Технология ремонта обмоток электрических машин

Технология ремонта обмоток электрических машин

Многолетняя практика эксплуатации отремонтированных электрических машин с частично замененными обмотками показала, что такие машины, как правило, выходят из строя после непродолжительного времени. Это вызвано рядом причин, в том числе нарушением при ремонте целости изоляции неповрежденной части обмоток, а также несоответствием качества и сроков службы изоляции новой и старой частей обмоток. Наиболее целесообразной при ремонте электрических машин с поврежденными обмотками является замена всей обмотки с полным или частичным использованием ее проводов.

1. Обмотки статоров

Изготовление обмотки статора начинают с заготовки отдельных катушек на шаблоне. Для правильного выбора размера шаблона необходимо знать основные размеры катушек, главным образом размеры их прямолинейной и лобовой частей.

Длину прямолинейной части катушки определить нетрудно, более сложным является определение точной длины лобовой части, зависящей не только от шага обмотки, но и от конструкции ремонтируемой машины.

Размеры катушек обмотки ремонтируемых машин могут быть определены замером старой обмотки. Однако при этом способе не всегда удается получить точные данные, а в случае сильного повреждения и тем более полного отсутствия обмотки он вообще неприменим. Не всегда требуемые обмоточные данные можно найти в типовых альбомах. Поэтому в ремонтной практике наиболее приемлемым являемся определение размеров катушки ремонтируемой машины с помощью приведенных ниже несложных расчетов, а затем изготовления по результатам расчета одной-двух катушек и уточнения их размеров по месту после укладки в пазы сердечника.

При расчете прежде всего определяют среднюю длину (см) полувитка () по формуле :

(1)

где - длина пакета активной стали, см;

-длина половины лобовой части, включающая два прямолинейных участка, являющихся продолжением пазовой части катушки, и два изогнутых участка, см.

Для приближенного определения необходимо предварительно определить ширину катушки фпо дуге, проходящей через середины пазов, в которые катушка укладывается:

ф=вр() (2)

где в - коэффициент укорочения шага;

D- диаметр расточки, см;

h- высота паза (знак « + » в скобке - для статора, знак «-» для ротора).

По величине ф можно приближенно определить длину .

Для двухслойной катушечной обмотки

ф (3)

где коэффициент К принимается в зависимости от числа полюсов, 2р = 2; 4; 6; 8; К = 1,3; 1,35; 1,45; 1,55 (соответственно).

Для однослойной концентрической обмотки приближенную величину определяют, умножая результаты подсчета из формулы (3) на коэффициент 1,12.

Уточнение размеров вылета лобовых частей пробной катушки по месту необходимо для обеспечения минимально допустимого зазора между лобовыми частями новой обмотки и подшипниковыми щитами ремонтируемой, машины. Это следует делать до пропитки и сушки обмотки. Попытка изменить подбивкой величину вылета лобовых частей уже пропитанной и высушенной обмотки в аксиальном или радиальном направлении недопустима, так как это приведет к нарушению монолитности обмотки и повреждению ее изоляции.

Катушки всыпных обмоток наматывают на простых или универсальных шаблонах с ручным или механическим приводом.

Для ручной намотки катушек на шаблоне предварительно разводят обе части колодок 1 (рис. 1) шаблона на расстояние, определяемое размерами обмотки, и закрепляют их в вырезах диска 3, насаженного на вал 2.

Рис. 1 Станок для ручной намотки катушек :

1- колодки шаблона

2- вал

3- диск

4- счётчик обротов

5- рукоятка

Один конец обмоточного провода закрепляют на шаблоне и, вращая рукоятку 5, наматывают требуемое число витков катушки.

Число витков в намотанной катушке показывает счетчик 4, установленный на раме станка и связанный с валом 2. Окончив намотку одной катушки, переносят провод в соседний вырез шаблона и наматывают следующую катушку. Катушки желательно наматывать из одного отрезка медного провода d=1.81 мм (не более) или алюминиевого d=2,26 мм (не более): применение проводов больших размеров усложнит их укладку в пазы, повредит собственную изоляцию и вылеты пазовых коробочек. При отсутствии проводов требуемых диаметров катушки наматывают двумя параллельными проводами эквивалентными требуемому по суммарному сечению.

Не рекомендуется применять более трех параллельных проводов во избежание их перекрещивания и повреждения изоляции при, уплотнении катушки в пазу. Возможность замены проводов должна быть проверена расчетом.

Ручная намотка катушек на простом шаблоне требует больших затрат труда и времени. Чтобы ускорить процесс намотки, а также уменьшить число паевой соединений, применяют механизированную намотку катушек на станках со специальными шарнирными шаблонами, позволяющими последовательно наматывать все катушки, приходящиеся на одну катушечную группу или на всю фазу.

Для намотки катушечной группы на шарнирном шаблоне с механическим приводом заводят конец провода в шаблон 8 (рис. 2) и включают станок.

Рис. 2. Механизированная намотка катушечной группы:

а-шарнирный шаблон б-принципиальная схема механического привода; / - оправка, 2 - зажимная гайка, 3 - фиксирующая планка, 4 - шарнирная планка, 5 - пневматический 'цилиндр, 6 - передача, 7 - ленточный тормоз, 8 - шаблон, 9 - шарнирный механизм шаблона, 10 - механизм зацепления автоматического останова станка, 11 - электродвигатель, 12 - педаль включения станка

Намотав требуемое число витков, станок автоматически останавливается. Для съема намотанной катушечной группы станок оборудован пневматическим цилиндром 5, который через тягу, проходящую внутри полого шпинделя, действует на шарнирный механизм 9 шаблона. При этом головки шаблона сдвигаются к центру и освободившаяся катушечная группа легко снимается с шаблона.

На ряде крупных электроремонтных предприятий применяют более совершенные намоточные станки, позволяющие полностью автоматизировать весь процесс намотки обмоток роторов и статоров электрических машин.

Перед намоткой катушек или катушечных групп обмотчик должен тщательно ознакомиться с обмоточно-расчетной запиской ремонтируемой электрической машины.

