Техническое обслуживание и ремонт асинхронного электродвигателя с короткозакнутым ротором

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Техническое описание асинхронных электродвигателей

1.1 Назначение

1.2 Технические характеристики

1.3 Устройство и принцип действия

2. Организация эксплуатации и ремонтов асинхронных электродвигателей

2.1 Техническое обслуживание

2.2 Ремонт (объем работ текущего и капитального ремонтов; возможные неисправности, их причины и порядок устранения)

2.3 Разработка технологической документации: маршрутно-технологическая карта ремонта «Разборка электродвигателя»

3. Техника безопасности при обслуживании электрических машин

Введение

асинхронный электродвигатель эксплуатация ремонт

Асинхронные двигатели находят широкое применение в хозяйстве. По разным данным, около 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронными электродвигателями. Широкое применение асинхронных двигателей связано с простотой их конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению с другими видами электрических машин, таких как двигатели постоянного тока, синхронными двигателями и т.д. Изобретателем трехфазной системы является русский инженер М.О. Доливо-Добровольский. В 1888 г. им был создан первый в мире трехфазный генератор. В 1891 г. на Всемирной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне М.О. Доливо-Добровольский с триумфом продемонстрировал передачу трехфазного переменного тока напряжением 15 кВ и мощностью 220,8 кВт от Лауфенского водопада на расстоянии 175 км с коэфициентом полезного действия 77,4 %. Все оборудование (трехфазный генератор, повышающие и понижающие трехфазные трансформаторы и трехфазный двигатель), представленное на выставке, было создано М.О. Доливо-Добровольским.

1. Техническое описание асинхронных электродвигателей

1.1 Назначение

Асинхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, у которой только одна обмотка (первичная) получает питание от электрической сети с постоянной частотой щ₁, а вторая обмотка (вторичная) замыкается накоротко или на электрические сопротивления. Токи во вторичной обмотке появляются в результате электромагнитной индукции. Их частота щ₂ является функцией угловой скорости ротора Щ, которая, в свою очередь, зависит от вращающего момента, приложенного к валу. Наибольшее распространение получили асинхронные машины с трехфазной симметричной разноименнополюсной обмоткой на статоре, питаемой от сети переменного тока, и с трехфазной или многофазной симметричной разноименнополюсной обмоткой на роторе. Машины такого исполнения называют просто «асинхронными машинами», в то время как асинхронные машины иных исполнений относятся к «специальным асинхронным машинам». Асинхронные машины используются в основном как двигатели; в качестве генераторов они применяются крайне редко. Асинхронный двигатель является наиболее распространенным типом двигателя переменного тока. Разноименнополюсная обмотка ротора асинхронного двигателя может быть короткозамкнутой (беличья клетка) или фазной (присоединяется к контактным кольцам). Наибольшее распространение имеют дешевые в производстве и надежные в эксплуатации двигатели с короткозамкнутой обмоткой на роторе, или короткозамкнутые двигатели (рис. 1). Эти двигатели обладают жесткой механической характеристикой (при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной их частота вращения уменьшается всего на 2ч5%). Двигатели с короткозамкнутой обмоткой на роторе обладают также довольно высоким начальным пусковым вращающим моментом. Их основные недостатки: трудность осуществления плавного регулирования частоты вращения в широких пределах; потребление больших токов из сети при пуске (в 5ч7 раз превышающих номинальный ток). Выпускаемые заводами асинхронные двигатели предназначаются для работы в определенных условиях с определенными техническими данными, называемыми номинальными. К числу номинальных данных асинхронных двигателей, которые указываются в заводской табличке машины, укрепленной на ее корпусе, относятся:

механическая мощность, развиваемая двигателем, Р_НОМ = Р_2НОМ ;

частота сети f₁;

линейное напряжение статора U_1НОМ ;

линейный ток статора I_1Л.НОМ ;

частота вращения ротора n_НОМ;

коэффициент мощности cosц_lHOM ;

