулювати швидкість, наприклад у тролейбусах, електровозах, деяких типах підйомних кранів, у пристроях автоматики.

Статор машини постійного струму складається зі станини (рис. 3) і осердя. Станину виготовляють з маловуглецевої сталі, яка має значну магнітну проникність. Тому станина є також і магнітопроводом. Одночасно це основна деталь, що об'єднує інші деталі й складальні одиниці машини в єдине ціле. Так, до станини із середини прикріплюють болтами полюси, котрі складаються з осердя, полюсного наконечника і котушки.

Рис. 3. Будова машини постійного струму

1—задній підшипниковий щит; 2 — затискачі; 3—станина; 4 - головний полюс;5 — обмотка головного полюса; 6—вентилятор; 7 — обмотка якоря;8 — осердя якоря; 9 - колектор; 10 — вал; 11 — траверса із щитковим механізмом; 12 — передній підшипниковий щит

Рис. 4. Якір машини постійного струму

а — якір без обмотки; б —сталевий лист осердя якоря; 1 — натискні шайби; 2 —зубець; 3 — паз; 4 — вентиляційний отвір

Розрізняють основні й додаткові полюси. Основні полюси збуджують магнітне поле; тому обмотки їхніх котушок називають обмотками збудження. Додаткові встановлюють у машинах підвищеної потужності (понад 1 кВт) для поліпшення роботи машини; обмотку додаткових полюсів з'єднують послідовно з обмоткою ротора (якоря).

Рис. 5. Будова колектора

1 — корпус; 2 — болт; 3 — натискне кільце; 4 — міканітова прокладка: 5 — «півник»; 6 — «ластівчин хвіст»; 7 — колекторна пластина

Ротор (якір) (рис. 4) машини постійного струму складається з осердя й обмотки. Осердя якоря набирають з тонких листів електротехнічної сталі, ізольованих один від одного лаковим покриттям, що зменшує втрати на вихрові струми. У пази осердя вкладають обмотку якоря. В осерді якоря роблять вентиляційні канали.

Щоб струм від обмотки якоря в зовнішнє коло (у генераторі) або із зовнішнього кола до обмотки якоря (у двигуні) проходив в одному й тому самому напрямі, у машині постійного струму встановлюють колектор (рис. 5). Набирають його з мідних пластин, ізольованих одна від одної міканітовими прокладками. Кожну пластину колектора з'єднують з одним або кількома витками обмотки якоря. Осердя якоря і колектор закріплюють на одному валу. Отже, колектор — це пристрій, який конструктивно об'єднаний з якорем (ротором) електричної машини і є механічним перетворювачем частоти. По ізольованих один від одного і приєднаних до витків обмотки якоря пластинах, що становлять колектор, ковзають струмознімні щітки (рис. 6). Через ці щітки й колектор обмотка якоря приєднується до зовнішнього електричного кола. Щітки вставляють в обойми щіткотримача і притискують до колектора пружинами.

Вібрація, виміряна на кожному підшипнику електродвигуна, осьовий зсув ротора, розмір повітряного зазору між сталлю статора та ротора, а також в підшипниках ковзання не повинні перевищувати величин.

Постійний нагляд за навантаженням електродвигунів, щітковим апаратом, температурою елементів і охолоджувальних середовищ електродвигуна (обмотки і осердя статора, повітря, підшипників тощо), догляд за підшипниками і пристроями підведення охолоджувального повітря, води до повітроохолодників і обмоток, а також операції з пуску, регулювання швидкості і зупинки здійснюють працівники цеху (дільниці), які обслуговують механізм.

Електродвигуни, що продуваються і які встановлені в запилених приміщеннях і приміщеннях з підвищеною вологістю, повинні бути обладнані пристроями підведення чистого охолоджувального повітря, кількість якого і параметри (температура, вміст домішок тощо) повинні відповідати вимогам інструкції заводу-виробника.

Щільність тракту охолодження (корпусу електродвигуна, повітропроводів, засувок) необхідно перевіряти не рідше ніж один раз на рік.

Індивідуальні електродвигуни зовнішніх вентиляторів охолодження повинні автоматично вмикатися і вимикатися у разі ввімкнення та вимкнення основних електродвигунів.

Електродвигуни з водяним охолодженням статора чи ротора, а також з умонтованими водяними повітроохолодниками повинні бути обладнані пристроями, що сигналізують про появу води в корпусі. Організація експлуатації обладнання та апаратури систем водяного охолодження, якість конденсату та води повинні відповідати вимогам інструкцій заводу-виробника.

Аварійні кнопки електродвигунів повинні бути опломбовані. Зривати пломби з аварійних кнопок для вимкнення електродвигуна дозволено тільки в аварійних випадках. Опломбування аварійних кнопок виконують працівники, визначені особою, відповідальною за електрогосподарство.

Електродвигун (обертова машина) повинен бути негайно відімкнений від мережі у таких випадках:

• нещасний випадок (чи загроза) з людиною;

• поява диму, вогню або запаху горілої ізоляції з корпусу електродвигуна або його пускорегулювальної апаратури;

• вібрація понад допустимі норми, яка загрожує виходу з ладу електродвигуна або механізму;

• вихід з ладу привідного механізму;

• нагрівання підшипників або контрольованих вузлів понад допустиму температуру, зазначену в інструкції заводу-виробника;

• виникнення коротких замикань в електричній схемі;

• значне зниження частоти обертання;

• швидке зростання температури обмоток або сталі статора.

