УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ АЭ92-4

Назначение. Асинхронные трехфазные электродвигатели типа АЭ92-4 с короткозамкнутым ротором служат для привода вспомогательных машин электровоза (компрессора МК и центробежных вентиляторов МВ1—МВ4).

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя.Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя основан на явлении образования вращающегося магнитного поля внутри статора. Для его образования должны быть выполнены два условия: пространственный сдвиг обмоток статора в пазах сердечника и сдвиг токов в этих обмотках во времени (сдвиг токов по фазе). Трехфазный асинхронный двигатель состоит из станины, статора, ротора и двух подшипниковых щитов.
Статор — состоит из шихтованного сердечника (пластин в виде колец) с пазами внутри. В пазах сердечника статора уложены три обмотки, сдвинутые относительно друг друга на 120°. Эти три обмотки статора соединяются между собой в звезду (при трехфазном напряжении 380 В) или в треугольник (при трехфазном напряжении 220 В). Когда к обмоткам статора подводится трехфазное напряжение, то по каждой из трех обмоток статора пойдет свой переменный ток, сдвинутый относительно тока в двух других обмотках на 120 электрических градусов (т.е. на 1/3 периода). Тогда внутри статора образуется вращающийся магнитный поток Фс. (Для практического доказательства образования Фс необходимо внутрь статора поместить стальной шарик, который начнет вращаться.)
Скорость вращения магнитного потока статора (об/мин) определяется формулой nст = 60f/p, где 60 — число секунд в минуте; f — частота тока (50 Гц); р — число условных пар полюсов.
Каждые три обмотки статора образуют одну условную пару полюсов. Если статор имеет три обмотки, то р = 1 и nст = 3000 об/мин.
Внутри статора помещен ротор. На его вал напрессован шихтованный сердечник с наружными пазами. Эти пазы ротора вдоль заливаются алюминием вместе с боковыми короткозамыкающими кольцами, т.е. ротор имеет короткозамкнутую обмотку в виде беличьего колеса.
При пуске вращающийся Фс статора пересекает проводники неподвижного ротора и наводит в них по закону электромагнитной индукции ЭДС, под действием которой по проводникам ротора и через боковые короткозамыкающие кольца пойдет свой внутренний переменный ток ротора. Теперь проводники ротора с током начинают выталкиваться из магнитного потока статора и образуется вращающий момент рото­ра, ротор начнет вращаться в сторону вращения магнитного потока ста­тора, но со скоростью чуть меньшей чем на величину скольжения.
При пуске проводники ротора пересекаются Фс с самой большой скоростью. Из-за этого при пуске в проводниках ротора наво­дится самая большая ЭДС и по проводникам ротора идет самый большой ток, при этом возрастает пусковой ток по обмоткам статора Iпуск = (5-7) Iном.
После пуска ротора его проводники будут пересекаться вращающимся Фс статора с меньшей скоростью, в результате чего уменьшается ЭДС ротора, уменьшается ток ротора и в итоге ток статора снижается до номинального.
Устройство. Асинхронный трехфазный электродвигатель типа АЭ92-4 (рис. 1) состоит из станины, статора, ротора и двух подшипниковых щитов.
Станина — выполнена сварной в виде цилиндра из двух торцевых колец, к которым приварены продольные ребра. Снаружи приварена обшивка в виде двойного цилиндра из листовой стали. Снизу к станине приварены четыре лапы для крепления к кузову. Сверху в ребро станины вкручен рым-болт для транспортировки. Сбоку с одной стороны к станине приварена клеммная коробка для выводов.
Статор — состоит из шихтованного сердечника и трехфазной обмотки. Сердечник статора набран из отдельных листов электротехнической стали (толщиной 0,5 мм) в виде колец с пазами с внутренней стороны (48 пазов).
При сборке все листы сердечника складываются и с боков ставятся утолщенные листы. Затем все листы сердечника спрессовываются снаружи четырьмя скобами, при этом загнутые концы скоб прива­риваются к боковым утолщенным листам (длина сердечника 200 мм). Собранный сердечник запрессовывается внутрь станины, в ее продольные ребра. Обмотка статора является трехфазной и состоит из трех отдель­ных обмоток, уложенных изнутри в пазы сердечника статора под углом 120° друг к другу.
Каждая из трех обмоток выполнена из медного изолирован­ного провода (сечением 3×5 мм) в виде отдельных катушек. Кре­пятся обмотки в пазах сердечника статора магнитными стальными клиньями (в каждом пазу 6 проводников). Лобовые части всех трех обмоток статора изолируются и крепятся скобами сбоку к станине.
Все три обмотки статора двигателя АЭ92-4 постоянно соединены звездой на трехфазное напряжение 380 В и в клеммную коробку двигателя выведены только начала трех обмоток статора, которые обозначены Cl, C2, СЗ. Ротор — состоит из вала, на который напрессовывается шихтованный сердечник с наружными косыми пазами (60 пазов) и с вентиляционными отверстиями. Все пазы сердечника заливаются сплавом алюминия вместе с боковыми короткозамыкающими кольцами и вентиляционными лопатками, т.е. обмотка ротора короткозамкнутая в виде беличьего колеса. Изоляцией между обмоткой ротора и сердечником служит пленка окиси алюминия, образующаяся при застывании алюминия.
После заливки пазов сердечника алюминием ротор обтачивается снаружи для большей точности (так как зазор между ротором и сердечником статора 0,5 мм).