коэффициент полезного действия з_НОМ. Номинальные данные асинхронных двигателей варьируются в широких пределах. Номинальная мощность - от долей ватта до десятков тысяч киловатт. Номинальная синхронная частота вращения: при частоте сети 50Гц от 3000 до 500об/мин и менее в особых случаях; при повышенных частотах - до 100000 об/мин и более (номинальная частота вращения ротора обычно на 2ч5% меньше синхронной; в микродвигателях - на 5ч20%). Номинальное напряжение - от 24В до 10кВ (большие значения при больших мощностях). Номинальный КПД асинхронных двигателей возрастает с ростом их мощности и частоты вращения; при мощности более 0,5кВт он составляет 0,65ч0,95; в двигателях малой мощности 0,2ч0,65. Номинальный коэффициент мощности асинхронных двигателей, равный отношению активной мощности к полной мощности, потребляемой из сети, также возрастает с ростом мощности и частоты вращения двигателей; при мощности более 1кВт он составляет 0,7ч0,9; в двигателях малой мощности 0,3ч0,7.

1.2 Технические характеристики

· Мощность от 0,18 до 11 кВт;

· Напряжение питания - любое до 1000 В;

· Двигатели пригодны для эксплуатации в условиях климатических исполнений: У2, У1, УХЛ2, УХЛ1, Т2, Т1 по ГОСТ 15150.

· Номинальные значения климатических факторов внешней среды по ГОСТ 15543.1 (п.2; 5 ё14) и ГОСТ 15150 (п.1ё4), при этом

· высота над уровнем моря не более 1200 м;

· запылённость воздуха не более 1,3 г/м3;

· окружающая среда не взрывоопасна, не содержит токопроводящей пыли, не содержит паров веществ, вредно влияющих на изоляцию.

· Степень защиты двигателей - IP 55 и IP54 по ГОСТ 17494.

· Двигатели могут быть оборудованы встроенной температурной защитой.

· Группа механического воздействия по стойкости к воздействию механических внешних воздействующих факторов - М3 по ГОСТ 17516.1 (п.1ё3; 6; 15).

· Способ охлаждения двигателей IC0141 по ГОСТ 20459 (п.6).

· Изоляция маслостойкая класса нагревостойкости F (155оС) или Н (180оС) по ГОСТ 8865 (п.1ё5).

· Режим работы - продолжительный S1 и повторно-кратковременный S3 по ГОСТ 183. Повторно-кратковременный режим работы с ПВ от 0 % до 50 %. Допускается работа с ПВ от 50 % до 100 % в течение двух часов, но не чаще одного раза за 3 часа эксплуатации. Среднее количество пусков электродвигателя не более 30 в час. Количеством пусков в течение суток не более 200. Суммарное количество пусков в течение года не более 30000.

· Двигатели при рабочей температуре выдерживают в течение 2 мин без повреждений и видимых остаточных деформаций повышение частоты вращения до 120% номинальной.

· Двигатели выдерживают стоянку под током короткого замыкания после установившегося номинального режима работы при номинальном напряжении не менее 10 с.

· Изоляция обмотки статора относительно корпуса и между обмотками выдерживает в течение 1 минуты испытательное напряжение 2500 В частоты 50 Гц.

· Изоляция обмотки статора между смежными ее витками выдерживает в режиме холостого хода в течение 5 минут испытательное напряжение выше номинального значения на 50% с увеличенной частотой напряжения питания на 20%.

· Двигатели выдерживают 50% перегрузку по току в течение 2 минут.

· Двигатели, начиная с высоты вращения 80, имеют приспособления для подъема и транспортирования.

· Двигатели имеют коробку выводов с двумя сальниковыми вводами, допускающую возможность поворота на 180є с целью подвода кабелей с двух сторон.

· По способу защиты человека от поражения электрическим током двигатели имеют класс 1 по ГОСТ 12.2.007.0. В части пожаробезопасности двигатели соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.004. Вероятность возникновения пожара не превышает 10-6 в год.

