Неисправности электрических машин
Повреждения электрических машин бывают механические и электрические.
К механическим повреждениям относятся: выплавка баббита в подшипниках скольжения; разрушение сепаратора, кольца, шарика или ролика в подшипниках качения; деформация вала ротора (якоря); образование глубоких выработок (дорожек) на поверхности коллекторов; ослабление крепления полюсов или сердечника статора к станине, прессовки сердечника ротора (якоря); разрыв или сползание проволочных бандажей роторов (якорей) и др.
Электрическими повреждениями принято называть: пробой изоляции на корпус; обрыв проводников в обмотке; замыкание между витками обмотки; нарушение контактов и разрушение соединений, выполненных пайкой или сваркой; недопустимое снижение сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения и др.
В число предремонтных операций по выявлению неисправностей электрических машин входят: измерение сопротивления изоляции обмоток (с целью определения степени ее увлажнения); испытание электрической прочности изоляции; проверка на холостом ходу машины целости подшипников, величины осевого разбега ротора (якоря), вибрации, правильности прилегания (притертости) щеток к коллектору и контактным кольцам; определение зазоров между вращающимися и неподвижными частями электрической машины, а также контроль состояния крепежных деталей, плотности посадки подшипниковых щитов на заточках станины и отсутствия повреждений (трещин, сколов и др.) у отдельных частей и деталей машины.
Работа по предремонтному выявлению неисправностей и повреждений электрических машин называется дефектацией.
Дефектацию производят внешним осмотром и испытаниями при частичной или полной разборке электрической машины.
Однако такая дефектация не всегда позволяет выявить и точно определить характер и размеры ее повреждений, а вследствие этого нельзя определить и объем предстоящих ремонтных работ. Наиболее полное представление о состоянии и требуемом ремонте электрической машины дает дефектация, производимая после ее разборки.
Все обнаруженные после разборки электрической машины неисправности и повреждения отмечают в дефектационной карте и на их основании составляют маршрутную карту ремонта с указанием работ, подлежащих выполнению по каждой ремонтной единице или по отдельным частям ремонтируемой машины.
В состав основных работ по ремонту электрических машин входят разборка, ремонт обмоток и механической части, сборка и испытания отремонтированных машин.
Механические неисправности электродвигателей
Процессы происходящие в электрической машине взаимосвязаны и сложны и не обладают наглядностью. Часто поиск и устранение неисправностей в электрической машине процесс сложный.
В статье даны рекомендации по выявлению и устранению механических неисправностей электрических машин. Что бы использовать изложенную ниже информацию нужно знать, конструкцию и принцип работы машины, это поможет разобраться в причинах ее неисправности. Так же необходимо развить умение из признаков неисправного состояния электрической машины выводить заключения об его причинах.
Дрожание корпуса электродвигателя
1. Слабина фундаментных болтов — наиболее частая причина этого дрожания электродвигателей. Болты ослабевают от продолжительной работы. Периодически необходимо их подтягивать.
2. Чрезмерное натяжение ремня на шкиве изгибает вал, а поэтому вызывает дрожание электродвигателя. Ремень нужно ослабить. Если он после этого станет скользить, то надо проверить передаточное число (отношение диаметров ведущего и ведомого шкивов).
Это отношение должно быть не больше 1:6. Если оно оказывается больше, то надо прибегнуть к натяжному ролику, или к зубчатой, или к промежуточной передаче. Вал, уже изогнувшийся, лучше всего заменить новым — попытки выпрямить его обычно бесполезны, обточка помогает редко.
3. Недостаточная уравновешенность вращающихся частей электродвигателя — якоря, шкива, соединительной муфты и т.п. Это — ошибка завода-поставщика. Предположить ее можно в том случае, когда машина продолжает дрожать несмотря на устранение неисправностей п.1 и п.2.
2. Чрезмерное нагревание подшипника. Температура подшипника не должна превосходить 70° С. Из числа неисправностей, вызывающих чрезмерное трение в подшипнике и превышение этой температуры, одни находятся в самом подшипнике, и причина их — плохая его конструкция или плохой уход за ним, а другие объясняются причинами, вне подшипника. Прежде всего, изгиб вала — вызывает не только дрожание электродвигателя, но и нагревание подшипника.
