Ремонт якорных обмоток.

Общий технологический процесс ремонта якорных обмоток состоит из следующих основных операций: очистка восстанавливаемых обмоток от старой изоляции; отжиг и правка голой меди и пайка концов секций; формовка секций (их намотка и растяжка); изоляция обмоток. В сборе с якорем обмотки пропитываются изоляционными лаками и покрываются покровными (защитными) лаками и эмалями.

Технологические процессы и применяемое при ремонте обмоток оборудование рассматривают в специальной литературе. Более рациональным является получение годовых секций обмоток со специализированных заводов.

Ремонт обмоток полюсов.

Обмотки полюсов с поврежденной или старой изоляцией удаляют и заменяют новыми или восстановленными. При восстановлении обмоток полюсов производятся восстановление обмоточного провода и намотка катушек на шаблон и каркас.

Для намотки катушек используют намоточные приспособления и станки той или иной конструкции.

Поскольку электрические машины экскаваторов могут работать во влажной атмосфере, обмотки полюсных катушек кроме пропитки изоляционным лаком необходимо пропитывать пропиточными компаундами (225-Д, КП-10, К-43, ЭПК-1 и др.) в специальных автоклавах, включаемых в установку для пропитки и компаундировки обмоток .

Компаундирование увеличивает толщину изоляции обмоток, поэтому в тех случаях, когда вместо компаундирования производится двукратная пропитка обмоток изоляционными лаками, возможно увеличение числа слоев укладываемой изоляции.

Ремонт якорей.

Общий технологический процесс ремонта якорей включает подготовку якоря к намотке, проверку и ремонт коллектора, укладку секций в пазы, пайку обмоток и коллектора, бандажировку, пропитку и сушку обмоток, проточку и продораживание коллектора.

Подготовка якоря к намоткезаключается в очистке его от грязи, пыли и масла, удалении остатков старой изоляции из пазов, вырубке зубилом мест оплавления железа и обработке их наждачным бруском или кругом, правке крайних листов пакета железа, проверке и ремонте коллектора, покраске пазов, изолировке обмоткодержателя и пазов и разметке якоря. Разметка якоря заключается в определении взаимного расположения пазов якоря и пластин коллектора, в которые должна быть заложена первая секция.

Укладка обмоток (секции).Перед укладкой боковые стороны секции натирают парафином, затем, отметив первую секцию, чтобы в дальнейшем не спутать шаг обмотки, вкладывают нижнюю сторону секции в паз и одним-двумя ударами молотка через фибровую прокладку загоняют ее на дно паза.

После укладки всей обмотки накладывают временный бандаж, для чего наматывают три-четыре витка бандажной проволоки или стеклобандажной ленты и затем с помощью приспособления затягивают бандаж. Временный бандаж накладывают с обеих сторон активного железа, а для генераторов – еще у петушков и хомутиков.

Испытав якорь на корпусное и витковое замыкание, обрезают и загибают внахлестку пазовые клинья. Чтобы не повредить обмотку, концы клиньев подтачивают. Для обжатия петушков, между ними забивают деревянные конусные клинья.

Пайку коллекторапроизводят припоем ПОС-61, температура затвердевания которого 180⁰ С. Для машины с кремний-органической изоляцией, имеющей температуру сушки 180-200⁰ С, применяют чистое олово, свинцово-серебрянный припой ПССр-3,5 или свинцово-кадминиевый припой с температурой затвердевания 225-250⁰ С. В качестве флюса применяют канифоль в порошке или специальную канифольную пасту.

При пайке коллектора якорь размещают в наклонном положении во избежание замыкания между коллекторными пластинами в случае затекания припоя за петушки. Пайку обмоток с ленточными петушками производят электропаяльником. Выводные концы секции, петушки, и прорезы в коллекторных пластинах необходимо хорошо облудить.

Бандажировка якорей.Якоря электрических машин экскаваторов работают при больших числах оборотов. При этом возникают большие центробежные силы, действующие на обмотку и стремящиеся вырвать ее из пазов. При открытых пазах эти силы воспринимаются бандажами. Ранее бандажи изготавливались только из специальной высокопрочной проволоки, укладываемой в специальные пазы в железе якоря. При неправильной укладке и закреплении бандажей происходят разрыв отдельных проволок и разматывание части бандажа, что неизбежно вызывает отказ электрической машины. Около 20% всех отказов электрических машин экскаваторов происходит именно по этой причине. В настоящее время проволочные бандажи сохранились на некоторых типах электрических машин. Более надежными и технологичными в производстве являются бандажи из стеклобандажной ленты (марки ЛСБ-F), которые нашли применение при ремонте электрических машин.