1.3 Устройство и принцип действия

Двигатель состоит из неподвижной (статора) и вращающейся (ротора) частей. Основными деталями статора являются корпус и сердечник с обмоткой. Корпус отливают из алюминия (для маломощных двигателей) или из чугуна. Ребра на наружной части корпуса увеличивают площадь поверхности охлаждения. Сердечник статора собран из листов электротехнической стали, покрытых лаком. Ротор состоит из шихтованного сердечника с обмоткой и вала. Вал ротора вращается в подшипниках качения, расположенных в подшипниковых щитах. Двигатель охлаждают обдувом наружной поверхности корпуса. Поток воздуха создается центробежным вентилятором, прикрытым кожухом. Концы обмоток статора присоединены к зажимам коробки выводов; для крепления двигателя используют лапы, для заземления - болт. На внутренней стороне полого цилиндра сердечника статора имеются пазы, в которые закладывают статорную обмотку. Обмотку статора машины переменного тока обычно выполняют в виде катушечных групп, которые укладывают в пазы сердечника, которые бывают открытыми, полуоткрытыми и закрытыми. Группа состоит из катушек, (секций), катушка - из одного либо нескольких витков. Катушки соединяют последовательно, а катушечные группы - последовательно или параллельно. У трехфазного двигателя обмотка трехфазная и число катушек ее в этом случае равно трем (3, 6, 9, и т.д.) Аналогичные пазы имеются и на роторе - роль обмотки выполняют алюминиевые стержни, которые заливаются в обмотку, заклиниваются, и соединяются по торцам. ирокое распространение трехфазных асинхронных двигателей объясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, хорошими эксплуатационными свойствами, невысокой стоимостью и простотой в обслуживании. Принцип действия основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля и расположенного в этом поле проводника. Вращающееся магнитное поле создается статором асинхронного двигателя, которая является неподвижной частью двигателя. Статор асинхронного электродвигателя представляет собой стальной сердечник, с пазами в которых расположена обмотки, намотанная медным изолированным проводом. Это поле пересекая обмотку ротора наводит в ней ЭДС. Под действием этой ЭДС по обмотке будет протекать ток. Этот ток будет взаимодействовать с магнитным потоком. Взаимодействие вращающего магнитного поля статора с током в роторе создает вращающий момент, за счет которого ротор будет вращаться в ту же сторону, что и поле, но с небольшим отставанием. Обмотки статора намотаны таким образом, что образуют три катушки, смещенные друг, относительно друга на 120°. Между собой их соединяют либо в «звезду», либо в «треугольник» и пропускают трехфазный переменный ток. При частоте тока 50 Гц, магнитное поле будет вращаться со скоростью 3000 об./мин. Магнитное поле, образованное тремя катушками, называется двухполюсным. Особенностью асинхронного двигателя является то, что появление ЭДС в роторной обмотке ротора возможно только при различии частоты вращения магнитного поля ротора, обозначаемое букой n и магнитного поля статора n0.

Разница n0 и n создает электромагнитный момента асинхронного двигателя.

Характеризует эту разность скольжение S, определяемое по формуле:

S=( n0-n )/ n0

где n0=60f/P - синхронная частота вращения магнитного поля статора об/мин,

f- частота питающей сети 50 Гц,

p-число пар полюсов статора.

В такой конструкции двигателя, магнитное поле статора опережает скорость вращения ротора. Т.е. поле ротора вращается асинхронно со скоростью вращения поля статора. Отсюда и пошло название двигателя асинхронный двигатель переменного тока. Если нагрузка на валу двигателя отсутствует, частота вращения поля ротора n, стремиться достичь частоты вращения поля ротора, но никогда не достигает ее, так как если n0-n=0, то и электромагнитный момент двигателя М будет равен 0. В паспорте и на шильдике асинхронного электродвигателя производитель указывает номинальную частота вращения двигателя, замеряемую при номинальной мощности. При увеличении нагрузки на валу двигателя, частота вращения двигателя уменьшается, а ток статора увеличивается. Асинхронные двигатели могут изготовляться с 1,2,3 ,4,5,6 парами полюсов. Соответственно синхронная скорость вращения асинхронного двигателя соответственно будет составлять 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин. На смену классической конструкции асинхронного двигателя приходят энергоэффективные конструкции асинхронных двигателей обладающие более высоким КПД и технико-экономическими показателями. Применение частотно-регулируемого привода в тандеме с энергоэффективными двигателями, позволит существенно улучшить энергетические показатели и снизить затраты на электроэнергию.