4. Неисправное состояние шеек вала. Они могут быть изношены или поцарапаны. Их нужно обточить и отшлифовать наждачной бумагой.
5. Несовпадение осей подшипников вследствие неточной установки. Надо проверить и выровнять их установку, а вкладыши пришабрить.
Главные неисправности в самом подшипнике, таковы:
1. Смазка недостаточна:
взят неподходящий сорт масла;
масло засорено пылью;
во вкладышах засорены или слишком узки канавки для смазки.
Хорошее машинное масло должно быть не слишком густо и вместе с тем достаточно вязко. Поэтому, например, трансформаторное масло не годится для подшипников — оно недостаточно вязко. Не годится и цилиндровое — оно слишком густо. Но постепенно густеет и делается смолистым всякое масло. Его нужно от времени до времени заменять свежим.
Когда масло слито, необходимо промыть подшипник керосином, продолжая промывку до тех пор, пока не начнет выливаться совершенно чистый керосин. Только тогда можно налить свежего масла. Следует предохранить подшипник от попадания пыли, в случае надобности уплотнив его крышку. Засоренные или слишком узкие канавки для смазки надо прочистить или увеличить.
Маневровые локомотивы
Основные неисправности
Неисправности электрических машин можно подразделить на неисправности электрических и механических частей. К наиболее существенным неисправностям по электрическим и токоведущим частям относятся: понижение сопротивления изоляции, пробои, механические разрушения, старение изоляции; у токопроводящих проводов — трещины и надломы, износ, перегрев и расплавление контактных соединений; по механическим частям: трещины валов якорей и подшипниковых щитов, ослабление посадки малого зубчатого колеса на конусной части вала и внутренних колец подшипников на шейках вала якоря тягового двигателя, разрушение сепараторов подшипников, деформация горловин остовов и ослабление подшипниковых щитов в остовах, износ вкладышей и деформация деталей моторно-осевых подшипников, ослабление болтов, крепящих полюсы, щеткодержатели, крышки моторно-осевых подшипников, просадка и поломка пружин подвески тяговых двигателей.
Понижение сопротивления изоляции токопроводящих частей часто вызывается увлажнением и загрязнением поверхностного слоя, из-за попадания в электрическую машину пыли, масла, влаги. Хорошая очистка поверхностного слоя изоляции с последующим покрытием эмалью восстановит защитные свойства изоляции, более глубокое проникновение влаги потребует дополнительной сушки.
Пробои изоляции обмоток на корпус чаще всего возникают при значительном понижении сопротивления изоляции, но могут также появиться при механических повреждениях изоляции, межвитковых замыканиях в катушках, замыкании между двумя изолированными проводниками или старении изоляции. Для устранения неисправности требуется ремонт или замена катушки (обмотки).
Искрение на коллекторе может быть различной интенсивности вплоть до кругового огня (образование на коллекторе мощной дуги, замыкающейся между разноименными щетками). При этом может быть переброс дуги на корпус с оплавлением деталей машины, попавших в область горения дуги. Он возникает при неудовлетворительном обслуживании коллекторно-щеточного узла, загрязнении и замасливании коллектора, скоплении угольной пыли в межламельных канавках, при механических повреждениях или неравномерной выработке коллектора. Меры, необходимые для устранения последствий перекрытия, зависят от его интенсивности. В некоторых случаях достаточно очистить и промыть коллектор и щеточный аппарат, сменить вышедшие из строя шетки и продуть коллекторную камеру сухим сжатым воздухом; в других требуется ремонт и замена вышедших из строя деталей или узлов.
