VT Farm - шаблон joomla Форекс
З м і с т
З м і с т

ОСНОВИ ТАКЕЛАЖНИХ РОБІТ. БУДОВА, МОНТАЖ, ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ І РЕМОНТ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН ЗМІННОГО ТА ПОСТІЙНОГО СТРУМІВ (14)

ТЕМА 7.13 - ОРГАНІЗАЦІЯ РОБОЧОГО МІСЦЯ І БЕЗПЕКА ПРАЦІ ПРИ МОНТАЖІ ТА РЕМОНТІ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН.

50

Урок №72. Організація робочого місця і безпека праці при монтажі та  ремонті електричних машин.

Організація робочого місця і безпека праці при монтажі та  ремонті електричних машин.

Вимоги безпеки праці при монтажі, ремонті електричних машин.

1. При технічному обслуговуванні та ремонті електричних машин змінного та постійного струму користуються інструментами з ізольованими ручками.

2. Під час виконання роботи бути особливо пильним. Не відволікатися на сторонні
справи та розмови, не заважати іншим.

3. Встановлювати ремонтну машину на робоче місце так, щоб порушення центра тяжіння не призвело до її падіння.

4. До перевірки електричних машин необхідно пересвідчитись у відповідності номіналів запобіжників напрузі живлячої мережі та номінального струму запобіжника, у відсутності замикання у шнурі живлення та його вилці.

5. Очистити від пилу електричні машини.

6. Проводити обслуговування електричних машин під напругою лише в тих випадках, коли інакше виконати роботу неможливо (настройка, регулювання, вибір режимів, знаходження несправних контактів в монтажі тощо). При цьому необхідно бути особливо уважним, щоб уникнути дотику до струмопровідних частин.

7. Електропроводку по підключенню приладів монтувати так, щоб провідники не перехрещувались, не зависали і не були затягнуті чи скручені петлями.

8. Контактне з’єднання повинно бути надійним. Встановлюючи контакти в отвори металевого корпусу, слід звернути увагу на надійність ізоляції між контактом та корпусом. Якщо контакти погано ізольовані, то може виникнути коротке замикання в результаті доторкання контактів до корпуса.

9. Для ізолювання вивідних контактів від корпусу використовують фарфорові, міканітові або виготовлені з іншого ізоляційного матеріалу теплостійкі втулки прокладки, шайби.

10. Перевірку ланцюгів другорядної комунікації виконують при допомозі омметра, тестера чи іншого приладу з живленням від сухих елементів напругою до 12 вольт. Ланцюги, які перевіряються, повинні бути повністю знеструмлені.

11. Вимірювання опору ізоляції мегомметром, випробування електричної міцності ізоляції підвищеною напругою виконувати тільки при повністю вимкнутих приладах.

12. Вимикати, вмикати електродвигун необхідно пусковою апаратурою з приводами ручного керування відповідно нормам паспорту, які повинні бути легкодоступними для включення.

13. Під час виконання ремонту, необхідно від’єднати струмоведучі провідники від електричного двигуна. Якщо можливе обертання вала електричного двигуна від приводних механізмів тоді необхідно загальмувати ротор електричного двигуна. Якщо під час роботи з’являється ненормальний шум в роботі, електричний двигун необхідно терміново зупинити.

14. У випадку пожежі необхідно призупинити подачу живлення від електричної мережі. Вогонь гасити за допомогою вогнегасників (вугільним ангідридом).  

15. Установку електродвигунів середньої, великої потужності здійснювати тільки за допомогою вантажопідйомних механізмів.

16. Електродвигун вагою до 50 кг на низький фундамент можна встановити вручну, але двома чи більше працівниками. Працювати необхідно в рукавицях.

17. Випробуванням електродвигуна необхідно перевірити кріплен­ня болтів та інших елементів устаткування і наявність заземлення.

 

Забороняється:

1. Під’єднувати прилади до мережі за допомогою оголених проводів, без вилок.

2. Проводити ремонт ввімкнених в електромережу електричних машин в безпосередній близькості від заземлених конструкцій, і батарей опалення, водопровідних труб, що мають заземлені відкриті екрани.

3. Залишати без           нагляду ввімкненими електричні машини, вимірювальний прилад, електроінструмент, а також залишати після закінчення роботи абонентські приймачі без футляра.

4. Здійснювати заміну вузлів і деталей, пайку монтажу, продзвонку проводів та інші операції, що виконуються двома руками, в системах автоматики без попереднього відключення їх від електромережі і зняття залишкових зарядів.

5. Вмикати пристрої в мережу при штучно замкнутих запобіжниках чи обриві проводів, а також вмикати їх шляхом безпосереднього з’єднання.

6. Вмикати та вимикати обладнання, робота на якому не доручалась; за винятком аварійної ситуації.

7. Торкатися руками до обірваних та оголених проводів електромережі та монтажної схеми елементів систем автоматики ввімкненої в електромережу.

8. Працювати неізольованим та несправним інструментом.

9. Вмикати в електромережу прилади автоматики, вимірювальні прилади, проводи живлення яких мають пошкоджену ізоляцію та електровилки.

10. Використовувати саморобні подовжувачі.

11. Вмикати електровимірювальні прилади, елементи автоматики в розетки, які не мають захисних направляючих контактів вилок.

12. Працювати електровимірювальними приладами, корпуси яких надійно не заземлені.

13. Користуватися пошкодженими розетками, відгалужувачами, з'єднувальними коробками, вимикачами та іншою електромережею.

14. Користуватись саморобними некаліброваними електрозапобіжниками.

15. Класти на щит електрообладнання, інструменти, одяг, пакунки.

16. Перевіряти пальцями зміщення отворів в напівмуфтах.

17. Спеціальні пристрої для знімання підшипників повинні бути без трі­щин, зігнутих стержнів, зірваних різьб.

18. Збивати підшипники з валів і вбивати їх в гнізда ударами молотка.

19. Затягувати болтові з'єднання та напівмуфти будь-якими іншими інструментами замість гайкових ключів, користуватися ключами інших розмірів.

Подробнее ...

ТЕМА 7.12 - ОСНОВНІ ВИДИ НЕСПРАВНОСТЕЙ В ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИНАХ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ.

49

Урок №71. Основні види  несправностей в електричних машинах постійного струму.              

Основні види  несправностей в електродвигунах і причини їх виникнення. Ремонт електричних машин. Обладнання, інструмент і пристрої. Огляд різноманітних деталей, визначення пошкоджень.

49

Основні неполадки та способи їх усунення машини постійного струму

Вид пошкодження Можлива причина Спосіб ремонту
Деякі котушки сильно гріються, а решта лишаються холодними, щітки іскрять, якір нагрівається. Коротке замикання в одній, або декількох котушках полюсів. Міжвиткове замикання. Знайти пошкоджену котушку, перемотати, або замінити на нову.
Щітки іскрять, спостерігається потемніння кожної другої чи третьої пластини колектора. Послаблена затяжка між пластинами колектора виступає ізоляція. Биття колектора. Затягнути і обточити колектор, продорожити ізоляцію, колектор при необхідності обточити і відшліфувати. Проточити колектор.
Щітки іскрять, спостерігається потемніння деяких колекторних пластин, які знаходяться на визначеній відстані одна від одної, що відповідає числу полюсів, або пар полюсів. Після чистки і обточки колектора чорніють всі пластини.

Окремі частини колектора виступили чи запали. Коротке замикання на якорі:

а) не забрані заусенці з пластин після його обточки;

б) між пластинами колектора чи котушками електромагнітів є замикання.

Обточити колектор.

Усунути заусенці, відшліфувати і при необхідності обточити пластини.

Усунути замикання між котушками, продорожити пластини колектора.

Поганий контакт між обмоткою якоря і колектора. 

Перевірити пайку усіх з’єднань.

Місця пайки перепаяти, колектор обточити, продорожити пластини колектора

Пробивання на корпус обмотки збудження, зменшені зазори між якорем і наконечниками полюсів котушок. Замикання пластин колектора. Механічне пошкодження, або старіння ізоляції котушок. Згин вала чи просідання його в результаті виробітки підшипників ковзання. Створення електричного контакту між пластинами. Осідання мідного пилу чи замикання  заусенцями  мідних пластин.

Замінити обмотку збудження.

Усунути пошкодження, замінити підшипники ковзання. Виправити вал.

Прочистити колектор, усунути заусенці.

Щітки іскрять, хоч щітковий апарат справний, щітки поставленні правильно, колектор чистий і ізоляція між колекторними пластинами не виступає.

Якщо нагрів машини нормальний, то слід не допустити  збільшення нагріву.

Замінити колектор.

Якщо при сильному нагріві якоря спостерігаємо нерівномірне нагрівання окремих котушок головних полюсів, то має місце міжвиткове замикання, або коротке замикання в одній чи декількох котушках головних полюсів Знайти несправну котушку, перемотати, або замінити на нову.
Круговий вогонь по колектору. Щітки розкладені не правильно. Головні і додаткові полюси чергуються не правильно.

Відрегулювати положення щіток.

Усунути неправильність чергування полюсів.

Вибрана не відповідна марка щіток. Замінити щітки потрібною маркою.
Двигун не йде в хід, або робить з сильно пониженою частотою обертання, наявність підвищеного струму в якорі чи в паралельній обмотці збудження без навантаження, щітки сильно іскрять.

Обрив чи поганий контакт в обмотці якоря.

Знайти місце обриву, замінити обмотку.
Міжвиткове замикання в якорі.

Колектор обточити, ізоляцію між пластинами колектора продорожити.

Замінити обмотку.

Підвищена частота обертання електродвигуна. Двигун з навантаженням не йде вхід. Підвищений струм в якорі без навантаження.

Міжвиткове з’єднання, або коротке замикання в одній чи в декількох котушках паралельного збудження.

Знайти неполадки, перемотати котушки або замінити.
Розкручений від руки розвиває дуже велику частоту обертання і може “понести”.

Паралельна обмотка збудження з‘єднана з корпусом або іншими обмотками, а тому вона частково, або повністю шунтується.

Відключити кінці паралельності і послідовності обмотки, визначити мегомметром місце пошкодження; заізолювати його, або перемотати несправну котушку.
Паралельна обмотка збудження не правильно з‘єднана з двигуном і пусковим реостатом, внаслідок чого обмотка збудження підключена до лінії однієї полярності Правильно з‘єднати (паралельно) обмотку збудження.

 

Подробнее ...

ТЕМА 7.11 - ОСНОВНІ ВИДИ НЕСПРАВНОСТЕЙ В ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИНАХ ЗМІННОГО СТРУМУ.

48

Урок №70. Основні види  несправностей в електричних машинах змінного струму.                 

Основні види  несправностей в електродвигунах і причини їх виникнення. Ремонт електричних машин. Обладнання, інструмент і пристрої. Огляд різноманітних деталей, визначення пошкоджень.

Час перебування машини в ремонті, вартість ремонту, його тривалість і якість багато в чому залежать від точності він визначення характеру несправності. Заздалегідь причину відмови встановлюють перед відправкою машини в ремонт, остаточно - під час передремонтних випробувань, розбирання, а також при огляді і випробуванні окремих частин і деталей.

Ненормальна робота машини і вихід її з ладу можуть бути викликані зовнішніми причинами. До них відносяться: обрив одного чи декількох дротів живлячої мережі, перегорання плавких вставок запобіжників, несправність пускової апаратури, підвищена або понижена напруга живлячої мережі, перевантаження машини, висока температура довкілля. Перш ніж знімати машину для ремонту з місця її установки, визначають, чи не викликана її несправність зовнішньою причиною. Зазвичай таку несправність усувають на місці. Проте бувають випадки, коли справна машина поступає в ремонтний цех.

У самій машині розрізняють несправності обмоток і механічних частин. У обмотках трапляються пробої ізоляції на корпус, міжвиткові замикання, обрив дротів і місць паянь, розпаювання з'єднань, неправильні з'єднання котушок. До механічних несправностей відносяться знос і руйнування підшипників, знос посадочних поверхонь на валу, в щиті і корпусі, послаблення кріплення полюсів, руйнування бандажів на обмотках роторів, поява тріщин в щитах, вигин і поломка валів.

Багато несправностей можна визначити по зовнішніх ознаках без розбирання машини. Найчастіше поступають в ремонт трифазні асинхронні двигуни. Перед розбиранням їх випробовують на холостому ходу і під навантаженням.

Двигун не запускається без навантаження зазвичай у випадках, коли немає струму в обмотці статора через перегорання запобіжників, а також при несправності пускової апаратури.

Плавка вставка повинна відповідати потужності даного двигуна. Якщо вона буде поставлена на менший струм, то при включенні двигуна в мережу вона перегоратиме. Якщо вставку вибрати з більшим перетином, ніж це потрібно, вона не захищатиме двигун від перевантаження і струмів короткого замикання, обмотка може згоріти. Плавкі вставки повинні мати надійний контакт із затисками на щитку управління.

Номінальна напруга запобіжників і плавка вставка повинні відповідати напрузі мережі. Номінальний струм вставки вибирається таким, аби вона не перегорала при проходженні по ній максимального тривалого струму навантаження, а також при короткочасних перевантаженнях і пуску двигуна.