В записке указывают: мощность, номинальное напряжение и частоту вращения ротора электрической машины; тип и конструктивные особенности обмотки; число витков в катушке и число проводов в каждом витке; марку и диаметр обмоточного провода; шаг обмотки; число параллельных ветвей в фазе и катушек в группе; порядок чередования катушек; класс применяемой изоляции по нагрево-стойкости, а также различные сведения, относящиеся к конструкции и способу изготовления обмотки.

Нередко при ремонте обмоток двигателей приходится заменять отсутствующие провода требуемых марок и сечений имеющимися проводами. По этим же причинам намотку катушки одним проводом заменяют намоткой двумя и более параллельными проводами, суммарное сечение которых эквивалентно требуемому. При замене проводов обмоток ремонтируемых электродвигателей предварительно (до намотки катушек) проверяют коэффициент заполнения паза по формуле

,

где n - общее число проводов в пазу;

d - диаметр изолированного провода (по изоляции), мм;

S_П-площадь сечения паза, мм^2;

S- суммарная площадь сечения изоляции (прокладок, пазовой коробочки и клина), мм².

Коэффициент заполнения паза должен быть в пределах 0,7-0,75. При коэффициенте более 0,75 будет затруднена укладка проводов обмотки в пазы, а менее 0,7 провода неплотно разместятся в пазах и неполностью будет использована мощность электродвигателя.

Катушки двухслойной обмотки укладывают в пазы сердечника группами так, как они были намотаны на шаблоне. Укладку катушек производят следующим образом. Провода распределяют в один слой и вкладывают стороны катушек, прилегающие к пазу (рис. 3); другие стороны этих катушек оставляют не вложенными в пазы до тех пор, пока не будут вложены нижние стороны катушек во все пазы, охватываемые шагом обмотки. Следующие катушки укладывают одновременно с нижними и верхними сторонами. Между верхними и нижними сторонами катушек в пазах устанавливают изоляционные прокладки из электрокартона, согнутые в виде скобочки, а между лобовыми частями - из лакоткани или листов картона с наклеенными на них кусками лакоткани.

Рис. 3. Укладка в пазы сердечника статора проводов катушки всыпной обмотки

При ремонте электрических машин старых конструкций с закрытыми пазами рекомендуется до начала демонтажа обмотки снять с натуры ее обмоточные данные (диаметр провода, число проводов в пазу, шаг обмотки по пазам и др.), а затем сделать эскизы лобовых частей и замаркировать пазы статора. Эти данные могут оказаться необходимыми при восстановлении обмотки.

Выполнение обмоток электрических машин с закрытыми пазами имеет ряд особенностей.Пазовую изоляцию таких машин выполняют, как правило, в виде гильз из электрокартона и лакоткани.

Для изготовления гильз предварительно по размерам. пазов машины изготовляют стальной дорн 1, представляющий собой два встречных клина (рис. 4). Размеры дорна должны быть меньше размеров паза на толщину гильзы 2.

Рис. 4 Способ изготовления изоляционных гильз электрических машин с закрытыми пазами сердечника: 1-стальной дорн, 2- изоляционная гильза

Затем по размерам старой гильзы нарезают заготовки из электрокартона и лакоткани на полный комплект гильз и приступают к их изготовлению. Дорн нагревают до 80-100 °С и плотно обворачивают заготовкой, пропитанной бакелитовым лаком. Поверх заготовки туго накладывают слой хлопчатобумажной ленты вполнахлеста. По истечении времени, необходимого для охлаждения дорна до температуры окружающей среды, разводят, клинья и снимают готовую гильзу. До того как приступить к намотке, вставляют гильзы в пазы статора, а затем заполняют их стальными спицами, диаметр которых должен быть на 0,05-0,1 мм больше диаметра изолированного обмоточного провода.

От бухты обмоточного провода отмеряют и отрезают кусок провода, необходимого для намотки одной катушки. Применение слишком длинных кусков провода усложняет намотку, требует большей затраты времени и нередко бывает причиной повреждения изоляции провода из-за частой протяжки его через паз.

Намотка впротяжку является трудоемкой ручной работой; ее обычно выполняют два обмотчика, стоящие с двух сторон статора (рис. 5).

Рис. 5. Намотка катушек обмотки статора электрической машины с закрытыми пазами сердечник

Процесс намотки состоит из операций протяжки провода через загильзованные пазы, предварительно очищенные от грязи и остатков старой изоляции, и укладки провода в пазах и лобовых частях. Намотку начинают обычно со стороны, где будут соединяться катушки, и ведут в последовательности, приведенной ниже.

Первый обмотчик зачищает конец провода на длине, превышающей 10-12 см длину паза, а затем, вынув первом пазу спицу, вставляют вместо нее зачищенный конец провода и проталкивает его до выхода из паза на противоположной стороне сердечника. Второй обмотчик захватывает пассатижами выступающий из паза конец провода и протаскивает провод на свою сторону, а затем, вынув спицу из соответствующего паза, по шагу обмотки вставляет вместо нее конец вытянутого.провода и проталкивает его в сторону, первого обмотчика. Дальнейший процесс намотки представляет собой повторение описанных выше операций до полного заполнения паза.

Протяжка проводов последних витков катушек представляет из вестные трудности, так как приходится протаскивать провод через заполненный паз с большим усилием. Чтобы облегчить протяжку проводов марок ПЛД, ПБД, ПЛБД с волокнистой изоляцией, их натирают тальком. В ремонтной практике нередко обмотчики вместо талька применяют парафин. Применять парафин не рекомендуется, так как покрытая слоем парафина хлопчатобумажная изоляция провода плохо впитывает пропиточные лаки, вследствие чего ухудшаются условия изоляции пазовой части проводов обмотки, что может привести к витковым замыканиям в обмотке отремонтированной машины.

При намотке катушек впротяжку первой наматывают внутреннюю катушку, лобовую часть которой укладывают по шаблону, а для намотки остальных катушек на намотанную лобовую часть ставят дистанционные прокладки из электрокартона. Эти прокладки необходимы для создания между лобовыми частями зазоров, служащих для изоляции, а также для лучшего обдувания головок охлаждающим воздухом впроцессе работы машины.