Небольшие подгары и неглубокие задиры устраняются зачисткой и шлифованием коллектора брусками или мелким шлифовальным полотном, укрепленным на деревянной колодке с профилем, соответствующим диаметру коллектора. Необходимо помнить, что при любой механической обработке поверхности коллектора с нее снимается оксидная пленка (политура), что приводит к ухудшению коммутации. Поэтому рабочую поверхность коллектора зачищают и полируют, если не удается удалить загрязнение или подгар чистой салфеткой, смоченной в авиационном бензине или техническом спирте. Состояние коллектора считается нормальным, если все коллекторные пластины имеют одинаковый цвет от светло-коричневого до блестяще-черного с различными оттенками, которые зависят от марки меди и щеток, плотности тока, частоты вращения якоря, температуры коллектора, относительной влажности воздуха и др. Политура нарабатывается несколько часов или суток в зависимости от шероховатости поверхности коллектора и марки щеток.
Следует отметить, что двухходовые обмотки, применяемые на тяговых генераторах, могут создавать на поверхности коллектора разную расцветку коллекторных пластин — две темные и одна светлая или одна светлая и одна темная. Р.сли коллектор имеет глянцевую политуру, то чередующаяся расцветка не вызывает подгара, а если поверхность коллектора становится матовой, то неизбежно появятся подгары коллекторных пластин. Во избежание сильных подгаров и износа щеток при появлении даже незначительного подгара рекомендуется шлифование коллектора.
На коллекторах тяговых электродвигателей также может возникать чередующееся потемнение коллекторных пластин (например, для двигателя ЭД-118)- три светлых и одна темная. Чередующееся потемнение вызывается неравномерной нагрузкой параллельных ветвей обмотки якоря.
Нарушение коммутации может возникнуть по причинам электрического и механического характера. К первым относятся сдвиг щеток с нейтрали, нарушение цепи обмотки добавочных полюсов, в частности ослабление межкатушечных соединений, работа при неисправных (сколотых или сильно изношенных) щетках, вибрации щеток и др. В эксплуатации износ щеток допускается примерно наполовину. Причины механического характера сводятся обычно к нарушению в процессе эксплуатации правильной формы коллектора (местные биения, эллиптичность, эксцентричность), а также к его повреждениям при попадании посторонних предметов. Меры устранения плохой коммутации зависят от причины ее возникновения. При нарушении формы или повреждении коллектора требуется его проточка.
Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целостности изоляции. Необходимо заменить обмотки (катушки). Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях) часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании; устраняется при ремонте якоря.
Распайка петушков коллектора возникает во время чрезмерного перегрева машины (нарушение вентиляции, длительные перегрузки) или как следствие перекрытия. Повреждение можно устранить только при ремонте якоря.
Межкатушечные соединения, выводные провода и перемычки осматриваются на целостность, надежность соединений и крепления. Целостность и надежность соединений определяют визуально по состоянию и цвету изоляции, так как подвижность (тряска и вибрации) нарушает покровную изоляцию, а ослабление контакта изменяет цвет изоляции вследствие нагрева.
Поврежденные места изоляции проверяют на прочность и измеряют их сопротивления постоянному току. Изоляцию соединительных и выводных шин восстанавливают наложением стеклоленты и стеклолакоткани, пропитанными в изоляционном лаке и предварительным нанесением его на шину перед ее изолировкой. Изолированные шины покрывают тремя слоями эмали ГФ-92ХС. Механические части машин осматривают на целостность, надежность креплений и проверяют герметичность масляных полостей подшипниковых узлов. Выход из строя роликоподшипников чаще всего происходит из-за провертывания внутреннего кольца (недостаточный натяг), несвоевременной смазки или образования в кольце трещины при увеличенном натяге. Иногда разрушаются сепараторы или сминаются ролики от попавших частиц металла. Перегрев моторно-осевых подшипников тяговых электродвигателей возникает при недостаточном количестве смазки или ее обводнении, при значительном перекосе колесной пары, при больших зазорах «на масло» и т. д.
Неисправности электрических машин и их проявление
Витковое короткое замыкание вследствие пробоя изоляции между смежными витками обмотки статора или ротора приводит к повышенному перегреву электрической машины даже при нагрузке, не превышающей номинальную.
Короткое замыкание между фазами обмотки статора вследствие пробоя межфазной изоляции или пробоя изоляции двух фаз на корпус приводит к сильным вибрациям машины переменного тока, которые прекращаются при отключении машины от сети. Кроме того, наблюдается асимметрия токов в фазах и быстрый нагрев отдельных участков обмотки.