1 Двигун не запускається і видає ненормальний гул найчастіше при обриві фази мережі або обриві однієї або двох (при з'єднанні трикутником) фаз обмотки статора, а також при обривах в двох або трьох фазах фазного ротора. Місце обриву можна визначити мегомметром, по черзі вимірюючи опір між затисками 1 і 2, 1 і 3, 2 і 3 (мал.а) вимикача і затисками обмотки статора (мал. б) при відключенні його від мережі або вимірюванням напруги на кінцях дротів, від'єднаних від колодки затисків двигуна. Якщо вольтметр при з'єднанні з будь-якою парою дротів показує напругу мережі, то обрив треба шукати в обмотці машини.

Бувають випадки, коли двигун погано розвертається і видає сильний гул, струми у всіх трьох фазах різні і перевищують номінальне значення навіть при холостому ході, запобіжники перегорають. Ця несправність є наслідком неправильного з'єднання фаз обмотки статора, коли одна з фаз обмотки «перевернута», тобто кінець і початок фази помінялися місцями. Зазвичай це буває в двигунів з шістьма виводами обмотки статора при втраті частини бірок, що позначають початки і кінці фаз або неправильному маркуванні фаз.

2 Маркування виводів трифазних обмоток найпростіше перевірити або визначити індуктивним методом за допомогою акумулятора або сухого елементу напругою близько 2 В і вольтметра постійного струму. Спочатку визначають свої виводи фаз контрольною лампою або мегомметром і довільно їх маркують, одну з фаз приймають за першу. На ній навішують тимчасові бирки 1,4; на другій фазі - 2,5; на третій - 3, 6. Джерело постійного струму підключають до виводів першої фази (мал.а): плюс на початок фази, мінус до кінця. До виводів інших фаз по черзі приєднують вольтметр постійного струму. Якщо при замиканні ключа стрілка вольтметра відхиляється вправо, то початок фази буде приєднаний до його мінуса. 

При іншому способі після визначення своїх виводів дві довільні фази сполучають послідовно і підключають до мережі змінного струму на знижену напругу (мал.б). В разі відсутності джерела зниженої напруги послідовно з фазами включають реостат або лампу. До третьої фази підключається прилад (вольтметр змінного струму або лампа), що фіксує наявність в ній напруги. Шляхом перемикання виводів другої фази до кінця першої підбирають таке з'єднання, при якому прилад показує відсутність напруги в третій фазі. Це свідчить про те, що сполучені кінці фаз. При з'єднанні двох фаз різнойменними виводами (кінця з початком) прилад показує наявність напруги в третій фазі. Приєднуючи до першої фази третю, а прилад до другої, аналогічним чином маркують третю фазу.

Двигун може також не запускатися без навантаження унаслідок зачіпання ротора за статор, заклинювання підшипників, перекоса підшипникових щитів. Загальмований двигун негайно відключають від мережі, оскільки протікаючий в цьому режимі по обмоткам пусковий струм в 4-7 разів перевищує номінальне значення.

Двигун з фазним ротором може стійко працювати при частоті обертання у декілька разів меншою номінальної. Це відбувається при обриві в одній з фаз ротора.

Обриви в ланцюзі фазного ротора визначають вольтметром при включеній в мережу обмотці статора. Якщо вольтметр показує однакову напругу між затисками всіх трьох фаз обмотки ротора, то обрив знаходиться в зовнішньому ланцюзі ротора. В цьому випадку перевіряють дроти, що сполучають обмотку ротора з реостатом, і якість контактів між кнопками і повзунками реостата. Якщо напруга на затисках ротора дорівнює нулю, то є обрив в обмотці ротора. В цьому випадку перш за все перевіряють якість ковзаючого контакту між щітками і контактними кільцями і з'єднання виводів роторної обмотки з контактними кільцями.

Двигун може запускатися без навантаження при розімкненому ланцюзі фазного ротора, якщо в обмотці ротора сталося коротке замикання між фазами. Під навантаженням двигун в цьому випадку може повільно провертатися, ротор при цій несправності сильно нагрівається.

Знижена частота обертання двигуна під навантаженням може бути викликана перевантаженням двигуна, зниженою напругою мережі, помилковим з'єднанням фаз обмотки статора зіркою замість трикутника, обривом в одній з фаз обмотки статора при з'єднанні фаз трикутником, обривом декількох стержнів в обмотці короткозамкнутого ротора або збільшенням опору в ланцюзі фазного ротора.

Двигун перегрівається під навантаженням при підвищеній або зниженій напрузі мережі, перевантаженні, порушенні вентиляції, з'єднанні фаз обмотки трикутником замість зірки, замиканні обмотки статора на корпус або між фазами.

Перегрів фазного ротора відбувається через обрив або незадовільний контакт в ланцюзі обмотки і місцевого замикання листів сердечника.

Вібрації двигуна під навантаженням викликаються наступними причинами: неспіввісністю валів двигуна і механізму, неврівноваженістю ротора, обривом стержнів або короткозамкнутих кілець, коротким замиканням в обмотках ротора або статора, зносом підшипників, недостатньою жорсткістю фундаменту. Якщо струм у всіх фазах однаковий, а вібрації зникають після відключення, то це свідчить про наявність значного одностороннього магнітного тяжіння або короткого замикання в обмотці ротора.

48

Типові несправності електричних машин змінного струму та їх можливі причини.                   

Несправності асинхронних машин з короткозамкнутим ротором

Несправність Можлива причина
Електродвигун не розвиває номінальної частоти обертання і гуде Одностороннє притягання ротора внаслідок зносу підшипників, перекосу підшипникових щитів або згину вала.
Електродвигун гуде, ротор обертається повільно, струм у всіх трьох фазах відрізняється і навіть на холостому ходу перевищує номінальний

Обрив одного або декількох стрижнів обмотки ротора;

Неправильне з’єднання початку і кінця фази обмотки статора (фаза «перевернута»).

Ротор не обертається або обертається повільно, двигун сильно гуде і нагрівається Обрив фази обмотки статора
Електродвигун перегрівається при номінальних навантаженнях

Виткове замикання в обмотці статора;

Погіршення умов вентиляції внаслідок забруднення вентиляційних каналів

Недопустимо низький опір ізоляції обмотки статора електродвигуна

Зволоження або сильне забруднення ізоляції обмотки;

Старіння або пошкодження ізоляції

Електродвигун вібрує під час роботи і після відключення при частоті обертання ротора, близької до номінальної Порушення співвісності валів, неврівноваженість ротора
Електродвигун сильно вібрує, але вібрація зупиняється після відключення його від мережі, двигун сильно гуде, струм у фазах неоднаковий, одна із ділянок обмотки статора сильно нагрівається Коротке замикання в обмотці статора електродвигуна

Несправності асинхронних машин з фазним ротором

Несправність Можлива причина
Електродвигун не розвиває номінальної частоти обертання

Одностороннє притягання ротора внаслідок зносу підшипників, перекосу підшипникових щитів або згину вала;

Порушення контакту в двох або трьох фазах пускового реостата;

Порушення електричного кола між пусковим реостатом і обмоткою ротора електродвигуна

У електродвигуна повільно збільшується частота обертання, ротор електродвигуна сильно нагрівається навіть при невеликому навантаженні

Замикання частини обмотки ротора на заземлений корпус електродвигуна;

Порушення ізоляції між контактними кільцями і валом ротора

Електродвигун не розвиває частоти обертання під навантаженням, гуде, струм статора «пульсує» Порушення контакту в місцях пайки обмотки ротора, з’єднаннях її з контактними кільцями або в з’єднувальних проводах.
Підвищене іскріння між щітками і контактними кільцями

Погана притертість або забрудненість щіток;

Заїдання щіток в обоймах щіткотримачів;

Недостатній тиск щіток на контактні кільця;

Биття контактних кілець;

Порушення контакту в колі щіток.

Несправності синхронних двигунів

Несправність Можлива причина

Перегрівається вище норми:

активна сталь

обмотка статора

обмотка збудження

Напруга мережі вище номінальної

Перевантаження двигуна по моменту; порушення вентиляції; напруга мережі нижча номінальної

Струм збудження вище норми; наявність міжвиткового замикання

Двигун не розганяється до номінальної частоти обертання Понижена напруга; велике навантаження при пуску; виткове замикання в обмотці збудження
При пуску двигуна в роторі з’являється іскріння Поганий контакт в пусковій обмотці
Подробнее ...

ТЕМА 7.10 - ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН.

44

Урок №69. Технічне обслуговування електричних машин.                                                           

Технічне обслуговування електродвигунів. Періодичність оглядів. Перевірка  нагрівання корпуса, загального стану, відсутності  забруднень.               

Контроль за навантаженням електродвигуна. Контроль за чистотою  колектора, над поверхнями  контактних кілець і щитків.

Для підтримки тривалої працездатності електричних машин велике значення має їх технічне обслуговування в міжремонтні періоди. До технічного обслуговування допускається черговий персонал цеху, ділянки, в обов'язки якого входить стежити за температурним режимом машини, станом її щіткового контакту, колектора і контактних кілець, вібрацією, станом підшипників і їх мастила.

Протягом зміни черговий персонал проводить один раз зовнішній огляд і очищення електричної машини від пилу і бруду, приділяючи особливу увагу машинам з важким режимом роботи (часті пуски і гальмування, велике навантаження на валу механізму, підвищена температура довкілля).

При зупинці устаткування для профілактичних робіт черговий персонал продуває машини стислим повітрям, оглядає стан муфт, перевіряє кріплення болтів, наявність мастила в підшипниках, зачищає колектор і контактні кільця, перевіряє роботу щіткотримачів, стан ізоляції і оглядає заземлюючі пристрої, встановлює щітки в нейтральне положення і прочищає вентиляційні канали.

Електричні двигуни залежно від класу ізоляційного матеріалу мають різні гранично допустимі перевищення температури (від 60 до 1250С), при температурі довкілля 400С.

Перегрів електродвигунів небезпечний в першу чергу для ізоляції обмоток, що призводить до скорочення їх терміну служби, а іноді і до аварії електричних машин.

Нагрів двигуна залежить від навантаження і режиму роботи. Основною причиною перегріву є перевантаження двигунів по струму, яке при тривалому режимі визначається контрольним виміром струму в ланцюзі статора для двигунів змінного струму або в ланцюзі якоря для двигунів постійного струму.

Двигуни, що працюють в повторно-короткочасному режимі, мають струм, що постійно змінюється, тому оцінити їх завантаження по щитових приладах неможливо. В цьому випадку проводять осцилографування струму на спеціальних приладах, визначаючи еквівалентне значення струму за цикл роботи механізму.

Перегрів двигуна при його нормальному навантаженні можливий через погіршення охолодження (пошкодження крил вентилятора, засмічення вентиляційних каналів і отворів) або при збільшенні температури довкілля вище 400С.

Нагрів двигунів визначають термометром або спеціальними вбудованими приладами, що встановлюються на двигунах потужністю більше 100 кВт. За відсутності таких приладів нагрів двигунів зазвичай перевіряють на дотик рукою. Якщо дуже гаряче, вимірюють переносним термометром, краще спиртовим, що не має погрішності в магнітному полі. Активну частину термометра щільно обгортають алюмінієвою фольгою і притискають до місця виміру на поверхні двигуна, а зверху місце ізоляції накривають теплоізоляційною ватою.

Перевірка стану колектора і контактних кілець. Нормальна робота електричної машини постійного струму в значній мірі залежить від стану колектора, який вимагає ретельного догляду.

При обертанні на колектор осідає вугільний і металевий пил, забруднюючи його щітковий контакт, що наводить до іскріння в зоні зіткнення щіток з пластинами колектора, викликаючи нагар на його ковзаючій поверхні. Підвищене іскріння може призвести до виникнення на поверхні колектора «кругового вогню», тобто короткого замикання між щітками різної полярності через колектор.

Ступінь іскріння на колекторі електричних машин визначають під збігаючим краєм щітки.

При нормальному режимі роботи двигуна міра іскріння не повинна перевищувати 1,5.

Ступінь іскріння Характеристика ступеню Зовнішні ознаки стану колектора і щітки
1 Відсутність іскріння Відсутність почорніння на колекторі і слідів нагару на щітках
1,25 Слабке точкове іскріння під частиною щіток Те ж
1,5 Слабке іскріння під всім краєм щітки Поява слідів нагару і почорніння, що легко усувається бензином
2 Іскріння під всім краєм щітки при короткочасному навантаженні і перевантаженнях

Значне почорніння на колекторі, що не усувається бензином

3 Значне іскріння з появою крупних іскор, що вилітають (робота можлива лише при пуску і реверсі машини)

Значне почорніння на колекторі, підгоряння і часткове руйнування щіток

Дефекти поверхні ковзаючого контакту колектора і контактних щіток (задирки, подряпини, сліди різців, виступи міканітової ізоляції між колекторними пластинами) призводять при великих частотах обертання двигунів до вібрації щіток, розриву силового кола і, як наслідок, підгоряння ковзаючої поверхні. Биття колектора допускається від 0,02 до 0,1 мм, причому більше значення відповідає більш нагрітій машині, що має більший діаметр колектора і низьку частоту обертання.

