2.12. Ремонт обмоток электрических машин

Обмотка является одной из наиболее важных частей электрической машины. Надежность машин в основном определяется качеством обмоток, поэтому к ним предъявляются требования электрической и механической прочности, нагревостойкости, влагостойкости и др. Все проводники обмотки должны быть изолированы друг от друга и от корпуса машины. Роль межвитковой изоляции выполняет изоляция самого провода, которая наносится на него в процессе изготовления на заводе. Изоляция, которая отделяет проводники обмотки от корпуса, называется корпусной.
Закрытые пазы (рис. 2.22, а) применяют как в фазных, так и в короткозамкнутых роторах асинхронных двигателей. В современных машинах закрытые пазы имеют прорези для уменьшения пазового рассеяния (эти прорези нельзя использовать для закладывания проводов, поэтому пазы и называются закрытыми). Проводники в такие пазы помещают с торца сердечника.

Рис. 2.22. :
а - закрытый; б - полузакрытый; е - полуоткрытый; г - открытый с бандажом; д - открытый с клином

Полузакрытые пазы (рис. 2.22, б) используют в статорах машин переменного тока мощностью до 100 кВт и напряжением до 660 В, а также в роторах и якорях машин мощностью до 15 кВт. Проводники обмотки круглого сечения опускают в пазы по одному через узкую прорезь.
Полуоткрытые пазы (рис. 2.22, в) применяют в статорах машин переменного тока мощностью 120 - 400 кВт и напряжением не выше 660 В. В них укладывают жесткие катушки по две в каждом слое.
Открытые пазы с креплением обмотки проволочным бандажом (рис. 2.22, г) используют в якорях машин постоянного тока мощностью до 200 кВт.

Открытые пазы с креплением, обмотки клином (рис. 2.22, д) применяются в якорях машин постоянного тока мощностью более 200 кВт, роторах синхронных машин мощностью 15 -100 кВт, статорах асинхронных машин мощностью свыше 400 кВт и крупных синхронных машин.
Корпусная изоляция может быть гильзовой или непрерывной.
При полуоткрытой и открытой формах паза прямолинейную часть проводов или катушек с гильзовой изоляцией обматывают несколькими слоями изоляционного материала, а для скрепления слоев оплетают изоляционными лентами. При полузакрытой форме паза гильзы из нескольких слоев помещают в пазы перед укладкой обмотки. Гильзовая изоляция простая в исполнении и занимает мало места в пазу, но ее можно применять в машинах с рабочим напряжением не выше 660 В. Это объясняется тем, что на стыках между гильзами и ленточной изоляцией лобовых частей катушек может быть пробой изоляции. Поэтому обмотки всех машин напряжением выше 1000 В имеют сплошную изоляцию.
В этом случае катушки или стержни обмоток оплетают изоляционной лентой по всему контуру. Материал ленты подбирают в зависимости от класса нагревостойкости обмотки, количество слоев определяется рабочим напряжением машины.
Существует несколько способов обматывания проводников и катушек обмотки с изоляционной лентой.
Обматывание лентой вразбежку (рис. 2.23, а) - изоляционный слой не образуется, поэтому этот способ применяется только для стягивания витков катушки или удерживания слоев гильзовой изоляции.

Обматывание лентой встык (рис. 2.23, б) - непрерывный слой изоляции не получается, так как в местах стыков могут быть оголенные участки катушки. Такое изолирование применяют только для защиты пазовых частей катушки.

В

Рис. 2.23. : а - вразбежку; б - встык; в - внахлестку

Обматывание лентой внахлестку (рис. 2.23, в) - образуется основная изоляция катушки или стержня. При этом перекрывают предыдущий виток ленты на 1/3, 1/2 или 2/3 ее ширины. Чаще всего применяют перекрытие на 1/2 ширины ленты. При этом действительная толщина изоляции получается вдвое больше расчетной.
Кроме межвитковой и корпусной изоляции катушек в обмотках применяют дополнительные изоляционные прокладки: на дне паза, между слоями обмоток, под проволочными бандажами, между лобовыми частями. Эти прокладки изготавливают из электрокартона, лаковой ткани и изоляционных пленок, а в машинах с нагревостойкой изоляцией из стеклоткани, микафолия, гибкого миканита и т. д.
Нагревостойкость изоляции является одним из важнейших ее свойств. В зависимости от этого параметра изоляционные материалы разделяют на семь классов: Y (90 °С), А (105 °С), Е (120 °С), В (130 °С), F (155 °С), Н (180 °С), С (более 180 °С).