Изоляцию лобовых частей.обмотки машин на напряжение до 500 В, предназначенных для работы в нормальной среде, выполняют хлопчатобумажной лентой, причем каждый последующий слой полуперекрывает предыдущий. Каждую катушку группы обматывают, начиная от торца сердечника, придерживаясь следующего порядка. Сначала обматывают лентой часть изоляционной гильзы, выступающую из паза, а затем часть катушки до конца изгиба, после чего закрепляют ленту клеящим составом. Середины головок группы обматывают общим слоем ленты вполнахлеста.

Конец ленты закрепляют на головке клеящим составом или прочно пришивают к ней. Лежащие в пазу провода обмотки должны прочно удерживаться в нем. Для этого применяют пазовые клинья, изготовляемые главным образом из сухого бука или березы.

Клинья делают также из различных изоляционных материалов соответствующей толщины, например из листовой фибры, текстолита или гетинакса.

Клинья изготовляют на специальных станках, один из которых показан на рис. 6.

Рис. 6. Станок для изготовления пазовых клиньев:

1-корпус, 2- фреза, 3,7- верхняя и нижняя плиты, 4- диафрагменная

камера, 5- гребенка, 6- возвратная пружина, 8- заготовка.

Заготовка 8 заводится под гребенку 5, а затем поворотом рукоятки подается сжатый воздух, который, воздействуя на диафрагму и систему штоков, опускает гребенку на заготовку. Заготовка разрезается при продольном механическом перемещении стола фрезерного станка относительно вращающейся фрезы 2. За каждый проход стола нарезается пять клиньев, форма и размеры которых зависят от формы и размеров режущих частей фрезы, а также от высоты подъема стола относительно нее. При выходе фрезы из пазов гребенка возвращается в исходное положение под действием пружины 6.

Длина клина должна быть больше длины сердечника статора на 10-20 мм и равна или на 2-3 мм меньше длины гильзы. Толщина клина зависит от формы верхней части паза и его заполнения. Деревянные клинья должны быть толщиной не менее 2 мм. Чтобы придать клиньям влагостойкость, их проваривают в течение 3-4 ч в олифе при 120-140 °С, а затем в течение 8-10 ч сушат при 100-110 °С.

Клинья забивают в пазы мелких и средних машин молотком и деревянной надставкой, а в пазы крупных машин - пневматическим молотком. Окончив укладку катушек в пазы статора и расклиновку обмотки, собирают схему. Если фаза обмотки намотана отдельными катушками, сборку схемы начинают с последовательного соединения катушек в катушечные группы.

За начала фаз принимают выводы катушечных групп, выходящие из пазов, расположенных вблизи выводного щитка. Эти выводы отгибают к корпусу статора и предварительно соединяют катушечные группы каждой фазы, скручивая зачищенные от изоляции концы проводов катушечных групп.

После сборки схемы обмотки приложением напряжения проверяют электрическую прочность изоляции между фазами и на корпус, а также правильность соединения схемы. Для проверки правильности схемы кратковременно подключают статор к cети 120 или 220 В, а затем к поверхности его расточки прикладывают стальной шарик (от шарикоподшипника) и отпускают его. Если шарик вращается по окружности расточки, схема собрана верно. Эту проверку можно произвести также с помощью вертушки или специального аппарата. Диск из жести пробивают в центре и укрепляют гвоздем на торце деревянной планки так, чтобы он мог свободно вращаться, а затем сделанную таким образом вертушку помещают в расточку статора, Подключенного к сети. При правильной сборке схемы диск будет вращаться. Наиболее совершенным прибором для проверки правильности сборки схемы и отсутствия витковых замыканий в обмотке ремонтируемой машины является аппарат ЕЛ-1.



Рис. 7. Электронный аппарат ЕЛ-1 для контрольных испытаний обмоток (а) и его приспособление для обнаружения паза с короткозамкнутыми витками (б)

Аппарат ЕЛ-1 (рис. 7, а) предназначен для выявления витковых замыканий и обрывов в обмотках электрических машин, нахождения паза с короткозамкнутыми витками в обмотках статоров, роторов и якорей, проверки правильности соединения обмоток по схеме, а также для маркировки выводных концов фазных обмоток электрических машин.

Аппарат обладает высокой чувствительностью, позволяющей выявлять наличие одного короткозамкнутого витка на каждые 2000 витков.

Переносной аппарат ЕЛ-1 помещен в металлический кожух с ручкой для переноски. На передней панели аппарата расположены ручки управления, зажимы для присоединения испытываемых обмоток или приспособлений для нахождения паза с короткозамкнутыми витками и экран электронно-лучевого индикатора. На задней стенке размещены предохранитель и колодка для присоединения шнура и подключения аппарата к сети.

В нижней части передней панели имеются пять зажимов. Крайний правый зажим служит для присоединения заземляющего провода, зажимы «Вых.имп.» - для присоединения последовательно соединенных испытываемых обмоток или возбуждающего электромагнита приспособления, зажимы «Сигн.явл.» - для подключения подвижного электромагнита приспособления или соединения средней точки испытываемых обмоток. Масса аппарата 10 кг.

Испытание обмоток аппаратом ЕЛ-1 производят по прилагаемой инструкции. Для выявления дефектов к аппарату присоединяют две одинаковые обмотки или секции, а затем с обеих испытуемых обмоток с помощью синхронного * переключателя подают. периодически импульсы напряжения на электронно-лучевую трубку аппарата: если в обмотках нет повреждений и они одинаковы, то кривые напряжений на экране электронно-лучевой трубки будут накладываться друг на друга, а при наличии дефектов кривые напряжений будут раздваиваться.

Для выявления пазов, в которых находятся короткозамкнутые витки обмотки, пользуются приспособлением с двумя П-образными электромагнитами на 100 и 2000 витков (рис. 7, б). Для этого катушку неподвижного электромагнита (100 витков) присоединяют к зажимам «Вых.имп.» аппарата, а катушку подвижного электромагнита (2000 витков) - к зажимам «Сигн. явл.», при этом средняя ручка должна быть поставлена в крайнее левое положение «Работа с приспособлением».

При перестановке обоих электромагнитов приспособления с паза на паз по расточке статора на экране электронно-лучевой трубки будут наблюдаться прямая или кривая линия с малыми амплитудами, свидетельствующая об отсутствии в пазу короткозамкнутых витков, или две кривые линии с большими амплитудами, вывернутыми по отношению друг к другу и указывающие на наличие в пазу короткозамкнутых витков. По этим характерным кривым находят паз с короткозамкнутыми витками обмотки статора. Подобным образом, переставляя оба электромагнита приспособления по поверхности, фазного ротора или якоря машин постоянного тока, находят в них пазы с короткозамкнутыми витками.