1 2 3

Розміщення колодки для шліфування колектора: 1 - дерев’яна колодка, 2 - скляний папір, 3 - колектор

Випилювання ізоляції між пластинами колектора: а - правильно, б - неправильно

Пилка для продорожування колектора: 1 - ножівкове полотно, 2 - ручка-оправа

Колектор і кільця один раз в зміну протирають сухою чистою ганчіркою. Якщо на ковзаючій поверхні колектора і кілець з’явилися нагар і подряпини, їх шліфують скляним абразивним папером, що закріплюється на дерев'яній колодці (мал.1), що має внутрішню виїмку за формою поверхні колектора або контактного кільця.
При роботі електричних машин мідні частини колектора зношуються швидше, ніж твердіша слюда ізоляції між пластинами, що призводить до появи виступів ізоляції на поверхні колектора, вібрації щіток і додатковому іскрінню в щітковому контакті.
Операцію по усуненню виступів ізоляції називають продорожуванням, тобто видаленням ізоляції на глибину 1-2 мм фрезеруванням або випилюванням (мал.2). На крупних машинах колектор продорожують спеціальними фрезами, причому глибина доріжки має бути більше її ширини в 1,5-2 рази. На електричних машинах невеликої потужності ізоляцію знімають вручну за допомогою спеціального інструменту (мал.3) або ножівкового полотна, закріпленого в оправі. Оброблений колектор шліфують, полірують до появи рівномірного блиску і продувають стислим повітрям.

4

Перевірка стану щіток. Щітки мають бути правильно підібрані відповідно до рекомендацій заводу-виробника, надійно закріплені в щіткотримачах і мати по всій площі зіткнення з колектором або контактними кільцями. Добре пришліфована щітка має дзеркальний блиск за всією площею контактного з’єднання.

Щітка в обоймі щіткотримача повинна переміщатися вільно. При цьому зазор між щіткою і щіткотримачем допускається 0,1-0,2 мм.

Всі щітки електричної машини повинні мати однакове зусилля натиснення, що забезпечує рівномірний їх знос. Сильно притиснуті щітки зношуються швидше. Питоме натиснення, що залежить від марки щіток, зазвичай не перевищує 15-25 кПа, причому відхилення величини натиснення окремих щіток не повинні перевищувати 10%.

Зусилля натиснення вимірюють динамометром. Підкладають під щітку на колектор смужку паперу, потім одночасно однією рукою зволікають щітку динамометром, а іншою натягують смужку паперу і помічають свідчення динамометра в мить, коли папір можна легко витягнути з-під щітки.

Вимірювання зусиль натиснення щіток динамометром

Зношені щітки необхідно вчасно замінити. Замінюють щітки при зменшенні їх висоти або площі контактної поверхні менше 2/3 геометричної площі контакту.

5 Пришліфовування щіток: а - правильно, б - неправильно
При пошкодженні контактної поверхні або після заміни щіток їх необхідно пришліфувати (притерти) до поверхні колектора або контактних кілець, оскільки контактні поверхні щіток, що випускаються, не профілюють. Для цього підкладають під щітки електрокорундовий шліфувальний папір зернистістю № 150 або 180 (абразивною стороною до щітки) і притискують пружиною щіткотримача. Напрям руху шкірки залежить від фасону щітки і напряму обертання машини. Потім колектор повертають у бік обертання валу електричної машини. Якщо вал повернути вручну важко, переміщують абразивний папір спочатку у різних напрямах, а при остаточному притиранні в одному напрямі. Щітки притирають спочатку грубозернистим, а потім дрібнозернистим папером. Пил з контактних поверхонь щіток видаляють сухою ганчіркою. Для остаточного їх притирання до колектору електричну машину включають в роботу на 3-4 год. без навантаження.
6 Траверса з щітками повинна займати нейтральне положення, в якому індукція якоря дорівнює нулю, що покращує умови комутації. Нейтральне положення щіток визначають на нерухомій машині індуктивним способом, який заснований на трансформації ЕРС. Ланцюг обмотки збудження LМ  підключають до джерела живлення і встановлюють струм збудження 5-10%Ізб.ном.  До щіток різної полярності приєднують мілівольтметр з шкалою, що має нульову відмітку посередині. Розмикаючи і замикаючи ланцюг збудження, спостерігають за відхиленням стрілки мілівольтметра. Переміщаючи щітки, добиваються мінімального відхилення стрілки приладу. Операції повторюють кілька разів для різних положень колектора. Потім закріплюють щіткову траверсу і повторюють операції по установці нейтрального положення щіток.

Схема для визначення нейтрального положення щіток

7

Розміщення щіток на колекторі: 1 - щітки, 2 - колектор

Щіткотримачі встановлюють так, щоб краї щіток були паралельні колекторним пластинам. Розташування щіток 1 по колу колектора 2 повинно бути рівномірним.
Подробнее ...

ТЕМА 7.9 - МОНТАЖ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН. ПРОБНИЙ ПУСК ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН ПІСЛЯ МОНТАЖУ.

44

Урок №68. Монтаж електричних машин. Пробний пуск електричних машин після монтажу.   

Установлення машини на підвалини (перевірка, з’єднання та центрування валів, кріплення машини до фундаменту). Підготовка до пуску. Пробний пуск.

44

Монтаж електричних машин.

Після завершення складання і перевірки електричної машини при­ступають до її встановлення. Електричну машину установлюють на заздалегідь підготовлену основу — зварну раму, чавунну плиту або полозки, закріплені на фундаменті анкерними болтами. Електричні машини масою до 80 кг підіймають на фундамент заввишки до 1 м вручну, використовуючи похило покладені помости з дощок, а машини масою понад 80 кг — за допомогою механізмів (таля, лебідки тощо).

9 У разі пасової і клинопасової передач вали двигуна (генератора) та механіз­му, що обертається ним (обертає його ротор), мають бути строго паралельні. Паралель­ність валів вивіряють за допомогою струн з тонкого сталевого дроту або скрученого шпагату, як це показано на малюнку. Якщо ширина шківів однакова, паралельність валів буде досягнута, коли точки А, Б, В і Г одночасно торкатимуться струни. Вивірення поло­жень електричної машини і механізму зі шківами різної ширини здійс­нюють, виходячи з умови однакової відстані від середніх ліній обох шківів до струни. 

Вивірення валів при пасовій і клинопасовій передачах

Якщо передача обертання до механізму здійснюється за допомо­гою плоских або клинових пасів, то один з гвинтів натягування паса повинен знаходитися під пасом, другий - з протилежного боку по діагоналі.

10

Центрування валів: а - скобами, б - щупом і штифтом, 1 - півмуфта двигуна, 2 - хомут кріплення скоби на півмуфті, 3 - скоби, 4 - півмуфта механізму, 5 - штифт, 6 - щуп

Якщо з'єднання машини з механізмом здійснюють за допомо­гою муфти, добиваються співвісності її вала і вала механізму їх центруванням. Перед центруванням переконуються в міцності посадження півмуфт на вали, ударяючи молотком по торцю кожної півмуфти при одночасному охопленні рукою стику півмуфти з ва­лом. Відсутність зсуву стику півмуфти свідчить про її міцність. Вали центрують за допомогою центрувальних скоб. Скоби 5 закріплюють на півмуфтах 1 і 4, а потім, провертаючи ва­ли на 900, вимірюють мікрометром зазори між скобами в чотирьох положеннях валів і коригують встановлення машини, прагнучи до­сягти найменшої різниці між розмірами зазорів. При неспіввісності валів у горизонтальній площині переміщують машину на фундамен­ті, а при неспіввісності у вертикальній площині під лапи двигуна підкладають сталеві прокладки. Кількість прокладок має станови­ти не більше чотирьох. Якщо за умовами центрування кількість їх виявиться більшою, то кілька тонких прокладок замінюють однією відповідної товщини. Товщина прокладок повинна становити не менш як 0,5 мм. Якщо кількість прокладок значна і якщо вони мають малу товщину, в процесі роботи може порушуватися міцність кріплення електричної машини і центрування її валів.

Співвісність валів з півмуфтами великих діаметрів (200 мм і вище) можна перевірити і вимірюванням зазорів між площинами муфти. Щупом 6 контролюють паралельність валів відносно один одного, а штифтом 5 — їх співвісність. Для того щоб вимірювання були правильними, щуп необхідно вставляти між торцями півмуфт у кількох місцях по можливості між одними й тими самими точками. Для цього на ободах півмуфт крейдою або фарбою наносять смужки.

Вивірена електрична машина повинна бути надійно закріплена болтами з подальшою перевіркою точності встановлення, яка може бути випадково порушена під час остаточного закріплення машини.

Електричну машину заземлюють, приєднуючи її корпус до загаль­ної мережі заземлення окремою шиною.

При монтажі електродвигуна з фазним ротором виконують додаткові роботи з установлення, приєднання та заземлення пускового резистора.

Повністю змонтовані електричні машини перевіряють у процесі ро­боти вхолосту і під навантаженням.

47

Пуск електродвигунів вхолосту і під навантаженням.                                                                    

Пуск електродвигуна вхолосту здійснюється з метою перевірки справності механічної частини (відсутність стуків, зачіпання час­тинами, що обертаються, нерухомих тощо), правильності напрямку обертання, міцності кріплення електродвигуна до фундаменту і якості центрування валів. При цьому електродвигун має бути відо­кремлений від механізму, що приводиться ним у дію, верстата або іншого устаткування.

Електродвигун вмикають поштовхом у мережу і, не допускаючи повного розвороту (при досягненні приблизно 25-30 % номіналь­ної частоти обертання), вимикають, уважно прислухаючись до шуму (не повинно бути сторонніх звуків), який здійснює ротор, що продовжує деякий час обертатися за інерцією.

Якщо необхідно змінити напрямок обертання ротора, міняють місцями два сусідніх проводи підведення живлення від мережі до затискачів електродвигуна.

Після першого пробного пуску і усунення виявлених недоліків здійснюють другий пуск вхолосту, при якому електродвигун пра­цює на повних (номінальних) обертах не менш як 1 год. Протягом цього часу електродвигун повинен знаходитися під наглядом елек­тромонтажника, який обов'язково  через кожні 10-15 хв. має перевіряти ступінь нагрівання підшипників. Перевищення температури нагрівання підшипників кочення над температурою навколишнього повітря, тобто перегрівання, допускається не більш ніж на 60 0С, а температура граничного нагрівання має становити не більш як 95 0С при температурі навколишнього повітря 35 0С.

Під час роботи вхолосту вимірюють амплітуду вібрації під­шипників електродвигуна віброметром.

Амплітуда вібрації підшипників електродвигуна, яка залежить від частоти обертання ротора, не повинна перевищувати таких зна­чень:

 

Синхронна частота обертання, об/хв. Допустима амплітуда вібрації підшипників, мкм
3000 50
1500 100
1000 130
750 і нижче 160

Підвищена вібрація електродвигуна може бути наслідком ба­гатьох причин, у тому числі слабкого кріплення лап, недостатньої жорсткості основи, незадовільного центрування валів, незбалансованості ротора, порушення контакту в обмотці тощо. Причини під­вищеної вібрації повинні бути виявлені й усунені, бо можуть при­звести до руйнування підшипників або фундаменту і аварійного виходу електродвигуна з ладу.

У разі нормальної роботи електродвигуна вхолосту переходять до випробовування його під навантаженням, у процесі якого знову перевіряють амплітуду вібрації і ступінь нагрівання підшипників. Необхідність такої перевірки зумовлена тим, що під час роботи із завантаженим устаткуванням нерідко збільшуються вібрація і на­грівання підшипників внаслідок поганої збалансованості або не­достатньо міцного кріплення технологічного устаткування, яке приводиться в дію електродвигуном. У випадку пасової передачі причиною підвищеного нагрівання підшипників може стати надмірне натягування ременя на шківи.

Тривалість безперервної роботи електродвигуна під наванта­женням, близьким до номінального, має становити не менш як 3 год. Протягом зазначеного часу через кожні 30 хв. вимірюють темпера­туру нагрівання обмотки, яка повинна відповідати паспортним даним заводу.

Подробнее ...

ТЕМА 7.8 - ПІДГОТОВКА ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН ДО МОНТАЖУ. СУШІННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН.

44

Урок №67. Підготовка електричних машин до монтажу. Сушіння електричних машин.            

Підготовка електричних машин до монтажу. Усунення дефектів, виявлених при огляді. Складання машин. Сушіння (способи і режими) електричних машин.Регулювання щіткового апарата. Заповнення підшипників мастилом.                

45 Переміщення електричних машин.                                                                                                   

Транспортування електричних машин охоплює роботи з їх навантаження, вивантаження, піднімання, опускання та горизонтально­го переміщення. Ці роботи називають такелажними.

Для піднімання і переміщення електричних машин масою понад 80 кг застосовують стропи (а, б)  та різні механізми (в, г). Найзручніша переносна важільна лебідка (г). Лебідка обладнана захватом з кулачками і тягловим механізмом, за допомогою яких здійснюється переміщення троса 15 вгору або вниз коливальними рухами важелів 11 і 13. За один хід важеля трос переміщується на 36 мм. Для перенесення лебідки її права бічна кришка обладнана жорсткою ручкою 12. До кожної лебідки додається обойма, на яку намотується робочий трос Ø 11,5 мм з гачком.