Диэлектрические свойства изоляции характеризуются ее электрической прочностью и величиной электрических потерь. Высокой электрической прочностью обладают материалы на основе слюды. Например, электрическая прочность микаленты в зависимости от марки и толщины составляет 16 - 20 кВ/мм, непропитанной хлопчатобумажной ленты - только 6, а стеклоленты - 4 кВ/мм.
Электрическая прочность изоляционных материалов может значительно снизиться в результате деформаций при изготовлении обмоток. После пропитки соответствующими растворами электрическая и механическая прочность некоторых изоляционных материалов повышается.
Для обмоток электрических машин применяют провода с волокнистой, эмалевой и комбинированной изоляцией и голые провода круглого, прямоугольного и фасонного сечений.
Провода с эмалевой изоляцией круглого и прямоугольного сечения все в большей степени используются вместо проводов с волокнистой изоляцией, так как эмалевая изоляция более тонкая, чем волокнистая.
Обмотка электрической машины состоит из витков, катушек и катушечных групп.
Виток - два последовательно соединенных между собой проводника, размещенных под соседними разноименными полюсами. Виток может состоять из нескольких параллельных проводников. Число витков зависит от номинального напряжения машины, а площадь сечения проводников - от ее тока.
Катушка - несколько витков, уложенных соответствующими сторонами в два паза и соединенных между собой последовательно. Части катушки, которые лежат в пазах сердечников, называют пазовыми или активными, а размещенные за пазами - лобовыми.
Шаг катушки - число пазовых делений, заключенных между центрами пазов, в которые укладываются стороны витка или катушки. Шаг катушки может быть диаметральным или укороченным. Диаметральным называют шаг, равный полюсному делению, а укороченным - несколько меньший диаметрального.
Катушечная группа представляет собой несколько последовательно соединенных катушек одной фазы, стороны которых лежат под двумя соседними полюсами.
Обмотка - несколько катушечных групп, уложенных в пазы и соединенных по определенной схеме.
Обмотки электрических машин разделяют на петлевые, волновые и комбинированные. По способу заполнения паза они могут быть однослойными и двухслойными. При однослойной обмотке сторона катушки занимает весь паз по его высоте, а при двухслойной - только половину, вторую его половину заполняет соответствующая сторона другой катушки.
Основным типом статорной обмотки асинхронных машин является двухслойная обмотка с укороченным шагом. Однослойные обмотки применяются только в электродвигателях малых габаритов.
На рис. 2.24 показаны развернутая и фронтальная (торцевая) схемы двухслойной трехфазной обмотки. Стороны катушек в пазовой части обозначают двумя линиями - сплошной и штриховой. Сплошной линией изображают сторону катушки, которая уложена в верхнюю часть паза, а штриховой - нижнюю сторону катушки, уложенной на дно паза. В разрывах вертикальных линий указывают номера пазов сердечника. Нижний и верхний слои лобовых частей изображают соответственно штриховыми и сплошными линиями.
Начала первой, второй и третьей фаз обозначают CI, С2, СЗ (по старому, но широко используемому ГОСТу) или Ul, VI, W1 (по новому ГОСТу), а концы этих фаз - соответственно С4, С5, С6 или U2, V2, W2. На схеме указывается вид обмотки, а также даются ее параметры: z - число пазов; 2р - число полюсов; у - шаг обмотки по пазам; а - число пар параллельных ветвей в фазе; т - число фаз; способ соединения фаз - Y - звездой, Л - треугольником.
Обмотки статоров выполняют однослойными и двухслойными. Намотку однослойных обмоток осуществляют механизированным способом на специальных станках.
Однослойные обмотки имеют разную форму, а лобовые части одной катушечной группы - одинаковую форму, но разные размеры (рис. 2.25). Чтобы уложить обмотку в пазы сердечника статора, лобовые части катушек располагают по окружности в два или три ряда. Наиболее распространены однослойные двух- и трехплоскостные обмотки (лобовые части обмотки располагаются на двух или трех уровнях.