Намотка проволочных бандажей. Для бандажей применяется стальная луженая проволока по ГОСТ 9124-59 с пределом прочности

s_в =1600-1800 МПа (160¸180 кгс/мм²) и пределом текучести

s_т =1300-1500 МПа (130-150 кгс/мм²).

Число витков, диаметр проволоки, число слоев и секции наматываемого бандажа должны быть такими же, как у снятого при размотке.

Натяжение бандажей проволоки зависит от диаметра. Если при намотке не окажется проволоки нужного диаметра, то можно применить проволоку другого диаметра, изменив при этом число витков пропорционально отношению сечений (квадрату отношений диаметров). Каждый слой бандажа закрепляют и припаивают отдельно. Число витков в каждом последующем слое уменьшают на три-четыре во избежание сползания крайних витков.

В качестве подбандажей изоляции применяют гибкий миканит толщиной 0,3 мм и электрокартон толщиной 0,5 мм. Ширина изоляции под бандаж на лобовых частях должна быть на 5-10 мм шире бандажа, а на железе равна ширине канавки.

Бандажи наматывают на специальных бандажировочных станках. В большинстве случаев такие станки изготавливают на базе токарных станков. На суппорте станка закрепляются направляющие ролики, пружинный диаметр и зажимное приспособление. Бухта бандажной проволоки (с закрепленным концом) устанавливается на барабане, имеющем тормоз, а якорь – в центрах токарного станка. При вращении якоря бандажная проволока укладывается в пазы, для чего включается продольная подача суппорта. Натяжение проволоки регулируется гайкой тормоза и зажимными планками из текстолита. Величина натяжения проволоки проверяется по показаниям динамометра (при данной схеме он будет показывать удвоенную величину натяжения бандажной проволоки).

Для скрепления бандажей и заделки начала и конца бандажной проволоки между бандажом и изоляцией подкладывают скобки из белой жести толщиной 0,25-0,36 мм, шириной 10-15 мм и длиной на 15-20 мм больше ширины бандажа. Скобки распределяют равномерно по окружности бандажа на расстоянии друг от друга 100-150 мм.

Намотка бандажей из стеклобандажной проволоки. Стеклобандажная волокнистая лента представляет собой тонкую ленту из полимерного материала. Предел прочности ленты зависит от температуры и продолжительности ее эксплуатации. В процессе эксплуатации происходит процесс старения ленты, в результате чего несколько снижаются ее механические свойства. Временное сопротивление стеклобандажной ленты марки ЛСБ-F для класса нагревостойкости «В» с учетом старения равно 50 кгс/мм².

Намотка бандажей из стеклобандажной ленты производится на специальных установках, состоящих из токарного станка и намоточного приспособления. Якорь устанавливается в центре токарного станка. Снятый со станка якорь помещается в сушильную печь, где выдерживается при температуре 125-130⁰ С в течение 12-16 ч. В результате последней операции стеклобандажные ленты спекаются в сплошную массу.

Проточка, шлифовка, продораживание и углубление коллекторов.Проточка коллекторов необходима для устранения местного неравномерного износа пластин под щетками. Проточку коллекторов производят на токарных станках при малых скоростях резания. Для предотвращения попадания в обмотку якоря стружки и пыли лобовые части обмоток перед проточкой коллектора закрывают плотной бумагой.