Горизонтальне і похиле переміщення великих електричних машин здійснюється лебідкою з ручним або електричним приводом. Лебідка має бути встановлена так, щоб ведучий кінець троса під­ходив до барабана знизу. Діаметр троса підбирають залежно від маси електричної машини з урахуванням навантаження, допустимого для даної лебідки. Застосування троса, вибраного «на око», недо­пустиме, оскільки може трапитися його обрив і внаслідок цього поломка електричної машини або нещасний випадок. Тому під час підготовки до транспортних робіт потрібно шляхом нескладних розра­хунків заздалегідь переконатися, що обраний для цієї мети трос здатний витримати зусилля, які створюватимуться в ньому в про­цесі транспортування устаткування.

1

Стропи для піднімання й переміщення електродвигунів: а - полегшені стропи, б - універсальні стропи, в - талі, г - важільна лебідка (бічна стінка знята), 1 - блок, 2 - вантажний ланцюг, 3 - гальмо, 4 - черв'як, 5 - вантажне колесо, 6 - зірочка, 7 - привідне колесо, 8 - робочий ланцюг, 9 - тяга, 10 - фланець корпусу, 11 - важіль заднього ходу, 12 - ручка, 13 - важіль переднього ходу, 14 - поводок, 15 - трос.

У разі переміщення електричної машини лебідкою по горизонтальній або похилій поверхні зусилля Р [кН] у тросі визначають за фор­мулами:

при переміщенні по горизонтальній поверхні

Рг = fQ;

при переміщенні по похилій поверхні

Рп = Q(f±a),

де Q - маса вантажу, кг; a - коефіцієнт піднімання, який дорів­нює H/L зі знаком «+» при підніманні, зі знаком «-» при опускан­ні; Н - висота піднімання, м; L- довжина шляху по похилій по­верхні, м; f - коефіцієнт тертя, який у середньому дорівнює 0,2 при ковзанні сталевих полозків по сталі, 0,4 - при ковзанні дерев’яних полозків по дерев’яному помосту, 0,7 - при ковзанні по сухому ґрунту.

2

Також підйом і переміщення машин при монтажі проводять кранами і іншими механізмами. Вантажний крюк 3 механізми повинен знаходитися над центром тяжіння машини 1. Вантаж захоплюють стропом за рим-болти або пружини. Якщо стропи не мають крюків, використовують лом 2. Зібрані агрегати 6 , щоб уникнути вигину валів, піднімають за допомогою такелажів траверс 4 з крюками 5.

Транспортування електричних машин повинно здійснюватися лише справними механізмами і випробуваними тросами, стропами й талями, а також із дотриманням відповідних правил охорони праці.

Захоплення машин (а) і агрегатів (б) стропом: 1 - машина, 2 - лом, 3 - вантажний крюк, 4 - траверса, 5 - крюк. 

 

42 Розбирання та ревізія електричних машин.                                                                                     

Доставлені в складеному вигляді на об’єкт монтажу електричні машини звичайно не потребують особливої перевірки, оскільки їх випускають із заводу лише після ретельного контролю і в стані, який повністю придатний для встановлення. Однак при недотри­манні вимог транспортування і збереження в електричних машинах мо­жуть виникнути різні пошкодження, наприклад зволоження і за­бруднення обмоток, пошкодження ізоляції лобових частин обмоток електричних машин відкритого виконання, пошкодження підшипників. У таких випадках здійснюють ревізію електричних машин з вийманням або без виймання ротора. Розбирати електричну машину слід лише в тих випадках, коли полагодити пошкодження неможливо без розбирання і коли наявні пошкодження усуваються в монтажних умовах.

Для розбирання і складання машини треба застосовува­ти спеціальні інструменти і пристрої, які полегшують працю мон­тажників. Розбирання машини починають із знімання (де­монтажу) півмуфти або шківа з кінця вала за допомогою універсального ручного або гідравлічного зні­мача.

Ручний знімач з регульованим розкриттям тяг дає змогу захоплювати (з зовнішнього або з внутрішнього боку) де­талі різних розмірів і знімати їх. Розкриття і фіксування тяг (за­хватів) відповідно до розмірів деталі, яку знімають, здійснюють регулювальною гайкою 2, накрученою на нарізку гвинта 1.


Більш досконалим і придатним для знімання півмуфт і шківів з валом великих електричних машин є гідравлічний знімач ФК-2-10. Кінець гвинта гідравлічного знімача облад­наний кулькою 4, наявність якої, незважаючи на створювані значні тягові зусилля, захищає центр вала електричної машини від пошко­дження (забою).

Для знімання з вала підшипників кочення застосовують знімачі із захватом за кільце або із захватом болтами за кришку чи капсуль підшипника . Перед тим як зняти підшипник, потрібно відкрутити болти, гайки і стопорні пристрої. Накладаючи захвати (плиту) 10 знімача на підшипники кочення, треба стежити за тим, щоб виступи захватів були зачеплені за внутрішнє, а не за зовнішнє кільце підшипника, у противному разі можна пошкодити підшипник.

Якщо зусилля знімача недостатнє, то шків, напівмуфту або під­шипник підігрівають: шківи і напівмуфти підігрівають полум’ям паяльної лампи або газового пальника до 200-250 0С з одночасним охолодженням вала водою або стисненим повітрям, а підшипники поливають чистим трансформаторним маслом, підігрітим до 100-120 0С.

3
Універсальні знімачі: а – ручний для знімання півмуфт і шківів з валів дрібних та середніх машин, б – гідравлічний для знімання пів муфт і шківів з великих машин, в – для знімання підшипників із захопленням за кільце, г – для знімання підшипників із захопленням за кришку або капсуль, 1 - черв’ячний гвинт з головкою, 2 - регулювальна гайка, 3 - тяга (захват), 4 - сталева кулька, 5 - резервуар, 6 - рукоятка гідравлічного насоса, 7 - пластинка із штифтами, 8 - шпильки, 9 - траверса, 10 - плита.
Установлюваний замість знятого новий підшипник слід підігрі­ти у ванні з чистим мінеральним маслом до температури близько 100 0С. Безпосередньо перед посадженням підшипника поверхню кінця вала і місце посадження підшипника промивають бензином, протирають чистими ганчірками і змащують мінеральним маслом. Посадження нового підшипника на вал двигуна здійснюють за допомогою відрізка труби, бажано мідної, а в розточу­вання щита - за допомогою відрізка труби і сталевої шайби завтовшки 4-5 мм. Зовнішній діаметр відрізка труби повинен бути на 2-3 мм менший від зовнішнього діаметра вну­трішнього кільця підшипника. На кінець труби надягають сферичну заглушку.
4

Посадження підшипника кочення: а - на вал, б - в розточку підшипникового щита електричної машини, 1 - вал, 2 - підшипник, 3 - відрізок труби, 4 - сферична заглушка, 5 - розточка в підшипниковому щиті, 6 - сталева шайба.

5

Якщо необхідно вийняти ротор (якір) масою понад 50 кг із статора двигуна, застосовують метод перестропування або використовують спеціальний пристрій. Метод перестропування можливий лише за наявності крана або будь-якого підйомного механізму відповідної вантажопідйомності. Метод перестропування полягає в тому, що на вал ротора (якоря) надягають стропи 1, а потім підтягують їх краном так, щоб ротор (якір) не торкався статора, тобто опинився «у висячому положенні», після чого, пересуваючи кран, виводять його із статора до моменту підходу заднього стропа до лобової частини обмотки статора. Далі кладуть на осердя статора аркуш картону, опускають ротор (якір) на осердя і, надягнувши на вал трубу 2, переносять на неї задній строп. Продовжуючи переміщувати ротор (якір), виводять його із статора ще на деяку відстань, опускають вільний кінець вала на підставку 4, а потім переносять стропи до середньої частини осердя ротора (якоря) так, щоб центр ваги ротора (якоря) опинився між стропами, після чого ротор (якір) пов­ністю виводять із статора.

Важкі ротори (якорі) виймають із статора за допомогою закріплюва­ного на статорі пристрою, який складається з від­різка рейки або сталевої балки, комплекту роликів і бандажів, що підтримують вал ротора (якоря). Для захисту колектора якоря від механічних пошкоджень його обмотують листом картонна.

Під час ревізії здійснюють ретельний огляд усіх частин і дета­лей машини. Насамперед перевіряють цілість ізоляції і кріплень лобових частин обмоток; стан ізоляції обмоток, який визначається за допомогою мегомметра. На випадок зниження опору ізоляції нижче за 0,5 МОм обмотку машини сушать. 

Способи виведення ротора із статора: а, б, в,  - послідовність операцій за способом перестановки, г - за допомогою пристрою, 1 - стропи, 2 - сталева труба, що надягається на вал, 3 - картонна прокладка, 4 - підставка під вал, 5 - котки (ролики), 6 - монорейка, встановлена на корпусі двигуна, 7 - стрічкова сталева петля (бандаж).
46

Сушіння електричних машин.                                                                                                            

elektro2

Сушіння електродвигунів. Існує багато способів сушіння конструкції обмотокелектричних машин. Так при потужності електродвигуна до 15 кВт застосовують обігрівання лампами інфрачервоного випромінювання світлового потоку або звичайними лампами розжарювання при потужності до 500 Вт; при потужності від 15 до 40 кВт - обігрівання гарячим повітрям від тепловітродувки або теплотою, яка виділяється під час проходження струму по обмотці; при потужності від 40 до 100 кВт - нагрівання струмами індукційних витрат (вихровими струмами) в активній сталі статора.

Розглянемо коротко кожний із зазначених способів сушіння.

У разі сушіння обмоток обігріванням лампами або гарячим повітрям джерело теплоти розташовують у першому випадку всередині, в другому - поблизу обмоток; електродвигун закривають вогнестійким кожухом з отворами для виходу вологи, що випаровується.

Сушіння електродвигуна теплотою, яка виділяється під час проходження струму по обмотках, може виконуватися як постійним, так і змінним однофазним або трифазним струмом. Найчастіше сушіння здійснюють трифазним змінним струмом, для чого загальмовують ротор електродвигуна, а до обмотки статора підводять трифазний струм. Сушіння здійснюється внаслідок нагрівання обмотки електродвигуна, який знаходиться в режимі короткого замикання. Струм необхідний для створення в обмотці статора температури 80-90 0С, регулюється подачею зниженої напруги, яка звичайно становить 12-15 % номінальної напруги електродвигу­на. Струм в обмотці статора не повинен перевищувати 0,7 номі­нального, оскільки внаслідок відсутності вентиляції при великому струмі температура нагрівання обмотки може досягти небезпечних значень. Для скорочення тривалості сушіння рекомендується періо­дично на 5-6 хв розгальмовувати ротор, обертання якого посилить вентиляцію статора та випаровування вологи з його обмотки.

У разі сушіння двигуна з фазним ротором обмотку останнього слід закоротити встановленням перемичок на контактних кільцях. До початку сушіння корпус електродвигуна повинен бути надійно заземленим.

Сушіння струмом індукційних втрат у сталі не пов’язане з про­ходженням його безпосередньо по обмотці електродвигуна. Нагрі­вання відбувається внаслідок втрат від перемінного магнітного потоку, який створюється намагнічувальною обмоткою в осерді і корпусі електродвигуна. Намагнічувальну обмотку виконують у вигляді кількох витків проводу з теплостійкою ізоляцією, намота­ного через розточку статора, з якого вийнято ротор. Для живлення намагнічувальної обмотки застосовують напругу нижчу за 60 В, яку отримують від зварювального трансформатора. Переріз про­воду і кількість витків намагнічувальної обмотки визначають роз­рахунком або беруть з довідників.

За будь-якого із зазначених методів сушіння ретельно стежать за тим, щоб нагрівання обмоток не перевищувало температури, встановленої стандартом для даного виду або класу ізоляції. Рекомен­дована температура сушіння обмоток електродвигунів 80-90 0С.

Режим сушіння контролюють мегомметром і термометрами. Термометри нерухомо закріплюють на ділянках, що найбільше на­гріваються, обгорнувши алюмінієвою фольгою нижню частину термометра, де розміщується ртуть. Мегомметром вимірюють опір ізоляції через кожну годину. На початку сушіння опір зволоженої ізоляції обмотки знижується, а потім (в міру випаровування вологи з обмотки) починає підвищуватися і наприкінці сушіння стає постій­ним. Сушіння вважають завершеним, якщо протягом 2 - 4 год. опір ізоляції обмотки статора електродвигуна напругою 500 В залишає­ться незмінним і становить не менше 1 МОм.

Результати сушіння заносять до протоколу, в якому зазначають паспортні дані електродвигуна, місце його встановлення, застосо­ваний метод, схеми і параметри (струм, напругу, тривалість) су­шіння, а також відомості про здійснені замірювання опору ізоляції та температури нагрівання.