Роторы асинхронных двигателей выполняют с короткозамкнутой или фазной обмоткой. Короткозамкнутые обмотки электрических машин старых конструкций изготовлялись в виде "беличьей клетки" из медных стержней, концы которых были запаяны в отверстиях, высверленных в медных короткозамкнутых кольцах (см. рис. 2.3). В современных асинхронных электрических машинах мощностью до 100 кВт короткозамкнутую обмотку ротора образуют заливкой его пазов расплавленным алюминием.

С1 С6 С2 С4 СЗ С5
Рис. 2.25. (г = 24; р = 2): а - с четным числом пар полюсов; б - расположение лобовых частей; в - с нечетным числом пар полюсов; г - расположение лобовых частей

В фазных роторах асинхронных двигателей чаще всего применяют волновые или петлевые обмотки. Наиболее распространены волновые обмотки, преимущество которых заключается в минимальном числе межгрупповых соединений. Основным элементом волновой обмотки является обычный стержень. Двухслойную волновую обмотку выполняют, вставляя с торца ротора в каждый его закрытый или полузакрытый паз по два стержня. Схема волновой обмотки четырехполюсного ротора, который имеет 24 паза, показана на рис. 2.26, а. Шаг волновой обмотки равен числу пазов, разделенных на число полюсов. Для схемы, изображенной рис. 2.26, а, он будет равен 6. Это означает, что верхний стержень паза 1 подходит к нижнему стержню паза 7, который при шаге обмотки, равном 6, соединяется с верхним стержнем паза 13 и нижним стержнем паза 19. Для продолжения обмотки шагом, равным 6, необходимо соединить нижний стержень паза 19 с верхним стержнем паза 1, а значит, замкнуть обмотку, что недопустимо. Чтобы избежать этого, укорачивают или удлиняют шаг обмотки на один паз. Волновые обмотки с укороченным шагом на один паз называют обмотками с укороченными переходами, а с увеличенным шагом на один паз - обмотками с удлиненными переходами.
На схеме обмотки число пазов на полюс и фазу равно двум, поэтому необходимо сделать два обхода ротора, а для образования четырехполюсной обмотки не хватает соединений с противоположной стороны ротора, которые можно получить при его обходе, но уже в обратном направлении.
В волновых обмотках различают передний шаг обмотки со стороны выводов (контактных колец) и задний шаг обмотки со стороны, противоположной контактным кольцам. Обход ротора в обратном направлении, в данном случае переход на задний шаг, достигается соединением нижнего стержня паза 18 с нижним стержнем, который отстает от него на один шаг. Далее делается два обхода ротора. Продолжая обход ротора задним шагом, нижний стержень паза 12 соединяют с верхним стержнем паза 6. Дальнейшие соединения делают так. Нижний стержень паза 1 соединяют с верхним стержнем паза 19, который (как видно из схемы) соединяется с нижним стержнем паза 13, а тот в свою очередь с верхним стержнем паза 7. Второй конец верхнего стержня этого паза идет на вывод, образуя конец первой фазы.
Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей соединяют преимущественно "звездой" с выводом трех концов обмотки к контактным кольцам. Выводы обмотки ротора обозначают PI, Р2, РЗ (по старому ГОСТу) или Kl, LI, Ml (по новому ГОСТу), а концы фаз обмотки соответственно Р4, Р5, Р6 или К2, L2, М2.

Перемычки, которые соединяют начала и концы фаз обмотки ротора, указывают римскими цифрами, например, в первой фазе перемычка, которая соединяет начало Р1 и конец Р4, обозначена I-IV, Р2 и Р5 - II-V, РЗ и Р6 - III-VI.