При выполнении обмоточных работ наряду с обычными инструментами (молотками, ножами, пассатижами и др.) применяют и специальные инструменты (рис. 8), облегчающие выполнение таких работ, как укладка и уплотнение проводов в пазах, обрезка выступающей из паза изоляции, гнутье медных стержней обмоток якорей и др.

Рис. 8. Набор инструмента обмотчика:

а - фибровая пластинка, б - фибровый язык,

в - обратный клин, г - угловой нож,

д 4- выколотка, е - топорик,

ж, з - клюки для гнутья роторных стержней

2. Обмотки роторов

В асинхронных двигателях с фазным ротором распространены два основных типа обмоток: катушечная и стержневая. Способы намотки обмоток роторов практически мало отличаются от описанных выше способов намотки таких же обмоток статоров. При намотке обмоток роторов необходимо равномерно располагать лобовые части обмотки для обеспечения сбалансированности масс ротора особенно у быстроходных электродвигателей.

В средних и крупных по мощности машинах наиболее распространенными являются стержневые двухслойные волновые обмотки роторов. В этих обмотках, выполненных из медных стержней, повреждаются не сами стержни, а только их изоляция вследствие частых и чрезмерных нагревов, при которых нередко оказывается поврежденной и пазовая изоляция роторов.

При ремонте роторов со стержневыми обмотками медные стержни поврежденной обмотки, как правило, используют повторно, поэтому стержни из пазов вынимают таким образом, чтобы сохранить каждый стержень и.после восстановления изоляции уложить его в тот же паз, в котором он находился до разборки. Для этого ротор эскизируют и делают записи по следующим элементам обмотки:

бандажам - числу и расположению бандажей, витков и слоев бандажной проволоки, диаметру бандажной проволоки, числу скрепок (замков). и слоев, материалу подбандажной изоляции;

лобовым частям - длине вылетов, направлению изгиба стержней, шагу обмотки (передний и задний), переходам (перемычкам), к пазам которых относятся начала и концы фаз;

пазовым частям - размерам стержня (изолированного и неизолированного), длине стержня в пределах паза и полной длине прямолинейного участка;

изоляции - материалу размерам и числу слоев изоляции, из влеченных из пазов стержней, пазовой коробочке, прокладкам в пазу, в лобовых частях, исполнению изоляции обмоткодержателя и т. д.

балансировочным грузам - числу и расположению балансировочных грузов;

схеме - эскизу полной схемы обмотки с нумерацией пазов и указанием ее отличительных особенностей.

Эти эскизы и записи особенно тщательно должны быть сделаны при ремонте машин старых конструкций.

При выемке стержней обмоток роторов надо разогнуть замки бандажей и удалить бандажи, набить (в соответствии с нумерацией пазов на чертеже схемы обмотки) номера на пазах, к которым относятся начала и концы фаз, а также переходные перемычки и удалить клинья из пазов ротора. Далее надо распаять пайки в головках, снять соединительные хомутики и зачистить стержни и хомутики от наплывов припоя.

Специальным ключом (см. рис. 8, з) следует разогнуть со стороны контактных колец отогнутые лобовые части стержней верхнего слоя, вынуть эти стержни из паза, при этом на каждом стержне надо выбить номер паза, слоя и в таком же порядке вынуть стержни нижнего слоя. Затем надо очистить стержни от старой изоляции, выправить (отрихтовать) их, удаляя заусенцы и неровности, и зачистить концы металлической щеткой.

В конце операции надо очистить пазы сердечника ротора, обмоткодержатель и нажимные шайбы от остатков изоляции и проверить состояние пазов. Если есть неисправности, устранить их.

Извлеченные из пазов ротора стержни, изоляцию которых не удалось удалить механическим способом, обжигают в, специальных печах при 600-650 °С, не допуская превышения температуры обжига выше 650 °С. Изоляцию с медных стержней можно удалять химическим способом, погрузив их на 30-40 мин в ванну с 6%-ным раствором серной кислоты. Вынутые из ванны стержни следует промыть в щелочном растворе и воде, а затем обтереть тряпками и просушить. Концы стержней облуживают припоем ПОС 30.

У свободных от старой изоляции и отрихтованных стержней изоляцию восстанавливают. Новую изоляцию стержней пропитывают лаком и сушат.

Пазовую изоляцию также восстанавливают, вставляя прокладки на дно пазов и пазовые коробочки так, чтобы обеспечивался их равномерный вылет из пазов с обеих сторон сердечника ротора. По окончании подготовительных операций приступают к сборке обмотки.

Сборка стержневой обмотки ротора состоит из трех основных видов работ - укладки стержней в пазы сердечника ротора, гибки лобовой части стержней и соединения стержней верхнего и нижнего рядов пайкой или сваркой.

Стержни поступают на укладку в пазы только с одной изогнутой лобовой частью. Гибку вторых концов этих стержней производят специальными ключами после укладки в пазы. Вначале укладывают ц пазы стержни нижнего ряда, вставляя их со стороны, противоположной контактным кольцам. Уложив весь нижний ряд стержней, осаживают их прямые участки на дно пазов, а изогнутые лобовые части - на изолированный обмоткодержатель. Концы изогнутых лобовых частей прочно стягивают временным бандажом из мягкой стальной проволоки, плотно прижимая их к обмоткодержателю. Второй временный бандаж из проволоки наматывают посредине лобовых частей.

Временные бандажи служат для предотвращения смещения стержней во время дальнейших операций их гибки.

После закрепления стержней временными бандажами приступают к гибке лобовых частей. Стержни гнут с помощью двух специальных ключей (см. рис. 8, ж, з) сначала по шагу, а затем по радиусу, обеспечивая требуемый осевой вылет и плотное прилегание их к обмоткодержателю. Чтобы согнуть стержень, берут в левую руку ключ (см. рис. 8, ж) и зевом надевают его на прямую часть стержня, выходящую из паза сердечника. Держа в правой руке ключ (см. рис.8, з), надевают его зевом на лобовую часть стержня и подводят вплотную к ключу (см. рис. 8, ж), а затем ключом (см. рис. 8, з) изгибают стержень под требуемым углом.