Глубина резания определяется величиной местного износа пластин коллектора, но во всех случаях она должна быть возможно меньшей, так как излишняя глубина проточки уменьшает высоту пластин коллектора и сокращает общий срок его службы. В результате проточки коллектора слюдяные пластины изоляции оказываются заподлицо с медными пластинами, что недопустимо, так как это может нарушить контакт между щитками и медными пластинами. Поэтому после проточки коллектора тонкой фрезой на горизонтальном фрезерном станке (для небольших якорей) или на специальном станке производят углубление миканитовых пластин на 0.6-1 мм. Такие станки обычно изготавливаются на базе токарного станка. В задней части суппорта устанавливается вертикальный суппорт (с использованием деталей поперечной подачи суппорта токарного станка), на котором устанавливается электродвигатель. На удлиненном конце вала двигателя закрепляется дисковая фреза. К патрону станка иногда крепится делительный диск, в отверстия которого вставляется шрифт для фиксации положения якоря при продораживании. Продораживание осуществляется при вращении фрезы и продольной подаче суппорта. Суппорт позволяет устанавливать фрезу в зависимости от диаметра коллектора. Иногда приспособление для продораживания коллекторов устанавливается на станке для бандажирования якорей. Поверхность пластин слюды после углубления должна быть ровной, слюда снята на всю ширину зазора.

После углубления слюдяных пластин на глубину 1-1,5 мм коллектор шлифуют стеклянной бумагой № 00. После шлифовки коллектор проверяется индикатором на биение.

Пропитка и сушка обмоток электрических машин.Пропитка обмоток изоляционными лаками и последующая сушка обмоток проводятся с целью повышения электрической прочности, влагостойкости и теплостойкости изоляции и повышения сроков ее службы. Большое значение для повышения качества обмоток имеет правильный выбор пропиточных лаков, качество и количество пропиток и режим сушки обмоток. Сначала производится пропитка, а затем покрытие изоляции обмоток. Для этих целей используются пропиточные и покровные материалы: лаки и эмали.

Пропиточные лаки.Отечественной промышленностью выпускаются изоляционные лаки широкой номенклатуры и различного назначения. Часто применяются следующие виды пропиточных лаков.

Лак БТ-980 – битум-масляный, печной сушки. Обладает высокой влагостойкостью и применяется для пропитки обмоток класса В, работающих в атмосфере с повышенной влажностью.

Лак БТ-987 – битум-масляный, печной сушки. Применяется для пропитки обмоток с изоляцией классов А и В влагостойкого исполнения. Немаслостоек.

Лак БТ-988 – битум-масляный, быстросохнущий, печной сушки. Применяется для пропитки обмоток с изоляцией класса А. Достаточно влагостоек. Немаслостоек.

Лак МЛ-92 – меламинный, предназначен для пропитки обмоток электрических машин, аппаратов и трансформаторов, имеющих изоляцию класса В. После высыхания пленка лака глянцевая, имеет коричневый цвет.

Лак ГФ-95 – глифталевый, предназначен для пропитки обмоток электрических машин с изоляцией класса В.

Лак ФЛ-98 – глифталевый, предназначен для пропитки обмоток с изоляцией класса А,Е и В. Обладает высокой цементирующей способностью и маслостойкостью.

Лак ПЭ-933 – полиэфирный, применяется для пропитки обмоток с изоляцией класса F. Лак обладает очень высокой цементирующей способностью, влаго-, масло- и тропикостойкостью.

Характеристика покровных лаков и эмалей. Покровные лаки и эмали предназначаются для создания на пропитанных лаками обмотках защитных пленок, предохраняющих изоляцию от влаги, масла и пыли. Покровные лаки и эмали образуют гладкую глянцевую поверхность, на которой пыль не удерживается, что улучшает теплоотдачу обмоток. Покровные лаки и эмали могут сушиться в печах и на воздухе.

Лаки электроизоляционные пропиточные: битумные БТ 99, БТ-98, глифталевые МЛ, фенольный ФЛ, кремнийорганический КО (термостойкий) предназначены для покрытия и пропитки обмоток электрических машин, работающих внутри помещения. Лак является токсичным в растворенном виде. Покрытия из лака вредного воздействия на организм человека не оказывают.