При коротком замыкании обмотки фазного ротора (или при пробое изоляции между контактными кольцами и валом) асинхронный двигатель пускается в ход при разомкнутой обмотке ротора. Под нагрузкой пуск двигателя происходит медленно, а ротор сильно нагревается даже при небольшой нагрузке. » Обрыв проводников обмотки статора двигателей переменного тока вызывает асимметрию токов и быстрый нагрев одной из фаз при работающей машине. При обрыве фазы (крайний случай обрыва проводников) двигатель не пускается при подаче напряжения, наблюдается сильный шум и быстрый нагрев двигателя. При обрыве фазы работающего двигателя наблюдается резкая асимметрия токов статора, сильный шум и быстрый нагрев сверх допустимых пределов. Обрыв стержня короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя приводит к повышенным вибрациям, уменьшению частоты вращения под нагрузкой, периодическим пульсациям тока статора во всех фазах.
Недопустимое снижение сопротивления изоляции обмоток может произойти вследствие ее сильного загрязнения, увлажнения или частичного разрушения в результате износа.
Нарушение электрических контактов, паянных или сварных соединений приводит в асинхронных двигателях к тем же последствиям, что и обрыв витков, стержней обмотки ротора или фазы обмотки в зависимости от места нахождения данного электрического соединения. Нарушение контакта в цепи щеток приводит к повышенному искрению.
Нарушение межлистовой изоляции сердечников магнитопроводов статора машин переменного тока или ротора машин постоянного тока приводит к недопустимому повышению температуры Магнитопровода в целом и его отдельных участков. Это в свою очередь приводит к повышенному нагреву обмоток и может вызвать выгорание части магнитопровода.
Ослабление прессовки листов магнитопровода вызывает шум и повышенную вибрацию электрических машин, исчезающие после отключения машины от сети.
Ослабление крепления полюсов и сердечников статоров приводит к повышенной вибрации, исчезающей после отключения машины от сети.
Выработка коллектора и контактных колец, ослабление нажатия щеток приводит к повышенному искрению и нагреву контактных колец и коллектора. При этом износ щеток ускоряется.
Деформация вала приводит к появлению эксцентриситета ротора, больших сил одностороннего тяжения, в результате чего асинхронный двигатель не развивает номинальную скорость, а его работа сопровождается низкочастотным шумом (на оборотной частоте).
Засорение охлаждающих (вентиляционных) каналов и загрязнение корпуса приводит к повышенному нагреву машины или ее отдельных частей при нагрузках, не превышающих расчетных значений.
Выплавка баббита в подшипниках скольжения или чрезмерный износ подшипников качения приводят к нарушению соосности электрической машины и приводного механизма, к появлению эксцентриситета ротора. Первая причина вызывает повышение вибраций, которые не исчезают после отключения ее от сети, а вторая — такие же проявления, как и при деформации вала.
Нарушение уравновешенности (балансировки) вращающихся частей (муфт, шкивов и роторов) приводит к появлению повышенных вибраций.
Как видно из анализа проявлений возможных неисправностей и их влияния на рабочие свойства электрических машин, одни и те же физические дефекты могут быть вызваны различными причинами. Это часто не позволяет однозначно определить неисправности машины, а ограничиться лишь их возможным перечнем. Истинная причина может быть определена только в процессе дефектации. Если говорить о неисправностях конкретных видов электрических машин, то, как правило, эксплуатационный персонал при работе ориентируется на перечень типовых неисправностей и способ их устранения, который содержится в паспорте каждой электрической машины (или группы однотипных машин). В качестве примера в табл. 11.1 приведен перечень возможных неисправностей асинхронных двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора серии АИР, вероятных причин их появления и способов устранения. Аналогичные перечни содержатся в паспортах, поставляемых заводами-изготовителями вместе с электрическими машинами.
При устранении неисправностей, указанных в табл., двигатель необходимо отсоединить от питающей сети и от привода
Перечень возможных неисправностей асинхронных двигателей
| Неисправность, внешнее проявление и дополнительные признаки |