Изогнуть первые стержни сразу на требуемый угол не позволяют прямые части соседних стержней, поэтому первый стержень удается изогнуть только на расстояние между стержнями, второй - на двойное расстояние, третий - на тройное и так до изгиба стержней, занимающих два-три шага обмотки, после чего можно изогнуть стержень на требуемый угол. Последними (дополнительно) изгибают те стержни, с которых была начата гибка.

С помощью специальных ключей загибают также концы стержней, на которые затем будут надевать соединительные хомутики, после чего снимают временные бандажи и на лобовые части накладывают межслоевую изоляцию, а в пазы - прокладки между стержнями верхнего и нижнего слоев. Фазный ротор асинхронного электродвигателя в процессе сборки стержневой обмотки показан на рис. 9.



Рис. 9. Фазный ротор асинхронного электродвигателя в процессе сборки стержневой обмотки: 1 - стойка поворотного устройства, 2 - ролик, 3 - нижний ряд стержней, 4, 5 - изоляция между верхним и нижним рядами стержней

Описанный способ гибки стержней обмоток с помощью специальных ключей требует больших затрат труда и времени. В ряде электроремонтных цехов для выполнения этой операции применяют простое приспособление (рис. 10), состоящее из двух, плит и системы рычагов.

Рис. 10. Приспособление для гибки стержней обмотки ротора

Гибку стержня в приспособлении выполняют в такой последовательности. Сначала вставляют выправленный стержень с облуженными концами в щель 2, образованную плитами 1 и 3, доводят до упора 6, а затем поворотом рычага А из положения I в положение II загибают конец этого стержня на заданный угол. Далее поворотом рычага Б, перемещающегося в наклонной плоскости из положения I в положение II, выгибают второй угол стержня, возвращают рычаги А и Б в исходное положение II и вынимают из приспособления загнутый стержень. Возврат рычага в исходное положение осуществляют толкателем 4, отжимаемым пружиной 5.

По окончании укладки стержней нижнего ряда переходят к установке стержней верхнего ряда обмотки, вставляя их в пазы со стороны, противоположной контактным кольцам ротора. После укладки всех стержней верхнего ряда накладывают на стержни временные бандажи, а их концы соединяют медной проволокой для проверки изоляции обмотки (отсутствия замыканий на корпус).

При удовлетворительных результатах испытаний изоляции, продолжая процесс сборки обмотки, изгибают концы верхних стержней, применяя приемы, аналогичные приемам изгибания стержней нижнего слоя, но в противоположную сторону. Изогнутые лобовые части верхних стержней также крепят двумя временными бандажами. После укладки стержней верхнего и нижнего рядов обмотку ротора сушат при 80-100 °С в печи (или в сушильном шкафу), оборудованной приточно-вытяжной вентиляцией. Высушенную обмотку испытывают, присоединяя один электрод от высоковольтного испытательного трансформатора к любому из стержней ротора, а другой к зачищенному до блеска зубцу сердечника или валу ротора, и, так как все стержни соединены между собой медной проволокой, испытывают одновременно изоляцию всех стержней.

Заключительными операциями изготовления новой обмотки ротора ремонтируемой машины являются соединение стержней, забивка клиньев в пазы и бандажировка обмотки.

Соединение стержней осуществляют пайкой припоем ПОСЗО облуженными хомутиками, надеваемыми на концы стержней. Хомутики могут быть изготовлены из тонкой полосовой меди или тонкостенной медной трубки. Кроме того, применяют запирающиеся хомутики, изготовляемые из медной полосы толщиной 1-1,5 мм. Один конец запирающегося хомутика имеет. фигурный выступ, а другой соответствующий ему вырез. При загибании хомутика выступ входит в вырез и образует замок, препятствующий разгибанию хомутика.

Хомутики надевают (согласно схеме) на концы стержней, забивают между ними по одному медному контактному клину, а затем пропаивают соединение припоем ПОСЗО паяльником или погружают концы стержней собранной обмотки ротора в ванну с расплавленным припоем. В целях экономии дорогостоящего свинцово-оловянистого припоя применяют также соединение стержней сваркой, однако этот способ имеет ряд недостатков, например, снижает ремонтопригодность машины, так как разборка стержней, соединенных сваркой, связана с большими затратами труда на разъединение и зачистку сварных участков. Для повышения надежности машин применяют соединение стержней пайкой твердыми припоями. Обмотки фазных роторов асинхронных электродвигателей соединяют преимущественно по схеме «звезда» в такой последовательности. Из шести свободных концов стержней три соединяют вместе, а остальные три подводят к контактным кольцам ротора.

По окончании сборки и пайки стержней обмотки приступают к бандажировке ротора. При вращении роторов возникают, как известно, центробежные силы, стремящиеся отогнуть лобовые части и выбросить обмотку из пазов. Лобовые части обмоток удерживают от отгибания под действием центробежных сил проволочные бандажи.

Пазовые части обмотки крепят в пазах как бандажами, так и клиньями. Способ крепления обмотки в пазах зависит от формы паза. При закрытых, полузакрытых и полуоткрытых пазах обмотки крепят клиньями из дерева или различных твердых электроизоляционных материалов (текстолита, пластмассы и др.). Обмотки роторов, расположенные в открытых пазах сердечника, крепят клиньями и бандажами.

Бандажировку обмоток роторов производят на специальных станках электродвигательным приводом или на различных приспособлениях. В электроцехах многих предприятий для бандажировки обмоток роторов используют токарные станки в сочетании с приспособлением контролируемого натяжения наматываемой бандажной проволоки.

Простое по конструкции натяжное устройство, разработанное и внедренное на заводе «Электросила», показано на рис. 11.