Эмаль ГФ-92-ХС – серая холодной сушки. Эмаль ГФ-92-ХС горячей сушки и эмаль ГФ-92-ХК красная горячей сушки образуют гладкие глянцевые пленки. Обладают маслостойкостью, влагостойкостью и механической прочностью. Они также защищают основную изоляцию от кратковременного воздействия электрической дуги и поверхностных разрядов. Эмаль КПД применяется для покрытия обмоток с изоляцией класса В. Пленка красного цвета, дугостойкая и маслостойкая. Эмали ПКЭ-19 и ПКЭ-22 применяются для покрытия обмоток электрических машин, имеющих изоляцию классов F и Н, а также в тех случаях, когда обмотки работают в условиях высокой влажности. Эмали рассчитаны на сушку в печах. Цвет пленки у эмали ПКЭ-19 розовый, у эмали ПКЭ-22 – коричнево-красный. Изоляционные лаки на основе полиэфира ПЭ выдерживают до 130 ⁰ С, на основе полиэфирциануратимида применяются для изоляции класса С. Для изоляции проводников обмоток класса С (более 180⁰ ) применяются кремнийорганические лаки КО-921, стеклянные нити и фторопластовые пленки, выдерживающие температуру до 220-250⁰ С.

Пропитка обмоток и катушек.Хорошее качество изоляции обмоток (высокую электрическую прочность, влаго- и теплостойкость) можно получить только в том случае, если изоляционный лак заполнит все поря изоляционного материала. С этой целью перед пропиткой лаком изоляционные материалы обмоток (хлопчатобумажную ленту, лакоткани, лакобумагу и др.) необходимо тщательно высушить, в противном случае мельчайшие частицы влаги останутся в изолированном материале. Для того, чтобы лак заполнил возможно большее число пор изоляционного материала, его необходимо нагнетать в эти поры.Поэтому совершенно непригодной является пропитка методом полива или обмазывания изоляции лаком, так как при этом нет не только нагнетания пропиточного лака, но не обеспечивается его допуск ко всем участкам изоляции. Метод покраски или пульверизации допустим только для покровных лаков, наносимых поверх высохших изоляционных лаков, а также при аварийных ремонтах местных повреждений изоляции.

Пропитка обмоток изоляционными лаками должна производиться одним из следующих способов: пропитка методом погружения обмоток в бак с изоляционным лаком; вакуумно-нагнетательная пропитка; пропитка методом погружения в лак с применением ультразвука. При первом способе якорь с обмотками или катушки опускают в бак с изоляционным лаком и выдерживают в нем до прекращения выделения пузырьков, но не менее 5 мин. После этого обмотки вынимают и выдерживают некоторое время над баком для стекания избытка лака. Качество пропитки методом погружения может быть несколько повышено при погружении обмоток в горячий лак. Для этого пропиточная ванна оборудуется электрическим подогревом.

Пропитка методом погружения проста, не требует особого оборудования, но имеет тот недостаток, что давление лака недостаточно для его полного проникания во все поры изоляции. Вакуумно-нагнетательная пропитка обмоток, выполняемая на специальных установках, этих недостатков не имеет. Установка состоит из котла (автоклава), имеющего паровой или электрический подогрев стенок, вакуумного насоса, расходного бака с лаком, конденсатора и системы трубопроводов соединения установки с цеховой сетью сжатого воздуха и с вакуумным насосом. В котле (автоклаве) при снятой крышке помещают якорь с просушенными обмотками. Затем устанавливают крышку котла и тщательно затягивают болтами. После этого включают вакуумный насос. Вместе с выкачиваемым из котла воздухом удаляются влага и пузырьки воздуха из изоляционного материала. После создания необходимого вакуума (обычно 10-12 мм рт.ст.) лак заполняет котел до необходимого уровня (до коллектора якоря). Уровень лака в котле проверяют по указателям уровня жидкости или через смотровое окно.

После того, как лак заполнил нужный объем котла, воздух от сети сжатого воздуха заполняет верхний объем котла и создает давление на лак в котле 0,5-0,6 МПа (5-6 кгс/см²). Под действием массы столба лака и давления воздуха лак хорошо заполняет все неплотности и поры в изоляционном материале. После окончания пропитки лак из котла перегоняется в бак сжатым воздухом давлением 0,2 МПа, после чего давление в котле снимается открытием вентиля. Излишки лака с обмоток вынутого якоря стекают в противень или удаляются под действием ограниченной центробежной силы на специальных станках.

Иногда в установку для вакуумно-нагнетательной пропитки обмоток включают также котел для компаундирования катушек электрических машин. Принцип работы этого котла совершенно аналогичен описанному, но компаундная масса перед поступлением в котел смешивается и подогревается до температуры 150-170⁰ С в специальном котле (смесителе), для чего в «рубашку» этого котла проводится пар. Паровой обогрев имеет также автоклав для пропитки.