Рисунок 1 — Продольный (а) и поперечный (б) разрезы электродвигателя АЭ92-402: 1 — крышка лабиринтная; 2, 18 — подшипники; 3 -капсюль подшипника; 4, 15 — подшипниковые щи­ты; 5 — вентилятор; 6, 20 — сетки; 7- болт; 8 -кольцо стопорное; 9 — обшивка станины; 10 — болт грузовой; 11, 12 — сердечники статора и ротора соответственно; 13 — ребро станины; 14 — обмотка статора; 16 — клетка ротора; 17 — крышка под­шипника; 19 — вал; 21 — маслопровод; 22 — короб­ка выводов; 23 — гайка сальника; 24 — провод; 25 — болт заземления; 26 — лапа станины

На вал напрессовывается вентилятор, отлитый из алюминия с прямыми лопатками, для самовентиляции двигателя. Один конец вала ротора выведен наружу двигателя и имеет коническую часть со шпонкой для напрессовки на него вентиляционного колеса центробежного вентилятора. У мотор-вентиляторов МВЗ и МВ4 наружу двигателя АЭ92-4 выведены оба конца вала ротора для двух вентиляторов.
Подшипниковые щиты — отлиты из стали и крепятся болтами к станине сбоку. В горловинах щитов установлены подшипники ротора: с передней стороны — шариковый подшипник, с задней стороны (со стороны вентиляторного колеса) — роликовый подшипник. Подшипники закрыты с обеих сторон крышками.
Внутренние крышки запрессованы в щит. Передние крышки крепятся к щиту болтами. Крышки имеют лабиринты в виде кольце­вых канавок на горловинах.

Фрагмент работы с оформлением в формате PDF можно посмотреть ЗДЕСЬ

К работе прилагается чертеж в программе КОМПАС на формате а1

Ремонт тяговых электродвигателей

Назначением тяговых электросиловых моторов является обеспечение движения автотранспортных средств и машин специального назначения, в том числе:

• электропоездов;
• тепловозов;
• трамваев;
• троллейбусов;
• производственных самоходных машин;
• кранов.

Конструктивной особенностью тяговых двигателей являются малые габариты: двигатель должен вписаться в ограниченное пространство конструкции техники. Ключевым требованием к таким двигателям является обеспечение бесперебойной работы в условиях:

• повышенной влажности;
• повышенной запыленности;
• повышенной загазованности;
• вибрации;
• механических нагрузок (статических и динамических).

Тяговые электродвигатели рассчитаны на многофункциональный режим работы — кратковременный или долговременный с частыми пусками и остановками. Реальная нагрузка в процессе эксплуатации зачастую превышает расчетную в два и более раза. Тяговые двигатели относятся к разряду взрывозащищенных и должны обеспечивать максимально безопасное использование.