Рис. 11. Приспособление для натяжения бандажной проволоки при намотке бандажей

Основными его частями являются: основание 1, разъемная станина, состоящая из двух щек 2, механизм прижима, состоящий из штурвала 5, жестко сцепленного с винтом 9 и неподвижной гайкой 7, пружина 4 и два прижимных диска 3, между которыми происходит торможение проволоки. Бандажную проволоку заправляют через систему роликов (пунктирные линии на рисунке) и зажимают штурвалом между дисками, которые не вращаются, но свободно перемещаются относительно друг друга. Натяг проволоки, создаваемый дисками; зависит от усилия сжатия их пружиной, тарированной с циферблатом отсчета динамометра 6. Перемещая винт, воздействуют на упор передаточного рычага 8 динамометра, стрелка которого показывает усилие сжатия, т. е. натяг проволоки.

При отсутствии специальных приспособлений натяжение бандажной проволоки создают с помощью груза. Для этого заготовляют кусок проволоки необходимой длины; Установив бандажируемый ротор в козлах и временно закрепив, один конец проволоки на участке, где должен располагаться крайний виток бандажа, вращают ротор по ходу часовой стрелки и наматывают на него вручную весь бандаж. Второй конец проволоки перебрасывают через блок с грузом и закрепляют его на роторе. После этого вращают ротор против хода часовой стрелки, наблюдая -за грузом. При вращении ротора груз, создавая натяжение проволоки, перемещается вдоль оси ротора от одного крайнего положения до другого (по ширине бандажа), укладывая витки проволоки с необходимым натяжением.

Для бандажировки роторов применяют стальную луженую проволоку D= 0.8-2 мм, обладающую большим сопротивлением на разрыв.

Перед намоткой бандажей лобовые части обмотки осаживают ударами молотка через деревянную прокладку, чтобы они ровно располагались по окружности. При бандажировке ротора пространство под бандажами покрывают полосками электрокартона, чтобы создать прокладку, выступающую на 1-2 мм по обеим сторонам бандажа.

Весь бандаж наматывают одним куском дроволоки, без паек, избежание вспучивания на лобовые части обмотки витки проволоки накладывают от середины ротора к его концам. При наличии на роторе специальных канавок проволока бандажа и замки не должны выступать над канавками, а при отсутствии канавок толщина и расположение бандажей должны быть такими, какими они были до ремонта.

Устанавливаемые на роторе скобки должны «размещаться над зубцами, а не над пазами. При этом ширина скобки должна быть меньше ширины верхней части зубца. Скобки на бандажах расставляют равномерно по окружности ротора; расстояние между ними но быть не более 160 мм. Расстояние между двумя соседними бандажами должно быть 200-260 мм. Начало и конец бандажной проволоки 1 (рис. 12) заделывают двумя замочными скобками 2, которые устанавливают на расстояние 10 мм одна от другой. Края скобок завертывают на витки бандажа запаивают припоем ПОС 30.

Рис. 12 Расположение, витков бандажа и заделка концов бандажной проволоки: 1 - виткибандажной проволоки, 2 - замочные скобки

В отличие от бандажировки стальной проволокой ротор до наматывания на него бандажей из стекловолокна прогревают до 100°С. Необходимость предварительного нагрева ротора вызвана тем, что при наложении бандажа на холодный ротор остаточное натяжение в бандаже при его запекании снижается больше, чем при бандажировке нагретого.

Сечение бандажа из стекловолокна должно не менее чем в 2 раза превосходить сечение соответствующего бандажа из Проволоки. Крепление последнего витка стекловолокна с нижележащим слоем происходит в процессе сушки обмотки при спекании термореактивного лака, которым прописано стекловолокно. При бандажировке обмоток роторов стекловолокном отпадает необходимость применения замков, скобок и подбандажной изоляции.

3. Обмотки якорей

Основными неисправностями обмоток якорей являются пробой на корпус или на бандаж, замыкание между витками и секциями, механические повреждения паек. При подготовке якоря к ремонту с заменой обмотки очищают его от грязи и масла, снимают старые бандажи и, распаяв коллектор, удаляют старую обмотку, предварительно записав все данные, необходимые для ремонта.

В якорях с миканитовой изоляцией часто очень трудно извлечь обмотки из пазов. Если не удается вынуть секции, нагревают якорь в сушильном шкафу до 70-80°С и поддерживают эту температуру в течение 40-50 мин. После этого извлекают секции из пазов, используя, тонкий шлифованный клин, который для поднятия верхних секций вбивают между верхней и нижней, секциями, а для поднятия нижних - между нижней секцией и дном паза. Пазы освобожденного от обмотки якоря очищают от остатков старой изоляции обрабатывают напильниками или стальными дорнами, а затем дно и стенки пазов покрывают изоляционным лаком.

В машинах постоянного тока наиболее широко распространены шаблонные якорные обмотки. Для намотки секций такой обмотки применяют изолированные провода.

Секции шаблонной обмотки наматывают на универсальных шаблонах, которые позволяют производить намотку, а зачтем растяжку небольшой секции, не снимая ее с шаблона. Растяжку секций якорейкрупныхмашин производят на специальных станках с механическим приводом. перед растяжкой секцию скрепляют, временно оплетая ее хлопчатобумажной лентой в один слой, чтобы обеспечить правильность ее формирования при растяжке.

Катушку шаблонных обмоток (рис. 13, а) изолируют вручную, а на крупных ремонтных предпритиях на специальных изолировочных станках. Станок (рис. 13, б) состоит из натяжного ролика 2, ролика 3 с изоляционной лентой 1, упора 4, вращающегося кольца 5 и направляющих роликов 6, установленных на станине 7.



Рис. 13, Изолировка катушки шаблонной обмотки якоря:

а - катушка,подготовленнаякизолировке,

б - изолировка катушки на станке

Станок приводится в движение электродвигателем мощностью 0,6 кВт с круглоременной передачей 8. Вставив изолируемую катушку в станок до упора, включают электродвигатель, который приводит в движение кольцо с укрепленным на нем роликом 3. Ролик обегает вокруг катушки (по ее сечению) и наматывает на нее хлопчатобумажную изоляционную ленту. Для равномерной изоляции всей поверхности катушки ее медленно передвигают слева направо по неподвижному упору 4. Изолированную катушку пропитывают и сушат, после чего вкладывают в пазы сердечника якоря и закрепляют в них клиньями.

Якорь, подготовленный к закладке в его пазы катушки обмотки, показан на рис. 14. При вкладывании шаблонной катушки надо следить, чтобы она ложилась правильно в паз, т. е. ее концы, обращенные в сторону коллектора, а также расстояние от края стали сердечника до перехода прямой (пазовой) части в лобовую, должны быть одинаковыми.