Сушіння генераторів і синхронних компенсаторів. Сушка генераторів і синхронних компенсаторів виконується наступними способами:

1) нагріванням втратами в активній сталі;

2) нагріванням втратами в міді в режимі КЗ;

3) нагріванням постійним струмом;

4) нагріванням гарячим повітрям від повітродувки.

Найчастіше застосовуються перший, третій і четвертий способи. Третій спосіб вимагає готовності електричної схеми машини і тим самим затримує пуск готового агрегату.

Обмотка ротора сушиться постійним струмом або гарячим повітрям.

1) У сталі статора створюється потужне поздовжнє магнітне поле від намотаних на статор витків (1-3 витки). Для машин потужністю до 12 МВт можливе намагнічення одним витком, яким може служити сам ротор. Генератори бажано сушити за схемою на мал. 67.6 від трансформатора. Турбогенератор бажано сушити при вийнятому роторі. Якщо ротор не вийнятий, то один підшипник ротора ретельно ізолюють від землі, а між землею і ізольованим кінцем валу повинні бути включений вольтметр або лампа. Другий кінець валу заземляють, щоб вимірювальні струми не текли через масляну плівку другого підшипника.
6

Обмотка статора, що намагнічує

У роторі наводиться ЕРС одного витка протилежної полярності).
Гідрогенератор теж сушиться за цією схемою. Число витків обмотки, що намагнічує, може бути від 4 до 10 залежно від його потужності і розмірів. У місці накладення намагнічуючої обмотки полюса гідрогенератора виймають, оскільки через відносно великий діаметр розточування статора гідрогенератора велика частина потоку замикатиметься через повітряний зазор і найближчі полюси, а не проходитиме по спинці статора. Крім того, змінний магнітний потік, що пронизує полюси, сильно гріє демпферну клітку і КЗ кільця, які підкладаються під обмотку збудження деяких гідрогенераторів.

При нагріві турбогенератора з ротором останній треба через кожних 20-30 хв повертати на 180° щоб уникнути викривлення лінії валу від можливого нерівномірного прогрівання.

Рекомендується виготовляти намагнічуючу обмотку з відпаюваннями для регулювання процесу нагріву. На початку нагріву можна встановлювати індукцію рівною 0,7-0,9 Т, а далі знижувати її до 0,4-0,6 Т. Швидкість підйому температури не більш 5°С/год.

Для більшості типів генераторів є виробничі інструкції з рекомендованими величинами індукції в статорі і питомими ампер-витками.

Слід зазначити, що спосіб нагріву сталевого виробу втратами в сталі широко застосовується на практиці для нагріву не лише генератора, але і багатьох інших предметів, що мають замкнутий магнітопровід. Природно, що в такому разі питомі ампер-витки і питомі втрати мають різне значення. Коефіцієнт потужності такої схеми нагріву зазвичай від 0,7 до 0,5.

2) Сушіння втратами КЗ в міді статора виконується на машині, що обертається з номінальною частотою. При протіканні струму по обмотці статора в машині виділяються втрати в мідь і додаткові втрати. Регулювання нагріву виконують зміною струму статора і витрати води через охолоджувачі. Витрата води - мінімально необхідна. При великій витраті (особливо в холодну пору року) можливе переохолодження охолоджувачів з випаданням роси на них.

Сушіння генератора струмом КЗ допускається при опорі ізоляції статора не нижче 50000 Ом, ізоляції обмотки ротора - 2000 Ом.

Під час сушіння рекомендується укрити машину азбестовим полотном для теплоізоляції. Для видалення вологи з машини бажано її продувати переносним вентилятором.

3) Сушіння нагріванням постійним струмом виконується як на зібраній, так і на ще не зібраній повністю машині. Ізоляція ротора не нижче 2000 Ом, статора - 50000 Ом.

Забороняється сушіння постійним струмом машин, що сильно зволожилися, щоб уникнути електричного пошкодження паянь і спучення ізоляції голівок обмотки статора.

Сушіння виконується постійним струмом 0,4-0,6 номінального струму статора.

Обмотка статора має бути сполучена так, щоб по всіх фазах і всіх паралельних гілках протікав однаковий струм.

Ротор можна сушити резервним збудником. Статор можна сушити спеціальним випрямлячем, який дає струм силою 1800 А при напрузі 155 В (типу КВТМ-280/0,5). Підйом температури також не більш 50С/год.

4) Нагрівання гарячим повітрям повітродувок застосовується широко. Спіралі повітродувок не повинні розжарюватися до видимого червоного свічення.
На виході повітродувок мають бути мідні сітчасті фільтри - іскроуловлювачі: через поганий контакт в повітродувці можуть утворитися іскри або крапельки розплавленого металу. У повітродувці можуть також займатися частинки пилу, що засмоктується вентилятором ззовні. Всі ці іскри можуть викликати пожежу генератора.

Максимальна температура сушіння вимірюється по закладених терморезисторах. Для обмоток статора з ізоляцією кл.В - 90-95°С; для запечених обмоток роторів з ізоляцією кл.В - 120°С; кл.ВС - 130°С; для незапечених обмоток роторів з ізоляцією кл.В - 100°С; для обмоток роторів з ізоляцією кл.А - 100°С.

Температура ротора визначається по опору його обмотки. Сушіння повинно виконуватися при температурах, близьких до максимальної, але не нижче 80°С.
Для контролю за сушінням через кожних 1-2 години виконується вимір опору ізоляції і обчислення коефіцієнту абсорбції Кабс.

7

За даними вимірів будується графік сушіння, на який наносяться температура обмоток, опір ізоляції, коефіцієнт абсорбції. Зразок графіка процесу сушіння приведений на малюнку. На початку сушки відбувається розпарювання ізоляції, і її опір падає. Надалі опір ізоляції починає рівномірно зростати;  починає відразу збільшуватися.

Сушіння ізоляції вважається закінченим, якщо опір ізоляції протягом 3-5 годин залишається незмінними рівним досягнутому максимальному значенню.
Зважаючи на постійну загрозу пожежі під час сушіння будь-яким способом завжди має бути напоготові повний комплект засобів пожежогасіння. Машину, що гріється, не можна залишати без нагляду ні на хвилину.

Складання електричних машин. Послідовність і прийоми складання електричної машини аналогічні тим, які застосовувалися під час її розбирання, але виконують­ся в зворотному порядку. Під час складання слід звертати увагу на правильне встановлення щіток і щіткового механізму.

Під час установлення підшипникових щитів допускаються удари по їх периметру молотком із застосуванням дерев'яної або свинце­вої надставки чи прокладки, щоб щити були посаджені на заточки щільно і без перекосів. Заповнення підшипників мастилом.

Під час складання електричної машини після кріплення підшипни­кових щитів перевіряють легкість обертання ротора і відсутність зачіпань частинами електричної машини, що обертаються (ротором, вентилятором), його нерухомих частин. Туге обертання ротора свід­чить про наявність перекосу підшипників або підшипникових щитів; тертя між рухомими і нерухомими частинами електричної машини свідчить про порушення зазорів між ними, насамперед між ротором і статором.

8

Прилади перевірки і точки замірювання повітряних зазорів між статором і ротором двигуна: а - клиновий щуп, б - пластинчастий щуп, в - точки замірювання зазорів.

Зазори (повітряний проміжок) між ротором і статором вимірю­ють за допомогою щупів у чотирьох точках; вони повинні бути однаковими в точках замірювань і мо­жуть відрізнятися не більш ніж на 10 %. Для вимірювання щуп всовують у повітряний проміжок між ротором і статором з обох торців електричної машини. Вимірювання повторюють 2-З рази, по­вертаючи ротор після кожного вимірювання на 90 або 1800. Зазор між ротором і статором дуже малий. Дотримання заводських роз­мірів повітряних зазорів надзвичайно важливе, оскільки в разі зміни зазору порушується нормальна робота електричної машини, а при недопустимому зменшенні його створюється небезпека пожежі активної сталі внаслідок зачіпання сталі статора ротором, що обер­тається.
Подробнее ...

ТЕМА 7.7 - ПІДШИПНИКИ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН.

102

Урок №66. Підшипники електричних машин.                                                                                  

Підшипники електричних машин, конструкції опор  підшипників кочення і ковзання. Змащення підшипників.

54

Підшипники кочення.

06e5f4c9f2ffb9a83649cf7efbb7dd17

Підшипники кочення знайшли широке використання в електричних машинах. Вони менше зношуються, ніж підшипники ковзання, що особливо важливо для машин з малим повітряним зазором, мають менші втрати на тертя, можуть значний час працювати без заміни мастила. В даний час майже всі малі і середні машини, а також мікромашини випускають з підшипниками кочення.

Залежно від сприйманого навантаження підшипники кочення поділяють на радіальні, упорні і радіально-упорні. Радіальні підшипники в основному сприймають силу, направлену перпендикулярно осі обертання (радіальна сила). Вони допускають також і невеликі осьові навантаження, що дозволяє використовувати їх для фіксації ротора від осьових переміщень. Упорні підшипники сприймають лише осьове навантаження і застосовуються в основному в машинах з вертикальним валом.

f917f4d4822204e037cb773a327645be
1 2

Радіальний однорядний шарикопідшипник (а) і роликовий підшипник (б)

Шарикопідшипник закритого типу: а – з однією захисною шайбою, б – з двома захисними шайбами


За формою тіл кочення розрізняють кулькові і роликові підшипники. Підшипник кочення складається з двох кілець: зовнішнього 2 і внутрішнього 3. Між ними розміщені тіла кочення: кульки 1 або ролики 5. Для їх рівномірного розміщення по колу служить сепаратор 4. На кільцях з боку, дотичного з кульками або роликами, розташовані доріжки кочення, виконані у вигляді кільцевих поглиблень або поясочків.

У малих електричних машинах застосовують підшипники закритого типу з однією або двома захисними шайбами. Ці підшипники не вимагають установки в машині спеціальних ущільнюючих пристроїв для утримання мастила, оскільки ущільнення вбудовані в сам підшипник у вигляді металевих шайб, запресованих в зовнішнє кільце.

Кулькові підшипники зазвичай виготовляються з штампованим сепаратором з листового матеріалу. Штампований сепаратор 4  складається з двох змійкових напівсепараторів, які сполучені між собою заклепками, електрозварюванням або заломленими вусиками. У клепаному варіанті ослабляється перетин сепаратора в місці отворів під заклепки, окрім цього ускладнюється технологія збірки підшипника через додаткову операцію установки і розклепування заклепок. Зварна конструкція сепаратора більш технологічна, але менш надійна. З'єднання сепаратора вусиками дозволяє автоматизувати процес збірки підшипника, але вимагає двох різновидів напівсепараторів.

Роликові підшипники виготовляють з масивними клепаними або цільними сепараторами.

У електричних машинах застосовують роликові підшипники з короткими циліндричними роликами з двома бортами на внутрішньому або зовнішньому кільці, а також з двома бортами на зовнішньому кільці і одним на внутрішньому. Підшипники з бортами на зовнішньому і внутрішньому кільцях можуть сприймати не лише радіальні, але і осьові навантаження.

Роликові підшипники, як правило, можуть бути розібрані: кільце, що не має буртиків або що має лише один буртик, може бути зняте з підшипника. Роликові підшипники завдяки розбірній конструкції зручніші для монтажу, але більш чутливі до перекосів осі валу відносно гнізд в щитах, ніж шарикопідшипники.

В підшипників при одних і тих же внутрішніх діаметрах можуть бути різний зовнішній діаметр і ширина. Ці три розміри визначають серію підшипника і його вантажопідйомність. Розрізняють легку, середню і важку серії.

У малих машинах в обох опорах встановлюють кулькові підшипники. Роликові підшипники завдяки більшій контактній поверхні між роликами і доріжками кочення можуть сприймати більші радіальні навантаження, ніж кулькові тих же розмірів. Тому їх зазвичай застосовують в підшипникових вузлах з боку приводу машин середньої потужності.

Підшипники в електричних машинах насаджують на вал з натягом (посадка П або Н 2-го класу точності), зовнішні їх кільця зазвичай мають вільнішу посадку в гнізді щита.

Внутрішнє кільце підшипника після посадки на вал розтягується. Деформація кільця прямо пропорційна величині натягу Δ і призводить до зменшення радіального зазору підшипника на величину δ1 = 0,6Δ, мкм. Надмірний натяг може призвести до недопустимого зменшення початкового зазору підшипника.

Відсутність зазору призводить до затискання тіл кочення між кільцями і тугого обертання, відбувається заклинювання підшипника. Бігові доріжки і тіла кочення при цьому інтенсивно зношуються, і підшипник передчасно руйнується.

Розрізняють радіальні зазори: початковий, посадочний, вимірюваний після монтажу підшипника, і робочий. Останній відрізняється від посадочного через різні температури зовнішнього і внутрішнього кілець підшипника. Корпус охолоджується краще, ніж вал, тому температура зовнішнього кільця нижча приблизно на 5-100С. Це призводить до зменшення зазору в підшипнику.

Основний ряд зазору в більшості випадків забезпечує нормальну роботу підшипника. При посадках з великим натягом і при великій різниці температур між кільцями застосовують додаткові ряди - 7-й і 8-й – зі збільшеними зазорами. Додатковий 6-й ряд зі зменшеним зазором застосовується для забезпечення підвищеної точності обертання.