Компания Promenergo профессионально специализируется на ремонте и обслуживании тяговых двигателей. В своей работы мы используем высокотехнологичное оборудование, гарантируя высокое качество ремонта и бесперебойную эксплуатацию техники в дальнейшем.

Ремонт двигателей пассажирского транспорта

Кроме тяговых, наша компания выполняет ремонт следующих электросиловых двигателей:

1) Троллейбусное оборудование серий ДК-210, 213 (110 кВт), ДК-211 (170 кВт), ДК-408, ДК-410 (3-5 кВт), ДК-661 (2-8 кВт), в том числе ремонтно-восстановительные работы двигателя:

• с заменой обмотки якоря;
• с частичным ремонтом магнитной системы и коллектора;
• с капитальным ремонтом магнитной системы;
• с частичным ремонтом щеточной системы;
• с заменой коллектора и частичным ремонтом щеточного механизма;
• с изготовлением комплекта секций;
• с балансировкой;
• с реставрацией вала;
• с заменой щеточного механизма и изоляторов;
• с заменой выводных концов.

2) Трамвайное электросиловое оборудование серий ДК-259, ТЕ-022, ТЕ-023, ТЕ–026, в том числе ремонтно-восстановительные работы двигателя:

• с заменой подшипников и частичным ремонтом коллектора;
• с частичным ремонтом магнитной системы;
• с заменой щеточного механизма и изоляторов выводных концов с заменой уплотнений;
• с восстановлением вала и щитов;
• капитальный ремонт магнитной системы электродвигателей;
• с балансировкой якоря.

Кроме вышеперечисленного перечня, наша компания предоставляет сертифицированные услуги по ремонту трансформаторов, насосов и компрессорного оборудования.

Асинхронный двигатель: ремонт, технические характеристики, выполняемые функции, нарушения в работе, инструкции и способы устранения проблемы

К одним из самых популярных типов электродвигателей относится трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Он бывает мощностью от десятков ватт до нескольких мегаватт при напряжении обмотки стартера до 6 кВт. Ремонт асинхронного двигателя требует не только знания дела, но и понимания конструкции устройства. Трудности, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации, — это регулирование частоты вращения и малые возможности полной нагрузки в режиме холостого хода.

Неполадки в короткозамкнутом роторе

Если говорить об устройстве двигателя, то он состоит из неподвижной части, которая называется статором, и вращающейся, которую именуют ротором. К деталям статора относят корпус и специальный сердечник с металлической обмоткой.

Ротор состоит из сердечника с обмоткой и вала. В процессе работы вал ротора вращается в специальных подшипниках, которые располагаются в защитных щитах. Ремонт асинхронного двигателя может занять от нескольких минут до часа.

Чтобы двигатель не перегревался, его охлаждают обдувом из наружной поверхности корпуса. Поток воздуха создается при помощи вращения центробежного вентилятора, который прикрывается кожухом, чтобы туда не попадали части и детали из внешней среды. В процессе ремонта асинхронного двигателя кожух может открываться. На момент починки неполадок двигателя для быстрого изменения направления вращения ротора, изменения скорости, а также для реверсирования двигателя необходимо изменить направление вращения магнитного поля, которое создается в процессе работы обмотки статора.

Достичь такого эффекта можно с помощью переключения двух фаз, то есть 2 из 3 проводов, которые соединяют обмотку статора с электрической сетью. Благодаря качественному ремонту асинхронного двигателя устройство можно привести в нормальную работу.

Неполадки фазного типа

К основным неисправностям, которые могут возникать в этом типе двигателей, относятся невозможность развития номинальной скорости вращения, повышенное шумовыделение, плохое развитие скорости и превышение вращения на холостом ходу. К неполадкам можно также отнести невозможность вращения ротора и вибрацию всей машины.

Возможными причинами таких недочетов выступают изношенные подшипники, перекос подшипниковых щитов, изменения изгиба вала. Отремонтировать эти неполадки можно очень быстро при наличии специальных инструментов. В процессе работы используется схема двигателя, за которой можно различить расположение всех необходимых элементов.