Рис. 14. Якорь машины постоянного тока перед укладкой в него катушки шаблонной, обмотки: 1 - коллектор, 2 - межсекционная изоляция. из полос электрокартона, 3 - сердечник, 4 - пазовая изоляция (коробочки)

После укладки всех катушек контрольной лампой проверяют правильность вывода проводов из пазов, а затем присоединяют провода к пластинам коллектора пайкой припоем ПОС 30.

Присоединение пайкой концов обмотки якоря к пластинам коллектора является одной из ответственных операций, так как некачественно выполненная пайка вызывает местное увеличение сопротивления и повышенный нагрев участка соединения при работе машины.

Для выполнения пайки предварительно устанавливают якорь с коллектором на подставке в наклонном положении, чтобы при пайке не допустить затекания припоя в пространство между пластинами, а также защищают обмотку якоря несколькими слоями асбестовой ткани. Далее вкладывают зачищенные концы проводов обмотки в прорези пластин, посыпают порошком канифоли, нагревают коллектор до 180-200°С паяльной лампой или газовой горелкой и, расплавляя паяльником пруток припоя, припаивают провода обмотки к пластинам.

Качество пайки проверяют внешним осмотром места пайки, измерением переходного сопротивления между соседними парами пластин коллектора, пропусканием нормального рабочего тока по обмотке якоря.

На поверхности пластин коллектора и между. ними не должно быть застывших капель припоя. При качественно выполненной пайке переходное сопротивление между всеми парами пластин коллектора должны быть одинаковым: резкое отличие в сторону увеличения переходного сопротивления в какой-либо паре пластин будет свидетельствовать о низком качестве пайки на этом участке. При пропускании по обмотке якоря в течение 20-30 мин нормального рабочего тока не должны наблюдаться местные повышенные нагревы, свидетельствующие о неудовлетворительно выполненной пайке.

4. Полюсные катушки машин постоянного тока

При ремонте машин постоянного тока наиболее сложной операцией является изготовление новых полюсных катушек, которые изготовляют на специальных станках (рис. 15, а, б). Катушки главных полюсов наматывают на каркасы или шаблоны, руководствуясь обмоточными данными ремонтируемой машины. Каркасы изготовляют из листового электрокартона, а шаблоны - из дерева или листовой стали. Шаблон риз дерева применяют при намотке катушек малых машин, а из встали - при намотке катушек средних и крупных машин.

а) 6)

Рис. 15. Станки для намотки катушки из полосовой меди (а) и изолировки намотанной катушки (6):I - асбестовая лента, 2 - микалента, 3 - шаблон, 4 - изоляционная лента, 5 - полюсная катушка

Намотку катушек главных полюсов выполняют в такой последовательности. Вручную изолируют каркас или шаблон по высоте несколькими слоями микафолия, а затем укрепляют на нем изолированную лакотканью выводную пластину, припаянную к началу обмоточного провода. Каркас (шаблон) устанавливают на станок и наматывают катушку. При этом следят, чтобы провод укладывался равномерно, без зазоров и переходов через витки. Перед намоткой Последнего слоя провода на каркас устанавливают вторую выводную пластину, к которой припоем ПОС 30 припаивают второй конец катушки. Намотанную катушку сушат и пропитывают, а затем покрывают лаком и сушат на воздухе в течение 10 - 12 ч. Готовую катушку 5 (рис. 16) насаживают на полюс 4 и крепят деревянными клиньями 3.

Рис. 16. Полюсная катушка, надетая на полюс: 1 - выводные пластины, 2 - каркас, 3 - клинья, 4 - полюс, 5 - катушка

Полюсные катушки изготовляют и другим способом, при котором провод наматывают не на каркас или шаблон, а непосредственно на изолированный полюс. При этом придерживаются такой последовательности операций. Сначала очищают поверхность полюса и скрывают ее глифталёвым лаком. Далее отрезают полосу лакоткани шириной 80 мм и длиной, равной периметру полюса, а затем наклеивают лакоткань так, чтобы она прилегала к сердечнику полюса половиной ширины. После этого изолируют сердечник полюса, наматывая, него слои микафолия и асбеста, пропитанного лаком. Каждый слой микафолия проглаживают горячим утюгом и протирают чистой сухой тряпкой. Наложив изоляцию требуемой толщины, загибают на сердечник свешивающийся край лакоткани и наклеивают ее на плоский слой микафолия.

На изолированный полюс надевают нижнюю изоляционную шайбу, наматывают катушку и надевают верхнюю изоляционную шайбу. После этого катушку закрепляют на полюсе, расклинивая деревянными клиньями.

Катушки дополнительных полюсов мелких машин наматывают изолированным проводом, а средних и крупных - голым шинным проводом прямоугольного сечения, укладывая витки катушки -плашмя или на ребро. У катушки дополнительных полюсов повреждается не медь, а изоляция, поэтому ремонт катушки практически сводится к восстановлению ее изоляции. Изоляцией между витками служит асбестовая бумага толщиной 0,3 мм, которую нарезают по размеру витков в виде рамок и вкладывают между витками- после намотки. Наружная изоляция катушки состоит из последовательно накладываемых слоев асбестовой ленты и микаленты, закрепляемых хлопчатобумажной лентой. При переизолировке катушку очищают от старой изоляции и надевают на специальную оправку.

Прокладки заготовляют из асбестовой бумаги, электрокартона или миканита. Число прокладок должно быть равно числу витков. Витки катушки на оправке раздвигают, а, затем вкладывают между слоем бакелитового или глифталевого лака. Затем стягивают катушку хлопчатобумажной лентой и прессуют на металлической оправке.

Катушку прессуют следующим образом. На оправку надевают торцевую изоляционную шайбу, устанавливают на ней катушку и накрывают второй шайбой, а затем сжимают катушку. Далее подключают катушку к сварочному трансформатору, нагревают до 120 °С, после чего, дополнительно сжимая, ее прессуют окончательно, а затем охлаждают в запрессованном положении на оправке до 25-30 °С и снимают с оправки. Охлажденную катушку покрывают лаком воздушной сушки и выдерживают в течение 10-12 ч при 20-25 °С.