В експлуатаційній інструкції можуть бути вказані й інші випадки, за якими електродвигуни (обертові машини) повинні бути негайно вимкнені, а також указаний порядок усунення їх аварійного стану.

Періодичність капітальних і поточних ремонтів електродвигунів, залежно від умов у яких вони працюють, визначає особа, відповідальна за електрогосподарство. Залежно від місцевих умов поточний ремонт електродвигунів, як правило, здійснюють одночасно з ремонтом привідних механізмів, і його виконує навчений персонал споживача або підрядної організації.

Профілактичні випробування і вимірювання на електродвигунах повинні проводитись регулярно у відповідності до встановлених правил.

Експлуатація електродвигунів складається із слідуючих основних елементів: нагляду, своєчасного виявлення несправностей та їх усунення; профілактичних випробувань; пуску та зупинки.

Розділ ІІІ . Ремонт електродвигунів

3.1 Несправності електричних машин

Ознаки несправності	Можливі причини несправності
Двигуни з короткозамкненим ротором
Електродвигун не розвиває номінальної частоти обертання і гуде	Одностороннє тяжіння ротора унаслідок зносу підшипників, перекосу підшипникових щитів або вигину валу
Електродвигун гуде, ротор обертається поволі, струм у всіх трьох фазах різний і навіть на холостому ході перевищує номінальний	1. Обірвані один або декілька стержней обмотки ротора 2. Неправильно сполучені початок і кінец фази обмотки статора (фаза «перевернута»).
Ротор не обертається або обертається поволі, двигун сильно гуде і нагрівається	Обірвана фаза обмотки статора
Електродвигун перегрівається при номінальних навантаженнях	1. Виткове замикання в обмотці статора 2. Погіршення умов вентиляції унаслідок забруднення вентиляційних каналів
Неприпустимо низький опір ізоляції обмотки статора електродвигуна	1. Зволоження або сильне забруднення ізоляції обмотки 2. Старіння або пошкодження ізоляції
Електродвигун вібрує під час роботи і після відключення при частоті обертання ротора, близькій до номінальної	1. Порушена співвісності валів 2. Неврівноважені ротор, напівмуфти або шків
Електродвигун сильно вібрує, але вібрація припиняється після відключення його від мережі, двигун сильно гуде, струм у фазах неоднаковий, одна з ділянок обмотки статора швидко нагрівається	Коротке замикання в обмотці статора електродвигуна
Двигуни зфазним ротором
Електродвигун не розвиває номінальної частоти обертання	Одностороннє тяжіння ротора унаслідок зносу підшипників, перекосу підшипникових щитів або вигину валу 2. Порушений контакт в двох або трьох фазах пускового реостата 3. Порушений електричний ланцюг між пусковим реостатом і обмоткою ротора електродвигуна
У електродвигуна частота обертання збільшується самовільно. Ротор сильно нагрівається навіть при невеликому навантаженні	1. Частина обмотки ротора замкнута на заземлений корпус електродвигуна 2. Порушена ізоляція між контактними кільцями і валом ротора

3.2 Розбирання електричних машин

Розбирання більшості електричних машин починається з видалення пів муфти з вала за допомогою ручного або гідравлічного знімача.

Знімач з регульованим розкриттям тяг (Рис. 7, а), дозволяє знімати з валу пів муфти різних діаметрів. Розкриття та фіксування тяг відбувається за допомогою регулювальної гайки 2, що навернута на різьбу гвинта 1. Тягове зусилля, що створюється за допомогою ручного знімача являється складною операцією, що потребує значних фізичних зусиль, тому для демонтажу півмуфт, які не піддаються стягуванню, застосовують гідравлічний знімач.

Рис. 7. Знімачі для стягування (розпресовування) півмуфт і підшипників кочення з валів електричних машин

а – гвинтовий знімач з регульованим розкриттям тяг, б – гідравлічний знімач, в – знімач для стягування підшипників кочення захватом за підшипник, г - знімач для стягування підшипників кочення захватом болтами за кришки або капсули підшипника; 1 – черв’ячний гвинт з головкою, 2 – регулювальна гайка, 3 – тяги, 4 – майданчик, 5 – стійка, 6 – траверси, 7 – захвати, 8 – плунжерний насос, 9 – рукоятка штока насоса, 10 – пластинка зі штифтами, 11 – шпильки, 12 – плита, 13 – диск, 14 – корпус знімача

Гідравлічний знімач (Рис. 7, б), представляє собою встановлений на колесах майданчик 4 з двома стійками 5, на яких вертикально переміщується гідравлічний плунжерний насос 8. Щоб зняти півмуфту, встановлюють та закріплюють болтами на корпусі насоса траверси 6, між якими також болтами закріплюють захвати 7.

Догляд за підшипниками. для нормальної роботи двигуна його підшипники ковзання потрібно тримати у чистоті. Для цього кришки підшипників щільно закривають. Олива, що застосовується для змазування підшипників, не повинна вміщувати кислоту або смолу.

Для нормальної роботи підшипників з кільцевим змащуванням необхідно не менш двох разів за зміну перевіряти обертання кілець і чистоту оливи.

Перед заміною змазки підшипники промивають керосином, продувають повітрям, промивають тією маркою оливи що застосовується для даних підшипників, а після цього заливають свіжу оливу.