Ремонт асинхронного двигателя с фазным ротором осуществляется после предварительной диагностики устройства. Мешать качественной работе могут неправильные соединения обмоток или обрыв стержня обмотки ротора. К таким типам поломок относят витковое замыкание в обмотке или загрязнения тех же обмоток через вентиляционные каналы. При низком сопротивлении двигателя возможно не только загрязнение обмоток, но и старение изоляции.

Подготовка машины к ремонту

Машина, которая поступает для ремонта или осмотра, должна быть укомплектована всеми необходимыми деталями, очищена от грязи, должны быть сняты верхние элементы. Это позволит качественно и быстро провести поверхностную диагностику и узнать причины неполадок.

Для измерения сопротивления изоляции используется специальный прибор — мегаомметр. Для проведения качественной проверки обмоток мастера рекомендуют использовать универсальный мост сопротивлений или специальные щупы. При капитальном ремонте асинхронных двигателей температуру отдельных доступных мест лучше определять с помощью спиртовых термометров полочного типа, которые имеют цилиндрическую форму и небольшие размеры.

Это позволит использовать термометр в труднодоступных местах и верно определить температуру. Для избежания повреждений в процессе осмотра резервуар термометра советуют обертывать специальной фольгой — это поможет плотнее прижать устройство к нагретой поверхности.

Температура подшипника может быть намного выше, если он поврежден или там отсутствует специальная смазка. Результаты осмотра обязательно заносятся в протокол или журнал.

Короткозамкнутый ротор

В процессе работы проводится проверка степени нагрева корпуса и подшипников, выявляется равномерность воздушного зазора между элементами стартера и частью ротора, указывается наличие или отсутствие ненормального шума в процессе работы двигателя. К ремонтным работам также относятся стандартная чистка и динамическая обдувка без разборки двигателя, быстрая подтяжка контактных соединений у пленных щитков.

Благодаря смене и доливу масла в подшипнике улучшается работа асинхронного двигателя. Может возникнуть необходимость полной разборки двигателя и промывки узлов деталей.

Неполадки в работе касаются и обмотки, поэтому проводятся ее мойка, пропитка, сушка, покрытие специальным лаком. Ремонт асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором предполагает также возможную промывку подшипников, полную или частичную замену обмотки, чистку и сборку электродвигателя и техническое испытание его под большой нагрузкой.

В случае качественно выполненной работы электродвигатель сможет прослужить еще большое количество времени. Обязательно после ремонта следует взять результат или сделать копию листа из журнала, куда был занесен вывод после работы мастера.

Разборка машины

Мастера начинают работу со снятия верхнего кожуха, который закрывает лопасти вентилятора от пыли и загрязнений снаружи. Процесс разборки надо проводить максимально осторожно, чтобы избежать ударов молотком или больших усилий. Это может привести к повреждению частей электродвигателя и нарушению его работы.

В процессе ремонта трехфазного асинхронного двигателя снимаются крышки подшипников и подшипниковых щитов. На момент разборки элементов со щитов надо наносить на корпус метки, по которым при обратной сборке машины щит устанавливают на нужное место.

Если машина небольшая, то извлечение ротора из статора происходит вручную. Когда габариты большие, элемент вынимается с помощью использования специальных подъемов, процесс производится по оси машины.

Что касается снятия подшипников, то здесь существует несколько вариантов. Элементы втулок или вкладыши можно выбивать или высовывать из специальных щитов. Усилия не могут повредить основных элементов.

Ремонт узлов и деталей

Перед началом работы обязательным является пункт осмотра технологической карты ремонта асинхронного двигателя. Благодаря предварительной диагностике, определяется проблема и конкретная неисправность.

Составляется план по ее удалению. К основным неисправностям относится ослабление прессовки, распушение зубцов, нагрев сердечника, выгорание отдельных участков, деформация стали в процессе быстрой работы. Процедура ремонта включает в себя диагностику распорок и подтяжку болтов.

Некоторые мастера для устранения ослабления прессовки в случае отлома или выпадения отдельных зубцов рекомендуют забить и укрепить специальные клинья, которые будут выполнять нужную работу и не тормозить электрическую машину. При нагреве сердечника мастера делают не только расчистку, но и полную замену изоляции, поскольку это влияет на работу стяжных болтов. В случае если изоляция начинает пробиваться на обмотке стали, делается полная расчистка и намотка новых элементов.