Наружную поверхность опрессованной катушки изолируют асбестовой, а затем миканитовой лентами, закрепляемыми хлопчатобумажной лентой, которую затем покрывают лаком. готовую катушку насаживают на дополнительный полюс и закрепляют на нем деревянными клиньями.

5. Сушка и пропитка обмоток

Применяемые в обмотках некоторые изоляционные материалы (электрокартон и др.) способны впитывать влагу, содержащуюся в окружающей среде. Такие материалы называют гигроскопичными. Наличие влаги в электроизоляционных материалах препятствует глубокому проникновению пропиточных лаков в поры и капилляры изоляционных деталей при пропитке обмотки, поэтому перед пропиткой обмотки сушат.

Сушка обмоток статоров, роторов и якорей до пропитки производится в специальных печах при 100-120 °С. В последнее время сушку обмоток (до пропитки) стали производить инфракрасными лучами, источниками которых являются специальные лампы накаливания. Эти лампы отличаются от обычных ламп накаливания тем, что на их внутренней поверхности имеется отражательный слой, способствующий большой отдаче и равномерному распределению теплоты.

Просушенные обмотки пропитывают в специальных пропиточных ваннах, устанавливаемых в отдельном помещении оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией и оснащенном необходимыми средствами пожаротушения.

Пропитка осуществляется погружением частей электрической машины в ванну, заполненную лаком, поэтому размеры ванны должны быть рассчитаны на габариты ремонтируемых машин. Ванны (пропитки статоров и роторов крупных электрических машин обжены пневморычажным механизмом, позволяющим поворотом коятки распределительного крана плавно и без усилий открывать закрывать тяжелую крышку.

Для пропитки обмоток применяют масляные, масляно-битумные и полиэфирные пропиточные лаки, а в особых случаях кремний-органические лаки. Пропиточные лаки должны обладать малой вязкостью и хорошей проникающей способностью, обеспечивающей глубокое проникновение во все поры пропитываемой изоляции, лаке не должно быть веществ, оказывающих; вредное воздействие на провода и изоляцию обмотки, а также они должны длительное время противостоять воздействию рабочей температуры, теряя при этом изолирующих свойств.

Обмотки электрических машин пропитывают один, два или три аза в зависимости от условий Их эксплуатации, требований электрической прочности, окружающей среды, режима работы и т. д. пропитке обмоток непрерывно проверяют вязкость и густоту в ванне, потому что растворители лаков постепенно улетучиваются и лаки густеют. При этом сильно снижается их способность сникать в изоляцию проводов обмотки, расположенных в пазах сердечника статора или ротора. Особенно она снижается у густого лака при плотной укладке проводов в пазах. Недостаточная изоляция обмоток при определенных условиях может привести к пробою их изоляции и аварийному выходу электрической машины из строя.

Обмотки, как правило, пропитывают лаками БТ-980, БТ-987, ВТ-988 и др. При скоростных ремонтах и в аварийных случаях обмотки пропитывают и покрывают быстросохнущим лаком воздушной сушки, КО-961П, который высыхает при 20°С в течение 4-5 ч и создает пленку, обладающую значительной влагостойкостью и высокой изолирующей способностью.

Покровные и пропиточные лаки выбирают в зависимости от конкретных условий работы демонтируемой электрической машины, окружающей среды, конструкции машины, класса изоляции.

Лаки и растворители токсичны, пожароопасны и поэтому должны храниться в специальных помещениях при температуре не ниже 8° и не выше 25°С. Склад, где хранятся лаки и растворители, должен быть оборудован вентиляцией и оснащен необходимыми средствами пожаротушения. Всю работу с растворителями и лаками рабочий должен выполнять в брезентовых рукавицах, защитных очках и резиновом фартуке. Лаки разводят в количествах, необходимых только для текущих работ. Запасы разбавленных лаков не. делают.

Обмотки электрических машин после пропитки сушат в специальных камерах подогретым воздухом. По способу нагрева сушильные камеры делят на камеры с электрическим, газовым или паровым подогревом, а по принципу циркуляции подогретого воздуха - с естественной или искусственной (принудительной) циркуляцией. По режиму работы различают сушильные камеры периодического и непрерывного действия.

В целях многократного использования теплоты подогретого воздуха и улучшения режима сушки в камерах используют, способ циркуляции, при котором 50-60% отработавшего горячего воздуха вновь возвращается в сушильную камеру. Для сушки обмоток на большинстве электроремонтных заводов и в электрических цехах промышленных предприятий применяют сушильные камеры с электрическим обогревом.

Сушильная камера с электрическим обогревом представляет. собой сварную каркасную конструкцию из стали, установленную на бетонном полу. Стены камеры выложены кирпичом и покрыты слоем шлаковаты. Воздух, подаваемый в камеру, подогревается электрическим калорифером, состоящим из комплекта трубчатых нагревательных элементов. Мощность калорифера 30-35 кВт, Загрузку и выгрузку камеры осуществляют тележкой, движением которой (вперед и назад) можно/управлять с пульта управления. Пусковые и включающие аппараты вентилятора и нагревательных элементов камеры сблокированы так, что нагревательные элементы можно включать только после запуска вентилятора. Движение воздуха через калорифер в камеру происходит по замкнутому циклу.

В первый период сутки (1-2 ч после начала), когда содержащаяся в обмотках влага быстро испаряется, отработавший воздух полностью выпускается в атмосферу; в последующие часы сушки часть отработавшего воздуха, содержащего небольшие количества влаги и паров растворителя, возвращается в камеру. Максимальная температура в камере 200°С, а полезный внутренний объем определяется габаритами ремонтируемых электрических машин.

Во время сушки обмоток ведется непрерывный контроль температуры в сушильной камере и температуры выходящего из камеры воздуха. Время сушки зависит от конструкции и материала пропитанных обмоток, габаритов изделия, свойств пропиточного лака и применяемых растворителей, температуры сушки и способа циркуляции воздуха в сушильной камере, тепловой мощности калорифера.

Обмотки устанавливают в сушильную камеру таким образом, чтобы они лучше омывались горячим воздухом. Процесс сушки разделяется на разогрев обмоток для удаления растворителей и запекание лаковой пленки.