2. Организация эксплуатации и ремонтов асинхронных электродвигателей

2.1 Техническое обслуживание

Последовательность выполнения работ по техническому обслуживанию: тщательно осмотреть электродвигатель; измерить сопротивление изоляции обмотки статора относительно корпуса. У электродвигателей с фазным ротором измерить сопротивление изоляции обмотки ротора относительно вала. Измерить значения потребляемых электродвигателем из сети токов и убедиться в отсутствии периодических колебаний стрелки прибора, измеряющего силу тока. Проверить степень нагрева корпуса и подшипниковых щитов в зоне подшипников; очистить поверхность электродвигателя стальной или щетинной щеткой. У электродвигателей закрытого исполнения отвернуть болты или винты крепления кожуха вентилятора. Снять кожух, очистить подшипниковый щит, кожух вентилятора и вентилятор от пыли щетинной щеткой. Удалить следы масла на поверхности электродвигателя обтирочным материалом, смоченным в керосине, и протереть очищенную поверхность насухо. Убедиться в отсутствии трещин в станине и в подшипниковых щитах; Проверить затяжку болтов или гаек крепления электродвигателя к фундаменту или рабочей машине. Проверить затяжку болтов или гаек крепления подшипниковых щитов. У электродвигателей закрытого исполнения проверить затяжку болтового соединения крепления вентилятора. У электродвигателей серии 4А с высотой оси вращения 56;63; 160-355 мм пошатыванием рукой проверить плотность посадки вентилятора на валу электродвигателя. Ослабленные болты, винты и гайки подтянуть. Болты и гайки с сорванной резьбой заменить. У электродвигателей закрытого исполнения установить кожух вентилятора и закрепить его болтами или винтами, заменить изношенные или деформированные резиновые втулки. При наличии стопорного винта проверить его затяжку. Ослабленный стопорный винт подтянуть. Шкив, полумуфта или звездочка должны быть плотно насажены на валу и не иметь осевых перемещений; проверить состояние контакта заземления корпуса электродвигателя. Контакт со следами коррозии разобрать, зачистить контактные поверхности до металлического блеска, смазать техническим вазелином, собрать и затянуть. Проверить затяжку контакта заземления. Ослабленный контакт подтянуть; проверить техническое состояние шкива, звездочки, состояние резиновых втулок, пальцев муфты; отвернуть болты или гайки крепления крышки коробки выводов электродвигателя и снять крышку. Убедиться в целости изоляционного покрытия выводных концов обмоток электродвигателя и проводов, подводящих питание. При наличии отслоений, подгораний, обугливании или механических повреждении изоляции изолировать поврежденные участки; у электродвигателей, имеющих доску зажимов, проверить состояние доски и электрических контактов. Доску зажимов, имеющую сколы, трещины или обугленную поверхность, заменить. Окислившиеся, подгоревшие или потемневшие контакты разобрать, зачистить контактные поверхности до металлического блеска, смазать техническим вазелином, собрать и затянуть. Проверить затяжку контактных винтов или гаек. Ослабленные контакты подтянуть. У электродвигателей без доски зажимов осмотром проверить состояние изоляции мест соединения проводов; раскрыть замки и снять защитный кожух щеточного механизма. Очистить щеточный механизм и контактные кольца сухим обтирочным материалом. Проверить состояние контактных колец, щеток, траверсы, изолирующих звеньев траверсы. У электродвигателей АК всех габаритов и АОК2 4-го и 5-го габаритов вынуть щетки из обойм щеткодержателя. Проверить состояние контактных колец. Поверхность контактных колец должна быть покрыта политурой (коричневого цвета с синеватым оттенком). Если контактная поверхность колец загрязнена или потемнела, протереть ее обтирочным материалом, смоченным в ацетоне. Если на поверхности контактных колец появился нагар, прошлифовать ее мелкой шкуркой, натянутой на деревянную колодку, имеющую вогнутую цилиндрическую поверхность по форме контактных колец. Проверить состояние щеток и измерить их высоту. Сколы и трещины на рабочей поверхности не допускаются. Высота щеток должна быть не менее 25 мм у двигателей 4-го и 5-го габаритов. Износившиеся или выкрошившиеся щетки заменить новыми, выполнив следующие операции:

а) отсоединить токопроводящий провод щетки от клеммы;

б) вставить новую щетку в обойму щеткодержателя и проверить легкость перемещения щетки (для электродвигателей АК всех габаритов и А0К2 4-го и 5-го габаритов);

в) отвернуть винт крепления щетки, установить новую щетку в гнездо щеткодержателя и закрепить винтом (для электродвигателей А0К2 6-го и 7-го габаритов);

г) присоединить токопроводящий провод щетки к клемме. Притереть щетки. Для притирки щеток на поверхность контактного кольца по всей окружности наложить мелкозернистую стеклянную бумагу рабочей поверхности к щетке и прижать щетку курком или пружиной. У электродвигателей А0К2 6-го и 7-го габаритов установить щеткодержатель со щеткой в рабочее положение и закрепить его пружиной. Поворачивая вал электродвигателя вперед и назад на пол-оборота, притереть щетку. Удалить шлифовальную шкурку. После притирки щетки и шлифования контактных колец удалить образовавшуюся пыль. Вставить остальные пригодные к дальнейшей эксплуатации щетки в обоймы щеткодержателей, опустить курки или пружины (электродвигатели АК всех габаритов и А0К2 4-го и 5-го габаритов), установить щеткодержатели в рабочее положение и вставить крючки пружин в отверстия щеткодержателей (электродвигатели А0К2 6-го, 7-го габаритов). Проверить контакты соединения щеточного механизма с выводными проводами. Окислившиеся, потемневшие или подгоревшие контакты разобрать, зачистить контактные поверхности до металлического блеска, собрать контакты и затянуть. Надеть защитный кожух щеточного механизма; проворачивая вручную ротор электродвигателя, убедиться в отсутствии заедания в подшипниках, задевания ротора за статор и вентилятора за кожух. Ротор должен проворачиваться легко (без задеваний и заеданий) в подшипниках. Включить электродвигатель в сеть без загрузки рабочей машины. Убедиться в отсутствии посторонних шумов, стуков и повышенной вибрации. Включить нагрузку и убедиться в нормальной работе электродвигателя под нагрузкой;

2.2 Ремонт

При текущем ремонте электрических машин производятся следующие работы: проверка степени нагрева корпуса и подшипников, равномерности воздушного зазора между статором и ротором, отсутствия ненормальных шумов в работе электродвигателя; чистка и обдувка электродвигателя без его разборки, подтяжка контактных соединений у клеммных щитков и присоединений проводов; смена и долив масла в подшипники. При необходимости производят: полную разборку электродвигателя с устранением повреждений отдельных мест обмотки без ее замены; промывку узлов и деталей электродвигателя: замену неисправных пазовых клиньев и изоляционных втулок, мойку, пропитку и сушку обмотки электродвигателя, покрытие обмотки покрывным лаком, проверку крепления вентилятора и его ремонт, проточку шеек ротора и ремонт беличьей клетки (в случае необходимости), смену фланцевых прокладок; замену изношенных подшипников качения; промывку подшипников скольжения и при необходимости их перезаливки, при необходимости их перезаливки, при необходимости заварку и проточку крышек электродвигателя, сборку и проверку работы электродвигателя на холостом ходу и под нагрузкой. При капитальном ремонте производятся следующие работы: полная или частичная замена обмотки; правка, проточка шеек или замена вала ротора; балансировка ротора; замена вентилятора и фланцев; чистка, сборка и окраска электродвигателя и испытание его под нагрузкой.