Пропитка обмоток с применением ультразвука проверена на опытных установках. Магнитострикционные излучатели помещают под мембраной и охлаждают водой. Колебания высокой частоты (до 21,3 кГц), создаваемые излучателями, через мембрану передаются лаку и интенсифицируют его проникание в поры обмоток.

Сушка обмоток.Обмотки электрических машин лучше всего просушивать в специальных печах камерного типа с принудительной циркуляцией воздуха в них. Воздух в печах подогревают калориферами.

Якоря с уложенными в них обмотками устанавливают на тележку и закатывают в печь, после чего шибер опускают и печь включают в работу.

В некоторых конструкциях печей предусматривается возможность перевода печи на полную или частичную внутреннюю циркуляцию нагретого воздуха. Температура внутри печи контролируется термопарами, оборудованными показывающими или самопишущими приборами. Установки для пропитки обмоток и сушильные печи обычно располагают недалеко друг от друга, образуя пропиточно-сушильное отделение электроремонтного цеха.

Эффективной является вакуумная сушка обмоток, осуществляемая в пропиточных котлах сразу же после окончания процесса пропитки. Необходимая температура в котле создается за счет подвода пара в рубашку котла.

Кроме рассмотренных способов сушки обмоток применяют их сушку электрическим током, пропускаемым через обмотки, и др.

Технологические процессы и режимы пропитки и сушки обмотокэлектрических машин зависят от типа обмоток, класса изоляции и свойств примененного лака.

Сушку обмоток после пропитки ведут двумя ступенями. Повышение температуры на первом этапе выше установленных может привести к созданию непроницаемой лаковой пленки на наружной поверхности обмотки, что затрудняет выход растворителя из толщи изоляции. Сопротивление изоляции при этом остается низким, несмотря на значительное время сушки. Кроме того, при высокой начальной температуре сушки в результате бурного испарения растворителя возможно вытекание лака из пор и капилляров изоляции, а также вспучивание изоляции. Указанное в таблицах время сушки является ориентировочным; основным показателем окончания сушки следует считать величину сопротивления изоляции, измеренную мегомметром.

Покрытие обмоток покровными лаками (лакировку) производят пульверизатором. Температура обмотки при лакировке должна быть 50-60⁰С. Перед употреблением покрывные лаки и эмали разводят разбавителями до требуемой вязкости при температуре 20⁰С.

Сборка и балансировка электрических машин и агрегатов.Сборка электрических машин должна производиться с соблюдением всех основных положений прогрессивных технологических процессов сборки машин. Кроме того, должны выполняться следующие особые требования, определяемые конструкцией электрических машин: для предохранения изоляции обмоток от повреждений подъем собранных якорей должен производиться стропами из пеньковых канатов или рымболтами, завернутыми в вал; все сборочные операции должны выполняться так, чтобы не была повреждена изоляция обмоток и чтобы в обмотки не попадали металлические стружки и опилки; подшипники качения перед установкой на вал должны нагреваться в масляной ванне до температуры 80-100⁰С и свободно надеваться на вал; собранные якоря должны храниться на козлах или стеллажах, имеющих мягкую (войлочную) обивку мест, на которые опирается железо якоря. Вал якоря при установке на стенды должен опираться на медные прокладки (подушки) или на собственные подшипники качения; сборочные участки электроремонтного цеха должны быть изолированы от механического и разборочного отделений; сборка двигатель- генераторных агрегатов должна производиться на специальном участке, имеющем соответствующие подъемные средства (краны грузоподъемностью 10-25 т) и сборочные стенды.

Геометрические параметры собранных электрических машин должны отвечать требованиям паспортов машин или техническим условиям. При сборке щеточных аппаратов машин должно проверяться и регулироваться давление на щетки. Оно должно находиться в пределах, указанных в паспортах машин или в технических условиях.

Якоря и роторы электрических машин вращаются со скоростью до 1500-3000 об/мин. Разборка машины при ремонте и ремонт якоря могут нарушить существовавшую уравновешенность вращающихся деталей и машины. Центробежная сила, появляющаяся при вращении якоря в результате неуравновешенности вращающихся масс определяется зависимостью

Q = m p w²

где m – приведенная неуравновешенная масса; p - расстояние от оси вращения якоря до центра тяжести неуравновешенной массы; w- угловая частота вращения якоря.