Внутрішні діаметри підшипників, мм

Додатковий ряд

Основний ряд

Додаткові ряди

6-й

-

7-й

8-й

Зазор, мм

вище

до

найменший

найбільший

найменший

найбільший

найменший

найбільший

найменший

найбільший

10

18

5

14

8

22

16

30

23

38

18

24

5

15

10

24

18

33

25

41 

24

30

16

10

24

18

33

28

46 

30

40

5

16

12

26

21

39

33

51 

40

50

5

16

12

29

24

42

35

56 

50

65

8

20

13

33

28

48

43

66 

65

80

8

20

14

34

29

55

51

76 

80

100

8

23

16

40

34

62

58

89 

Радіальний зазор підшипників контролюють на спеціальному пристосуванні. Одне з кілець (внутрішнє або зовнішнє) закріплюють на нерухомій основі і підтискають з торця гайкою. Зазор вимірюють індикатором під навантаженням, величина якого обумовлюється в стандарті залежно від типу і розміру підшипника. Спочатку навантаження прикладають на незакріплене кільце в одному напрямі і відзначають початковий показ індикатора, потім - в протилежному. Переміщення стрілки індикатора показує величину зазору.

102

Підшипникові вузли з підшипниками кочення.                                                                               

У малих електричних машинах і мікромашинах, де навантаження невеликі, застосовують кулькові однорядні радіальні підшипники. Зовнішнє кільце одного з підшипників 6 зазвичай затискають в щиті 5 між фланцями 4 і 7. Оскільки внутрішнє кільце має нерухому посадку і притиснуте до буртика валу, цей підшипник визначає положення ротора відносно статора машини в осьовому напрямі. Така підшипникова опора називається фіксованою. Другий підшипник 3 встановлюється в «плаваючій» опорі, що забезпечує його вільне переміщення в щиті в осьовому напрямі. Щоб уникнути заклинювання підшипників, зазори а повинні бути більше суми допусків на осьові розміри корпусних деталей і валу з врахуванням зміни довжини валу і корпусу при нагріванні. У машинах з фіксованою опорою осьовий розгін ротора визначається осьовою грою шарикопідшипника і дорівнює десятим долям міліметра. При уніфікації щитів і фланців зазори в плаваючій опорі витримують за допомогою дистанційних шайб 1 і 2.

3 З метою спрощення конструкції в малих машинах застосовується також установка шарикопідшипників в розпір. Внутрішні фланці в таких машинах зазвичай відсутні. Щоб уникнути заклинювання підшипників, з обох боків залишають зазори а. Осьовий розгін ротора при такій конструкції визначається величиною цих зазорів.
Установка шарикопідшипників: а – з фіксованою опорою, б – врозпір; l – відстань між підшипниками, а – зазор між фланцем і підшипниками 

У середніх машинах опора з боку привода, особливо при ремінних передачах, виявляється навантаженою такою значною силою, що вантажопідйомності кулькового підшипника виявляється недостатньо. У цих випадках встановлюють роликовий підшипник. Зовнішні кільця закріплюють в осьовому напрямі в обох підшипниках. Плаваючою опорою служить роликовий підшипник, в якого тіла кочення можуть переміщатися уздовж машини по кільцю, що не має бортів. При великих навантаженнях на обидві опори встановлюють роликові підшипники з обох боків машини. Для фіксованої опори вибирають роликопідшипник з бортами на зовнішньому і внутрішньому кільцях. В цілях уніфікації застосовують два однакові підшипники з бортами на зовнішньому і внутрішньому кільцях. Необхідний осьовий розгін ротора витримується за рахунок зсуву внутрішнього кільця підшипника відносно зовнішнього кільця в осьовому напрямі.

4 Для нормальної роботи підшипників кочення необхідна певна величина робочого зазору, щоб забезпечити вільне перекочування кульок і роликів. Підвищений зазор порушує точність обертання ротора (відбувається зсув осі валу відносно осі гнізд під підшипники в щитах в межах половини величини зазору), а також може призвести до прослизання тіл кочення і інтенсивного зносу підшипників. Щоб виключити шкідливий вплив підвищених зазорів, в малих електричних машинах застосовується установка кулькових підшипників з попереднім осьовим вантаженням (попереднім натягом). У плаваючій опорі між фланцем 4 і торцем зовнішнього кільця 2 підшипника встановлюється пружина 5, яка переміщує зовнішнє кільце 2 і через кульки весь ротор у бік другого підшипника 1.

Схема установки шарикопідшипників з попереднім осьовим навантаженням 

Правильно вибране зусилля попереднього натягу забезпечує спокійнішу роботу підшипника, притискуючи всі кульки до бігових доріжок, і підвищує довговічність підшипника. Надмірний натяг, створюючи значне навантаження на підшипник, зменшує його довговічність. Тому при ремонті машини величина осьового зусилля, що діє на підшипник, має бути збережена. Пружина може давити на кільце безпосередньо або через проміжну деталь 3. Зазвичай застосовують пружини у вигляді гофрованих шайб, які займають трохи місця по довжині машини. Такі пружини встановлюють між торцем фланця і зовнішнім кільцем підшипника. Для регулювання зусилля пружини передбачають дистанційні шайби.

Підшипник в щиті вмонтовується зазвичай по вільній посадці, яка не перешкоджає провертанню його зовнішнього кільця. Повільне провертання кільця (один оберт за декілька хвилин) допустиме і навіть корисне, оскільки при цьому радіальне навантаження, що передається через тіла кочення, діє по черзі на різні точки доріжки зовнішнього кільця. Проте повільне обертання практично важко здійснене; кільце, встановлене по посадці без натягу, обертається з більшою швидкістю. Це призводить до вироблення гнізда в щиті і передчасного виходу з ладу підшипника. Тому не можна допускати ослаблення посадки підшипників в гнізда щита.

Провертання внутрішнього кільця підшипника на шийці валу виключається посадкою його з натягом. Кільце щільно обтискає вал і сили тертя, що виникають при цьому, між поверхнями надійно його стопорять.

Підшипникові вузли забезпечують спеціальними пристроями - ущільненнями, які захищають підшипник від попадання в нього зовні пилу, бруду і вологи, а також перешкоджають витіканню мастила з підшипникового вузла.

5 У машинах знайшли широке використання ущільнюючі пристрої з кільцевим  зазором е і кільцевими (жировими) канавками. В умовах забрудненого середовища надійніші лабіринтові ущільнення. Фетрові ущільнення застосовуються при невеликих окружних швидкостях на шийці валу, що не перевищують 5 м/с для шліфованих шийок і 8 м/с для полірованих. При підвищених швидкостях зростає температура за рахунок тертя фетрового кільця об вал. Кільце при нагріві твердне, унаслідок чого різко збільшується його знос і знижується ефективність ущільнення. У необхідних випадках встановлюють комбіновані ущільнення. Так, наприклад, фетрові кільця застосовують спільно з лабіринтами. Для запобігання витоку рідкого мастила широко використовуються масловідбивні кільця. Відкинуте кільцем масло накопичується в кільцевій проточці і зливається в підшипниковий вузол через отвір в нижній частині фланця.
Ущільнення підшипникових вузлів: а – з кільцевим зазором, б – з жировими канавками, в – лабіринтне, г – комбіноване, д – з масловідбивним кільцем   
54

Підшипники ковзання.                                                                                                                       

Підшипники ковзання по розташуванню поділяють на дві групи: щитові, вмонтовані в щити, і винесені - стоякові. У сучасних конструкціях в більшості випадків підшипники ковзання застосовують для крупних машин і закріплюють на стояках. Щитові підшипники зустрічаються в старих типах машин малої і середньої потужності.

У підшипниках ковзання шийка валу (цапфа) охоплюється втулкою (вкладишем). У щитових підшипниках вкладиш зазвичай виготовляють цілісним, в стоякових - роз'ємним, таким, що складається з двох половин з роз'ємом по горизонтальній площині, яка проходить через вісь валу. Для нормальної роботи зазор між цапфою і вкладишем повинен мати певну величину, залежну від діаметру цапфи, частоти обертання і навантаження на підшипник.

Зменшення тертя між цапфою і вкладишем досягається шляхом створення таких умов, при яких дотичні поверхні виявляються розділеними шаром мастила, тобто роботою в режимі рідинного тертя. Існують два способи створення рідинного тертя: гідродинамічний і гідростатичний.

При першому способі розділовий шар мастила утворюється при обертанні валу. Необертова цапфа стикається з поверхнею вкладиша. При русі з місця між ними виникає напівсухе тертя. Із зростанням частоти обертання масло за рахунок в'язкості затягується в клиновий зазор між валом і вкладишем. В результаті стиснення в змащувальному шарі виникає підвищений тиск, який припідіймає вал. Створюється гідродинамічна підтримуюча сила, величина якої зростає пропорційно в'язкості масла і частоті обертання і зменшується із збільшенням зазору.

У гідростатичних підшипниках масляний шар між поверхнями, що труться, створюється шляхом підведення масла під тиском від насоса в нижню точку, де цапфа стикається з вкладишем. Гідростатичний спосіб дозволяє зменшити знос робочих поверхонь в процесі пуску і зупинки машини. При певному тиску і кількості масла, що подається, ротор підіймається і підтримується масляною плівкою незалежно від частоти обертання.

В стояковому підшипнику вкладиш 4  встановлюють в спеціальне гніздо у верхній частині чавунного стояка. Для зручності монтажу ротора машини вкладиш виконується роз'ємним по горизонтальній площині. Верхня його половина притискається нижньою кришкою 3 за допомогою болтів 5, які угвинчуються в корпус стояка. Поверхню вкладиша, прилеглу до валу, заливають антифрикційним сплавом - бабітом. Вкладиш має кільцевий поясочок 9 із сферичною поверхнею, центр якої розташований на осі валу, завдяки чому вкладиш при перекосах вільно обертається разом з шийкою валу. Такі підшипники називаються самовстановлюваними. Гвинт 7 стопорить вкладиш від провороту, входячи в паз, розташований у верхній його половині.

Масло заливають в камеру 10. Для спостереження за його рівнем на стояку встановлений масловказівник 2 із скляною трубкою на якій є відмітки верхнього і нижнього рівнів. Злив масла виконується через отвір, закритий різьбовою пробкою 1 з ущільнюючою прокладкою. Підшипник кріпиться до фундаментної плити болтами через отвори 11. Після остаточного складання машини в отвори 12 встановлюють конічні штифти, що фіксують положення стояка на плиті. У плиті заздалегідь просвердлюють отвори, які розвертають на конус спільно з отворами 12.

Масло до поверхонь тертя підшипника подається кільцями 6, що входять в прорізи на верхній половині вкладиша. У зібраній машині кільця вільно лежать на шийці валу, нижні їх частини занурені в масло. При роботі масло подається в прорізи кільцями, що обертаються, і, розтікаючись по поздовжнім маслорозподільним канавкам, потрапляє на внутрішні поверхні вкладиша. Канавки не мають виходу на торцеву поверхню вкладиша, щоб не відбувалося виливання масла з робочої зони. Маслоуловлюючі кільцеві проточки з дренажними отворами 8 призначені для стоку масла в камеру стояка. Для забезпечення вільного обертання кільця проріз роблять приблизно в 1,5 рази ширше за кільце і такої глибини, щоб кільце лягало на шийку вала.
6

Змащувальні кільця при роз'ємних вкладишах роблять складеними для зручності збірки машини. Кільце занурюють в масло приблизно на 0,2-0,25 його діаметру. Зменшення рівня масла в процесі експлуатації до відомих меж не впливає на величину його подачі в підшипник. У машинах постійного струму кільця виготовляють з бронзи або латуні, оскільки стальні кільця можуть намагнітитися.

В деяких випадках застосовується дискова подача мастила за допомогою кілець або дисків, що встановлюються на вал по нерухомій посадці. Диск купається нижнім краєм в маслі і при обертанні подає його у верхню частину підшипника, де воно знімається спеціальними шкребками і по каналах подається до поверхонь тертя.

У високооборотних машинах застосовується циркуляційне мастило. При цьому способі масло подається до поверхонь, що труться, насосом під тиском. У реверсивних машинах подача масла виконується у верхню точку вкладиша, в нереверсивних - в горизонтальну щілину з таким розрахунком, щоб масло захоплювалося при обертанні у верхню половину вкладиша.

Існують також і комбіновані способи змащування. Наприклад, при циркуляційному змащуванні встановлюють додатково маслоподаючі кільця. У крупних сильно навантажених підшипниках застосовується водяне охолодження. Вода циркулює по трубках, залитих в товщу бабіту.

7 Маслоуловлюючі канавки на вкладиші не можуть повністю виключити витікання масла по валу з підшипника. Тому до торцевої поверхні вкладишів 3 прикріплюють додатково масловідбійні кільця 2, на валу виточують канавки за формою кілець і буртики 4. Масляна плівка, що поширюється уздовж валу по цапфі, не може перейти через буртик, оскільки відцентрові сили відкидають її на більший діаметр. Бризки масла затримуються кільцями 2, потім стікають в масляну камеру підшипника. У швидкохідних машинах і машинах з циркуляційним змащуванням підшипників в місці виходу валу із стояка ставиться другий рівень ущільнення - лабіринт 1. Щитові підшипники ковзання зазвичай ущільнюють фетровими кільцями, встановленими в канавки, проточені в приливі щита в місці виходу валу з підшипника.
Ущільнення підшипника ковзання
Подробнее ...