3. Техника безопасности при обслуживании электрических машин

Обслуживание двигателей, генераторов, синхронных компенсаторов связано не только с опасностью поражения электрическим током, но и с опасностью механического травмирования работающего. Поэтому, как правило, нельзя выполнять работы на вращающихся машинах. Исключением являются те работы, которые не могут быть произведены на остановленной машине: например, испытания генераторов, синхронных компенсаторов и их защит, шлифование колец ротора двигателя, проверка щеток и др. Во время выполнения этих работ следует остерегаться захвата одежды или обтирочного материала валом машины. Вращающийся генератор или синхронный компенсатор, даже если он не возбужден, считается находящимся под напряжением, так как напряжение в обмотке статора создается за счет остаточного намагничивания стали ротора. В обмотке статора генератора даже при отсутствии возбуждения наводится значительная ЭДС за счет остаточного намагничивания ротора. Поэтому при работе в цепях возбуждения необходимо применять индивидуальные средства защиты: инструмент с изолирующими рукоятками, диэлектрические галоши, резиновые диэлектрические коврики, перчатки. На синхронных компенсаторах подстанций применяют ти-ристорную систему возбуждения, однако на старых подстанциях встречается система и ионного возбуждения. Ионным возбудителем называется устройство, которое с помощью ртутных выпрямителей преобразует переменный ток в постоянный. Ионные возбудители получают питание от выпрямительного трансформатора напряжением выше 1000 В. Несмотря на то что при нормальной работе напряжение в цепях возбуждения значительно ниже 1000 В, при обрыве дуги или обратном зажигании в ртутном выпрямителе напряжение в цепях возбуждения может быть значительно выше 1000 В. Поэтому цепи возбуждения, в том числе приборы и аппараты, расположенные на главном щите управления, рассматриваются как находящиеся под напряжением выше 1000 В. Работы в цепях ионного возбуждения проводят на отключенном оборудовании, соблюдая соответствующие меры предосторожности. ¶При выполнении работ по разборке электрической машины и очистке ее деталей следует строго соблюдать меры безопасности труда и пожарной безопасности. Надо пользоваться только проверенными тросами и исправными грузоподъемными устройствами, соответствующими массе поднимаемого груза. При работе с токсичными и легковоспламеняющимися моющими жидкостями необходимо принимать меры, исключающие отравление их парами и воспламенение при соприкосновении с открытым огнем. При разборке следует применять только исправные инструменты и механизмы. Строповку грузов при подъеме производят стропами -- короткими кусками цепи или стального каната, снабженными крюками, петлями, коушами и т.д. Устанавливать на место монтажа щиты, шкафы и пусковые ящики массой более 196 Н (20 кг) следует не менее чем двум рабочим. При установке конструкций, закрепляемых в стенах, потолках или полах с помощью цементного раствора, нельзя удалять поддерживающие детали (подпорки, растяжки и т. д.) до полного затвердевания раствора.

При наличии кабельных каналов сзади или спереди щита на время его монтажа необходимо закрыть их плитами или досками толщиной не менее 50 мм. Работы по установке двигателей средней и большой мощности на фундаменты и конструкции производят только грузоподъемными механизмами, установленными или подвешенными на месте монтажа. Работы по установке электродвигателей на фундаменты следует выполнять в рукавицах. Электродвигатели массой до 490 Н (50 кг) на низкие фундаменты можно устанавливать вручную, но не менее чем двумя рабочими.

Запрещается проверять пальцами совмещение отверстий в собираемых панелях щитов или в полумуфтах (для этой цели используют специальные шаблоны). Запрещается перемещение и установка щитов без принятия мер, предупреждающих их опрокидывание. При затяжке болтовых соединений полумуфт запрещается: пользоваться вместо гаечных ключей каким-либо другим инструментом; удлинять гаечные ключи другими ключами, отрезками труб и т. д.; пользоваться неисправными гаечными ключами или ключами несоответствующих размеров. Перед пробным пуском электродвигателя необходимо проверить: крепление фундаментных болтов и прочих элементов оборудования; отсутствие посторонних предметов внутри или вблизи оборудования; наличие защитного заземления.

Размещено на Allbest.ru