Из формулы видно, что сила Q зависит от квадрата величины угловой скорости, поэтому неуравновешенность особенно опасна для деталей, имеющих большие частоты вращения. Неуравновешенные массы якорей вызывают дополнительные циклические нагрузки на подшипники и валы и создают вибрацию машин и агрегатов. Поэтому отремонтированные электрические машины должны быть тщательно отбалансированы.

Различают статическую и динамическую неуравновешенность вращающихся масс. Статическая неуравновешенность создается одной приведенной массой m на плече р, при этом возникает неуравновешенный момент mр, вращающий якорь. Поэтому статически неуравновешенная деталь (якорь) при установке на призмы стремиться занять положение, при котором неуравновешенная масса занимает наинизшее положение, чем и пользуются при статической балансировке.

Рисунок 9 – Измерение вибрации с помощью ручного электронного виброметра

Динамическая неуравновешенность обнаруживается и устраняется на специальных стендах, машинах и установках для динамической балансировки деталей. В электроремонтных цехах карьеров получили применение балансировочные станки ВМ, ВТ , БС и др. На этих станках с большой точностью и при минимальных затратах времени можно весьма точно балансировать якоря длиной до 3000 мм и диаметром до 2000 мм.

Собранные машины и собранные агрегаты также должны быть хорошо отбалансированы. В собранных мотор-генераторных агрегатах при хорошо отбалансированных якорях, неуравновешенность может создаваться соединительными муфтами. Неуравновешенность машин и агрегатов вызывает их вибрацию, тем большую, чем больше неуравновешенность вращающихся частей. Оценка вибрации электрических машин должна производиться в соответствии с ГОСТ 12379-75. Вибрация определяется амплитудой вибрационного смещения , амплитудой вибрационного ускорения или амплитудой вибрационного ускорения . Измерение вибрации производится ручными или электронными виброметрами ВР, К1, Агат, Топаз и др.

Испытания электрических машин при ремонте.Испытания электрических машин при ремонте сводится главным образом к испытанию их электрической части.

В механической части при испытаниях электрических машин проверяются нагрев подшипников и вибрация машины. Нагрев подшипников качения не должен превышать 95⁰ С.

Электрическая часть машины при ремонте должна подвергаться испытаниям, включающим: испытание электрической прочности изоляции обмоток относительно корпуса машины и между обмотками; испытание электрической прочности междувитковой изоляции обмоток.

Согласно требованиям ГОСТ 183-74 изоляция обмоток машины относительно корпуса и между обмотками должны выдерживать без повреждения в течение 1 мин испытательное напряжение.

Требования ПТЭ для машин постоянного тока (генераторов, двигателей и возбудителей) предусматривает следующие виды приемно-сдаточных проверок и испытаний для каждой машины: - измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками; -измерение сопротивления обмоток при постоянном токе в практически холодном состоянии; -испытание при повышенной частоте вращения; -испытание изоляции обмоток относительно корпуса машины и между обмотками на электрическую прочность;

-испытание междувитковой изоляции обмоток якоря на электрическую прочность; определение тока возбуждения генератора или частоты вращения двигателя при холостом ходе (для двигателей с последовательным возбуждением опыт проводят при независимом возбуждении); проверка номинальных данных машины; проверка коммутации при номинальной нагрузке и кратковременной перегрузке по току.

Определение температуры обмоток машины.Перегрев обмоток во время испытания электрических машин может вызвать их отказы или снижение качества. Измерение температуры обмоток производится с помощью термометра сопротивления, заложенных температурных индикаторов, датчиков и др. При этом под измерением «методом термометра» понимают измерение температуры ртутными или спиртовыми термометрами, встраиваемыми термопарами и термометрами сопротивления. Согласно требованиям ГОСТ 183-74 при измерении температуры обмоток по методу термометра это превышение в наиболее нагретой допустимой точке не должно быть более: 65⁰ С – для изоляции класса А; 80⁰ С – для изоляции класса Е; 90⁰ С – для изоляции класса В; 110⁰ С – для изоляции класса F; 135⁰ С – для изоляции класса Н.