ТЕМА 7.6 - ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ.

41

Урок №65. Електричні машини постійного струму.

Загальні відомості про електричні машини постійного струму. Типи, конструкції і класифікація електричних машин постійного струму, їх будова та  режими роботи.Залежність конструктивного виконання електричних машин від умов навколишнього середовища. Правила включення і відключення  електродвигуна. Обмотки електричних машин. Види і схеми обмоток. Струмознімні і вивідні пристрої, маркування виводів електричних машин. Особливості пуску машин.

42

Принцип дії та будова машини постійного струму.                                                                         

Найпростішим генератором є виток, що обертається в магнітному полі полюсів N і S. У такому витку індукується змін­на у часі ЕРС. Тому при з'єднанні кінців витка з контактними кіль­цями, що обертаються разом з витком, у навантаженні через нерухо­мі щітки протікає змінний струм, тобто така машина буде генератором змінного струму.

Для перетворення змінного струму в постійний застосовують ко­лектор, принцип дії якого полягає ось у чому. Кінці витка 1   приєднуються до двох мідних напівкілець (сегментів), що називаються колекторними пластинами 4. Пластини жорстко за­кріплені на валу машини й ізольовані одна від одної та від вала. На пластинах розміщені нерухомі щітки 2 і 3, електрично з'єднані з приймачем енергії.

1

Під час обертання витка колекторні пластини також обертаються разом з валом машини і кожна з нерухомих щіток 2 і 3 стикається то з однією, то з іншою пластиною. Щітки на колекторі встановлені так, що вони переходять з однієї пластини на другу в той момент, коли ЕРС, що індукується у витку, дорівнює нулеві. У цьому разі під час обертання якоря у витку індукується змінна ЕРС, яка зміню­ється синусоїдно за рівномірного розподілу магнітного поля, але кож­на щітка стикається з тією колекторною пластиною і відповідно з тим провідником, який у даний момент перебуває під полюсом певної полярності.

Отже, ЕРС на щітках 2 і 3 знаку не змінює, і струм по зовнішній ділянці замкненого електричного кола протікає в одному напрямку - від щітки 2 через опір до щітки 3. Проте, незважаючи на незмін­ність напрямку ЕРС у зовнішньому колі, її значення міняється з часом, тобто одержано не сталу, а пульсуючу ЕРС. Струм у зовнішньому колі буде також пульсуючим.

Генератор постійного струму: а - схема будови: б - загальний вигляд

Якщо розмістити на якорі два витки під кутом 90° один до одного і кінці цих витків з'єднати з чотирма колекторними пластинами, то пульсація ЕРС і сили струму у зовнішньому колі значно зменшать­ся. Зі збільшенням кількості колекторних пластин пульсація швидко зменшується і при великій кількості колекторних пластин ЕРС і си­ла струму практично сталі.

На попередньому малюнку, б показано загальний вигляд машини постійного стру­му, її нерухома частина - індукуюча, тобто вона утворює магнітне поле, а обертова частина - індукована  (якір).

2 Нерухома частина машини складається з головних полюсів 1, додаткових полюсів 2 і станини 3. Головний полюс  являє собою електромагніт, який утворює магнітний потік. Він складається з осердя 4, обмотки збудження 6 та полюсно­го наконечника 7. Полюс закріплюється на станині 3 болтом 5.Осер­дя полюса з поперечним перерізом овальної форми відливають зі сталі. На осерді полюса розміщується обмотка збудження з ізольованого мідного проводу. Котушки всіх полюсів з'єднуються послідовно, утворюючи обмотку збудження. Струм, що протікає по обмотці збу­дження, утворює магнітний потік. Полюсний наконечник утримує обмотку збудження на полюсі і забезпечує рівномірний розподіл магнітно­го поля під полюсом. Полюсному наконечнику надають такої форми, за якої повітряний зазор між полюсами та якорем однаковий по всій довжині полюсної дуги. У додаткових полюсів також є осердя та обмотки

Будова статора машини постійного струму: а -схема статора; б -схема головного полюса

Додаткові полюси розміщені між головними полюсами і кількість їх може або дорівнювати кількості головних полюсів, або бути вдві­чі меншою. Додаткові полюси встановлюють у машинах великих потужностей; вони служать для усунення іскріння під щітками. У машинах малих потужностей додаткових полюсів немає.

Станину, яка є остовом машини, виливають зі сталі. На ній за­кріплюють головні й додаткові полюси, а на торцевих боках її - бічні щити з підшипниками, які утримують вал машини. За допомогою ста­нини машину закріплюють на фундаменті.

3 Обертова частина машини - якір складається з осердя 1, обмотки 2 і колектора 3. Осердя являє собою циліндр, складений із листів електротехнічної сталі. Листи ізолюють один від одного лаком або папером для зменшення втрат на вихрові струми. Сталеві листи штампують на верстатах по шаблону; у них є пази, в які укладають провідники якірної обмотки. У тілі якоря передбача­ють повітряні канали для охолодження обмотки й осердя. Обмотку старанно ізолюють від осердя й закріплюють у пазах немагнітними клинами. Лобові з'єднання закріплюють сталевими бандажами. Усі секції обмотки, розміщені на якорі, з'єднують послідовно, утворюючи замкнене коло, і приєднують до колекторних пластин.

Якір машини постійного струму: а — загальний вигляд; 6 — щітка і щіткотримач

Для з'єднання якірної обмотки з зовнішнім колом на колекторі розміщують нерухомі щітки, які можуть бути графітними, вугільно-графітними або бронзо-графітними. У машинах високої напруги за­стосовують графітні щітки з великим перехідним опором між щіткою й колектором, у машинах низької напруги - бронзо-графітні щітки. Щітки розміщують у особливих щіткотримачах. Щітка 4, розміщена в обоймі щіткотримача, притискується пружиною 5 до колектора. На кожному щіткотримачі може знаходитися кілька щі­ток, приєднаних паралельно.

Щіткотримачі закріплюють на щіткових болтах-пальцях, які в свою чергу закріплені на траверсі. Для закріплення на щітковому пальці у щіткотримача є отвір. Щіткові пальці ізолюють від траверси ізоляційними шайбами та втулками. Кількість щіткотримачів дорів­нює кількості полюсів. Траверсу встановлюють на підшипниковому щиті в машинах малої й середньої потужності або прикріплюють до станини — у машинах великої потужності. Траверсу можна повер­тати і цим міняти положення щіток відносно полюсів. Траверсу встановлюють у такому положенні, за якого розміщення щіток у просторі збігається з розміщенням осей головних полюсів.

В машинах постійного струму виведені назовні кінці обмоток маркують буквами: Я - обмотка якоря, К - компенсаційна обмотка, Д - обмотка додаткових полюсів, С - послідовна обмотка збудження, Ш - паралельна обмотка збудження, Н - незалежна обмотка збудження, П - пускова обмотка, В - зрівняльний провід і зрівняльна обмотка. До літерних позначень додаються цифри: 1 - початок обмотки, 2 - кінець обмотки; наприклад, Я1 - початок обмотки якоря, Я2 - її кінець.

kollektor na rotore elektrodvigatelya

Колектор являє собою циліндр, що складається з окремих пластин. Колекторні пластини виготовляють із твердотягненої міді й ізолюють між собою та від корпуса прокладками з міканіту. Для закріплення на втулці колекторним пластинам надають форми «ла­стівчиного хвоста», який затискується між виступом на втулці і шай­бою, які мають форму, що відповідає формі пластини. Шайбу прикріп­люють до втулки болтами.

Колектор - це найскладніша у конструктивному відношенні і найвідповідальніша в роботі частина машини. Поверхня колектора має бути строго циліндричною, щоб уникнути биття та іскріння щіток.

43

Робота машини постійного струму в режимах генератора і двигуна.                                           

Генератори постійного струму можуть бути виконані з магнітним та електромагнітним збудженням. Для утворення магнітного потоку в генераторах першого типу використовують постійні магніти, а в генераторах другого типу - електромагніти.

Постійні магніти застосовують лише в машинах дуже малих потужностей. Отже, електромагнітне збудження є найширше використовуваним способом утворення магнітного потоку. За цього способу збудження магнітний потік утворюється струмом, що протікає в обмотці збудження.

Залежно від способу живлення обмотки збудження генератори постійного струму можуть бути з незалежним збудженням та з самозбудженням. За незалежного збудження (мал. 65.4, а) обмотку збудження приєднують в мережу допоміжного джерела енергії постійного струму.

4

Схеми збудження генераторів постійного струму: а - незалежного збудження, б - паралельного збудження, в - послідовного збудження, г - змішаного збудження

Для регулювання сили струму збудження Із в коло обмотки вве­дено опір Rp. За такого збудження сила струму Із не залежить від сили струму в якорі І.

Недоліком генераторів незалежного збудження є потреба в додат­ковому джерелі енергії. Тому генератори незалежного збудження мають дуже обмежене застосування лише в машинах високих напруг, у яких живлення обмотки збудження від кола якоря неприпустиме з конструктивних міркувань.

Генератори з самозбудженням залежно від способу приєднання обмотки збудження можуть бути паралельного(б), по­слідовного (в) та змішаного (г) збудження.

У генераторів паралельного збудження сила струму збудження низька (кілька процентів номінальної сили струму в якорі) і обмот­ка збудження має велику кількість витків. За послідовного збуджен­ня сила струму збудження дорівнює силі струму в якорі і обмотка збудження має малу кількість витків. У разі змішаного збудження на полюсах генератора розміщують дві обмотки збудження - пара­лельну і послідовну.

Процес самозбудження генераторів постійного струму протікає однаково за будь-якої схеми збудження. Наприклад, у генераторах паралельного збудження, які набули найширшого застосування, процес самозбудження протікає таким чином. Первинний двигун обер­тає якір генератора, магнітне коло (ярмо й осердя полюсів) якого має невеликий залишковий магнітний потік Ф. Цей магнітний потік в об­мотці якоря, що обертається, індукує ЕРС Е0, яка становить кілька процентів номінальної напруги машини. Під дією ЕРС Е0 в замкненому колі, що складається з якоря й обмотки збудження, протікає струм силою Із. Магніторушійна сила обмотки збудження ωІз (ω - кіль­кість витків) спрямована узгоджено з потоком залишкового магне­тизму, збільшуючи магнітний потік машини Ф, що обумовлює зрос­тання ЕРС в обмотці якоря Е та сили струму в обмотці збудження Із. Збільшення сили струму в обмотці збудження призводить до подаль­шого зростання Ф, що в свою чергу збільшує Е та Із.

Через насичення сталі магнітного кола машини самозбудження відбувається не безмежно, а до якоїсь певної напруги, залежної від частоти обертання якоря машини та від опору в колі обмотки збу­дження. У разі насичення сталі магнітного кола збільшення магнітно­го потоку сповільнюється і процес самозбудження закінчується. Збільшення опору в колі обмотки збудження зменшує силу струму в ній та магнітний потік, збуджуваний цим струмом. Тому зни­жуються ЕРС і напруга, до якої збуджується генератор.

Зміна частоти обертання якоря генератора обумовлює зміну ЕРС, яка прямо пропорційна частоті, внаслідок чого змінюється й напруга, до якої збуджується генератор.

Самозбудження генератора відбуватиметься лише за умов, наве­дених нижче.

1. У генераторі має бути потік залишкового магнетизму. У разі відсутності цього потоку не утворюватиметься ЕРС Е0, під дією якої в обмотці збудження починає протікати струм, тому збудження гене­ратора буде неможливе. Якщо машина розмагнічена і немає залиш­кового намагнічування, то через обмотку збудження треба пропусти­ти постійний струм від стороннього джерела електричної енергії. Після від’єднання обмотки збудження в машині знову буде залишковий магнітний потік.

2. Обмотка збудження має бути приєднана узгоджено з потоком залишкового магнетизму, тобто так, щоб намагнічувальна сила цієї обмотки збільшувала потік залишкового магнетизму. У разі зустріч­ного приєднання обмотки збудження її магніторушійна сила зменшу­ватиме залишковий магнітний потік і за тривалої роботи може пов­ністю розмагнітити машину. Якщо обмотка збудження приєднана зу­стрічно, то потрібно змінити напрямок струму в ній, тобто поміняти місцями провідники, що підходять до затискачів цієї обмотки.

3. Опір кола обмотки збудження має бути не дуже великим; у разі дуже великого опору самозбудження генератора неможливе.

4. Опір зовнішнього навантаження має бути великим, оскільки за низького опору сила струму збудження буде також малою і самозбудження не відбудеться.

Під час ввімкнення двигуна постійного струму в мережу під дією прикладеної напруги протікає струм у якірній обмотці та в обмотці збудження. Струм збудження утворює магнітний потік полюсів. Внаслідок взаємодії струму в провідниках якірної обмотки з магнітним полем полюсів виникає обертаючий момент і якір машини починає обертатися.