Механический ремонт

При ремонте вала могут быть обнаружены следующие повреждения в виде неправильных изгибов, появления трещин или деформации, небольших задоров и царапины с шеек. К неполадкам также относится общая выработка вала, развал специальных каналов, смятие и износ резьбы на концах вала.

Это ответственный процесс, который требует не только понимания дела, но и наличия схемы электродвигателя, поскольку специфические особенности требуют наличия специальных инструментов и понимания устройства сердечника. В процессе ремонта станины делается акцент на быструю и качественную заварку трещин и приварку отбитых лап.

Возможно также устранение элементов в посадочных местах и восстановление разрушенной резьбы в отверстиях с удалением оставшихся оторванных элементов. Качественное техническое обслуживание и ремонт асинхронного двигателя позволяют сохранять машину в исправности еще долгий период времени.

Ремонт уплотнений

Когда в электродвигателях имеются неполадки, то смазка из подшипников может попадать внутрь других элементов, тем самым вызывая неисправности или нарушения работы. Это может происходить как в случае с износом основных деталей, так и при неправильном монтаже уплотнений или того же применения смазки.

Советуют делать осмотр электродвигателя раз в год, для того чтобы убедиться в его работоспособности и проверить отсутствие смазки на дополнительных элементах устройства. Если случилась сильная утечка смазки, устранить ее можно с помощью масла отражательного кольца с наклонными отражателем, которой насаживается на вал внутри машины.

Обслуживание и ремонт асинхронного двигателя требуют не только внимательности, но и высокого уровня профессионализма, поскольку от этого зависит дальнейшая работа как отдельного элемента, так и всего устройства вместе.

Балансировка роторов

Чтобы обеспечить качественный процесс работы электрической машины, проводят балансировку. Выделяется статическая и динамическая балансировка, первый вариант применяют для машин с небольшой частотой вращения, 2 вариант используется для элементов, частота вращения которых превышает 1000 оборотов в минуту.

В процессе проведения динамической балансировки месторасположение проблемы определяется с помощью вибрации, которая возникает в ходе вращения ротора. Станок, который используется для проведения динамической балансировки, состоит из балансируемого ротора, специального стрелочного индикатора, муфты и привода.

Полная перемотка статора

Для начала работы необходимо освобождение лобовых катушек от элементов крепления, в процессе разрезаются соединения между катушками и фазами, а для полного осмотра мастера устанавливают стартер на специальный кантователь. Начинается измерение длины и ширины паза и проверка работоспособности. В ходе дела мастера советуют изготавливать шаблон, подготавливать изоляционный материал для дальнейшей работы.

Процесс установки гильз и укладки поясков требует времени и внимательности, его проводят после намотки катушек статора на специальном станке и распаковки бухты.

Охрана труда

В ходе работы мастера должны одеваться в специальную одежду, которая будет защищать их от мелких деталей и возможных травм.

При ремонте ротора асинхронного двигателя надо остерегаться захвата одежды или дополнительного материала вращающимися частями. Нельзя касаться руками токоведущих частей или заземленных проводов на машине.

Для этого надо использовать специальные инструменты, у которых имеются изолированные ручки. В противном случае нужно выключить двигатель и только после этого продолжать ремонтные работы.

При пропитке и сушке обмоток пропитанную камеру нужно оборудовать в соответствии с требованиями техники безопасности. В помещении, где проводится ремонт электродвигателя, запрещается курить и использовать открытый огонь.

Советы мастеров

В зависимости от типа поломки ремонт может занять длительный период времени. Если нет определенных навыков в работе с электродвигателями, понимания схемы самого устройства, дополнительных деталей — заниматься ремонтом самостоятельно не рекомендуется.

В случае неправильной работы двигателя можно проводить повторную диагностику или коррекцию его элементов. Обязательным пунктом правильно выполненной работы является проведение испытаний электрической прочности изоляции и проверки двигателя в тестовом режиме.