Особливістю електричних двигунів постійного струму є те, що вони можуть плавно змінювати частоту обертання зі зміною сили струму, яка на них подається.

5 6

Схеми роботи машини постійного струму в режимах: а - генератора; б - двигуна.

Подробнее ...

ТЕМА 7.5 - ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ ЗМІННОГО СТРУМУ. СИНХРОННІ МАШИНИ.

101

Урок №64. Електричні машини змінного струму. Синхронні машини.                                         

Загальні відомості про електричні машини змінного струму (синхронні машини). Типи, конструкції і класифікація електричних машин змінного струму, їх будова та  режими роботи.Залежність конструктивного виконання електричних машин від умов навколишнього середовища. Правила включення і відключення  електродвигуна. Обмотки електричних машин. Види і схеми обмоток. Струмознімні і вивідні пристрої, маркування виводів електричних машин. Особливості пуску машин.
99

Принцип дії та будова синхронного генератора.                           

У синхронних машин частота обертання ротора дорівнює частоті обертання магнітного поля статора, отже, залежить від частоти струму в мережі та кількості пар полюсів: n = 60f/p; f = pn/60.

Як і будь-яка електрична машина, синхронна машина оборотна, тобто може працювати і генератором, і двигуном.

Електрична енергія виробляється синхронним генератором, пер­винним двигуном якого є або гідравлічна, або парова турбіна, або двигун внутрішнього згоряння.

Звичайно обмотки збудження отримують енергію від збудника, яким є генератор постійного струму. Збудник може знаходитися на одному валу з робочою машиною або з’єднаним через ремінь та шківи; його потужність становить приблизно 1...5 % потужності синхронної машини, яка збуджується ним. У разі неве­ликої потужності часто використовуються схеми живлення обмоток збудження синхронних машин від мережі змінного струму через на­півпровідникові випрямлячі.

1 Найпростішим генератором може бути виток із провідників 1 і 2, який обертається в магнітному полі. Магнітне поле збуджується струмом обмотки збудження, розміщеної на полюсах статора N - S. Під час обертання витка провідники 1 і 2 перетина­ють магнітне поле полюсів N - S, внаслідок чого у витку індукуєть­ся ЕРС. Кінці витка з’єднані з кільцями 3, що обертаються разом з витком. Якщо на кільцях розмістити нерухомі щітки і з’єднати їх з приймачем електричної енергії, то по замкненому колу, що склада­ється з витка, кілець, щіток та приймача енергії, потече електричний струм під дією ЕРС. 

Одержана у такому генераторі ЕРС безперервно змінюватиметься залежно від положення витка в магнітному полі. Коли провідники 1 і 2 перебувають під осями полюсів, то під час обертання витка вони перетинають за одиницю часу найбільшу кіль­кість ліній магнітного поля. Отже, в даний момент індукована у вит­ку ЕРС матиме найбільше значення. У подальшому з повертанням витка зміниться кількість ліній магнітного поля, що перетинають­ся за одиницю часу провідниками 1 і 2. З повертанням витка на 900 у просторі провідники переміщуватимуться у вертикальному напрям­ку, який збігається з напрямком магнітних ліній поля. Отже, провід­ники 1 і 2 не перетинають магнітних ліній, і ЕРС у витку дорівнює нулеві. З повертанням витка на кут, більший за 90°, зміниться напря­мок переміщення цих провідників у магнітному полі, а також напрямок ЕРС, що індукується у витку.

Якщо магнітне поле розподілятиметься між полюсами N - S рівно­мірно, то ЕРС змінюватиметься в часі синусоїдно. За один оберт витка у просторі ЕРС, що індукується в ньому, змінюється на один період.

Якщо виток обертається за допомогою будь-якого первинного двигуна зі сталою частотою обертання n за хвилину, то в цьому вит­ку індукується змінна ЕРС з частотою f = n/60.

Виникнення ЕРС у провідниках можливе в разі переміщення цих провідників у нерухомому магнітному полі, а також у разі переміщен­ня магнітного поля відносно нерухомих провідників. У першому випадку полюси, тобто частина машини, що індукує ЕРС і збуджує магнітне поле, розміщуються на нерухомій частині машини (на ста­торі), а індукована частина (якір), тобто провідники, в яких утворю­ється ЕРС, - на обертовій частині машини (на роторі). У другому ви­падку полюси розміщуються на роторі, а якір - на статорі.

Обмотки збудження (індукторів) синхронних машин позначають: И1 - початок, И2 - кінець. Обмотки статора або ротора, в залежності, що є якорем, позначають так само як і в асинхронних двигунах.

Вище ми розглянули принцип дії синхронного генератора з неру­хомими полюсами та обертовим якорем. У такому генераторі енер­гія, що виробляється ним, передається приймачеві енергії через ков­зні контакти - контактні кільця і щітки. Ковзний контакт у колі великої потужності спричиняє значні втрати енергії, а за високих напруг наявність такого контакту вкрай небажана. Тому генерато­ри з обертовим якорем і нерухомими полюсами виготовляють тільки для невисоких напруг (до 380/220 В) та невеликих потужностей (до 15 кВ • А).

Найширшого застосування набули синхронні генератори, в яких полюси розміщені на роторі, а якір — на статорі. Струм збудження протікає по обмотці збудження, яка являє собою послідовно з'єднані котушки, розміщені на полюсах ротора. Кінці обмотки збудження з'єднані з контактними кільцями, які закріплюються на валу машини. На кільцях розміщуються нерухомі щітки, через які в обмотку збу­дження підводиться постійний струм від стороннього джерела енергії — генератора постійного струму, який називається  збудником.

2

Будова синхронного генератора: 1 — синхронний генератор;2 — збудник.

3 4

Ротор синхронної машини: а - з явно вираженими полюсами; б - з неявно вираженими полюсами

Будова статора синхронного генератора аналогічна будо­ві статора асинхронної машини. Осердя статора набирають зі сталевих пластин завтов­шки 0,35 або 0,5 мм. Пластини штампують із западинами (пазами) ізолюють лаком або окалиною для зменшення втрат на вихрові стру­ми, складають в окремі пакети і закріплюють у станині двигуна. До станини прикріплюють також бічні щити з розміщеними на них під­шипниками, на які спирається роторний вал. Станину встановлюють на фундаменті. У поздовжні пази статора вкладають провідники його обмотки, які відповідно з'єднують між собою так, що утворюється трифазна система.

Ротор синхронних генераторів вико­нують або з явно вираженими (виступними) полюсами, або з неявно вираженими полюсами, тобто без виступних полюсів.

У машинах з відносно малою частотою обертання (за великої кіль­кості полюсів) у ротора явно виражені полюси, рівномірно розміщені по його обводу. Полюс складається з осердя, полюсного накінечниката обмотки збудження.

Первинні двигуни синхронних генераторів з явно вираженими полюсами являють собою гідравлічні турбіни, які є тихохідними ма­шинами. За великої частоти обертання така будова ротора не може забезпечити потрібної механічної міцності і тому високошвидкісні машини обладнані роторами з неявно вираженими полюсами.

Осердя роторів з неявно вираженими полюсами виго­товляють із суцільних поковок, на поверхні яких фрезеруються пази. Після укладання обмоток збудження пази ротора забивають клинами, а лобові з'єднання обмотки збудження закріплюють ста­левими бандажами, розміщеними на торцевих частинах ротора. За такої конструкції ротора допускаються   високі частоти обертання.

Для генераторів з неявно вираженими полюсами первинними дви­гунами є парові турбіни, які належать до швидкохідних машин.

100

Синхронні двигуни.                                                                                                                             

Синхронний двигун не має принципових конструктивних відмін­ностей від синхронного генератора. Які в генераторі, на статорі син­хронного двигуна розміщено трифазну обмотку, у разі ввімкнення якої в мережу трифазного змінного струму утворюватиметься оберто­ве магнітне поле Фр з частотою обертання за хвилину n1=60f/p. На роторі двигуна знаходиться обмотка збудження, яка вмикається в мережу джерела постійного струму. Струм збудження утворює магнітний потік полюсів Фm. Обертове магнітне поле, утворене струмами статорної обмотки, веде за собою роторні полюси. При цьому ротор може обертатися тільки синхронно з полем, тобто з ча­стотою, яка дорівнює частоті обертання статорного поля. Отже, ча­стота обертання синхронного двигуна стала, якщо незмінна частота струму живильної мережі.

Основною перевагою синхронних двигунів є можливість їх робо­ти зі споживанням випереджаючого струму, тобто двигун може яв­ляти собою ємнісне навантаження для мережі. Такий двигун підви­щує cosφ всього підприємства, компенсуючи реактивну потужність інших приймачів енергії.

Як і в генераторів, у синхронних двигунів зміна реактивної по­тужності, тобто зміна cosφ, досягається регулюванням сили струму збудження. За сили струму збудження, яка відповідає нормальному збудженню, cosφ=1. Зменшення сили струму збудження обумов­лює появу відстаючого (індуктивного) струму в статорі, а збільшення сили струму збудження (перезбуджений двигун) — випереджаючого (ємнісного) струму в статорі.

Перевагою синхронних двигунів є також менша, ніж у асинхрон­них чутливість до зміни напруги живильної мережі. У синхронних двигунів обертаючий момент прямо пропорційний напрузі мережі у першому степені, а в асинхронних — квадратові напруги.

Обертаючий момент синхронного двигуна утворюється внаслідок взаємодії магнітного поля статора з магнітним полем полюсів. Від напруги живильної мережі залежить лише магнітний потік статор­ного поля.

Синхронні двигуни виготовляють переважно з явно вираженими полюсами і працюють вони в нормальному режимі з випереджаючим струмом при cosφ=0,8. Збудження вони набувають або від збудни­ка, або від мережі змінного струму через напівпровідникові випрям­лячі.

Пуск синхронного двигуна безпосереднім увімкненням його в ме­режу неможливий, оскільки ввімкнення статорної обмотки в мережу обумовлює утворення обертового магнітного поля, а ротор у момент ввімкнення нерухомий, отже немає взаємодії магнітних полів статора і ротора, тобто двигун не розвиває обертаючого моменту. Тому для пуску двигуна треба попередньо довести частоту обертання ротора до синхронної частоти або такої, що наближається до неї.

Зараз застосовується переважно так званий асинхронний пуск синхронних двигунів, суть якого полягає ось у чому. У полюсних наконечниках ротора синхронного двигуна укладено пускову обмот­ку, виконану у вигляді білячого колеса, подібно до короткозамкненої обмотки ротора асинхронної машини. Статорна обмотка двигуна вми­кається у трифазну мережу, і пуск його відбувається так само, як і пуск асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором. Після того як двигун розів’є частоту, що наближається до синхронної (при­близно 95 %), обмотка збудження вмикається в мережу постійного струму і двигун входить у синхронізм, тобто частота обертання рото­ра збільшується до синхронної.

Під час пуску двигуна обмотка збудження замикається на опір, який у 10... 12 разів більший від опору самої обмотки. Не можна обмотку збудження під час пуску залишати розімкненою або замикати накоротко. Якщо під час пуску обмотка збудження виявиться розім­кненою, то в ній індукуватиметься дуже велика ЕРС, яка небезпечна як для ізоляції обмотки, так і для обслуговуючого персоналу. Це пояснюється тим, що під час пуску двигуна статорне поле з великою частотою перетинає провідники обмотки збудження.

Якщо обмотку збудження замкнути накоротко під час пуску дви­гуна під навантаженням, то він може розвити швидкість, що набли­жається до половини синхронної, й увійти в синхронізм не зможе.

Робота синхронної машини зі споживанням в мережі випере­джаючого струму дає змогу використати її як компенсатор. Компен­сатором є синхронний двигун, що працює без навантаження і призна­чений для підвищення cosφ підприємства. Отже, компенсатор є генератором реактивної потужності. Конструктивно компенсатор від­різняється від синхронного двигуна незначною мірою: він не несе ме­ханічного навантаження, тому його вал і ротор легші, а повітряний зазор менший, ніж у двигуна.

Основний недолік синхронних двигунів — потреба в джерелах змінного й постійного струму. Потреба в джерелі постійного струму для живлення обмотки збудження синхронного двигуна робить його вкрай неекономічним у разі невеликих потужностей. Тому синхронні двигуни малої потужності зі збудженням постійним струмом не за­стосовуються. У цих випадках широко використовують реактивні син­хронні двигуни. У ротора такого двигуна явно виражені полюси. Для дуже малих потужностей ротор роблять з алюмінію у вигляді циліндра, у який підчас виливання закладають стрижні з м’якої сталі, які виконують функцію явно виражених полюсів. Циліндрична форма ротора спрощує його обробку й балансування, а також знижує втрати на тертя об повітря в процесі роботи машини, що важливо для двигунів дуже малих потужностей.

1484217646 4 У реактивних синхронних двигунів обертаючий момент утворю­ється внаслідок орієнтування ротора в магнітному полі так, щоб маг­нітний опір для цього поля був найменшим. Тому ротор завжди за­йматиме таке положення у просторі, за якого магнітні лінії оберто­вого поля статора замкнуться через сталь ротора і він обертатиметься разом з магнітним полем статора.
Подробнее ...