Для якорей машин постоянного тока применяют петлевые и волновые обмотки. Простая волновая обмотка якоря (рис. 2.26, б) получается соединением выводных концов секции с двумя коллекторными пластинами АС и BD, расстояние между которыми определяется двойным полюсным делением (2т). При выполнении обмотки конец последней секции первого обхода соединяют с началом секции, соседней с той, от которой был начат обход, и далее продолжают обходы по якорю и коллектору, пока не будут заполнены все пазы и не замкнется обмотка.
Подготовка обмоток к ремонту. Ремонт обмоток выполняется специально обученными рабочими на обмоточных участках ремонтного подразделения или предприятия. Подготовка машин к ремонту заключается в подборе обмоточных проводов, изоляционных, пропиточных и вспомогательных материалов. Перечень материалов, необходимых для ремонта обмоток, заносят в эксплуатационную документацию электрической машины.
Для выявления замыканий в обмотке между витками одной катушки или проводами разных фаз используют специальные приборы. Определив характер неисправности обмотки, начинают ее ремонт.
Технология капитального ремонта обмоток электрических машин включает следующие основные операции:
разборка обмотки;
очистка пазов сердечника от старой изоляции;
ремонт сердечника и механической части машины;
очистка катушек обмотки от старой изоляции;
подготовительные операции для изготовления обмотки;
изготовление катушек обмотки;
изолирование сердечника и обмоткодержателей;
укладывание обмотки в паз;
пайка соединений обмотки;
крепление обмотки в пазах;
сушка и пропитка обмотки.
Ремонт обмоток статоров. Изготовление обмотки статора начинают с намотки отдельных катушек на шаблоне. Чтобы правильно выбрать размер шаблона, необходимо знать основные размеры катушек, главным образом их прямолинейной и лобовой частей. Размеры катушек обмотки демонтируемых машин определяют путем замеров старой обмотки.
Катушки всыпных обмоток статоров изготавливают обычно на универсальных шаблонах (рис. 2.27). Такой шаблон представляет собой стальную плиту 1, которая при помощи приваренной к ней втулки 2 соединяется со шпинделем намоточного станка. Плита имеет форму трапеции. В ее прорези установлены четыре шпильки, закрепленные гайками. При намотке катушек разной длины шпильки перемещают в прорезях. При намотке катушек разной ширины шпильки переставляют с одних прорезей в другие.
В обмотках статора машин переменного тока обычно несколько соседних катушек соединяют последовательно, и они образуют катушечную группу. Чтобы избежать лишних паечных соединений, все катушки одной катушечной группы наматывают цельным проводом. Поэтому на шпильки 3 надевают ролики 4, выточенные из текстолита или алюминия. Число желобков на ролике равно наибольшему числу катушек в катушечной группе, размеры желобков должны быть такими, чтобы в них могли поместиться все проводники катушки.

Рис. 2.27.: 1 - плита; 2 - втулка; 3 - шпилька; 4 - ролики

Иногда при ремонте обмоток двигателей приходится заменять отсутствующие провода проводами других марок и сечений. По тем же причинам вместо намотки катушки одним проводом используют намотку двумя (и более) параллельными проводами, суммарное сечение которых эквивалентно требуемому. При замене проводов ремонтируемых двигателей предварительно (до намотки катушек) проверяют коэффициент заполнения паза, который должен быть 0,7 - 0,75.
Катушки двухслойной обмотки укладывают в пазы сердечника группами, как они были намотаны на шаблоне. Провода распределяют в один слой и кладут стороны катушек, которые прилегают к пазу. Другие стороны катушек не укладывают в пазы до тех пор, пока не будут уложены нижние стороны катушек во все пазы (рис. 2.28). Следующие катушки кладут одновременно верхними и нижними сторонами. Между верхними и нижними сторонами катушек в пазах устанавливают изоляционные прокладки из электрокартона, согнутого в виде скобочки, а между лобовыми частями - из лакоткани или листов картона с наклеенными на них кусочками лакоткани.
При ремонте электрических машин старых конструкций с закрытыми пазами рекомендуется до начала демонтажа обмотки снять ее реальные обмоточные данные (диаметр провода, количество проводов в пазе, шаг обмотки по пазам и др.), а затем сделать эскизы лобовых частей и отмаркировать пазы статора (эти данные могут понадобиться при восстановлении обмотки).

Рис. 2.28.

Рис. 2.29. : 1 - стальной дорн; 2 - гильза

Изготовление обмотки с закрытыми пазами имеет ряд особенностей. Пазовую изоляцию таких обмоток делают в виде гильз из электрокартона и лакоткани. Предварительно по размерам пазов машины изготовляют стальной дорн 1, который представляет собой два встречных клина (рис. 2.29). Дорн должен быть меньше паза на толщину гильзы 2. Затем по размерам старой гильзы нарезают заготовки из электрокартона и лакоткани на полный комплект гильз и приступают к их изготовлению. Нагревают дорн до 80 - 100 °С и плотно обертывают заготовкой, пропитанной лаком. Сверху на заготовку вполнахлестку плотно укладывают хлопчатобумажную ленту. После охлаждения дорна до температуры окружающей среды разводят клинья и снимают готовую гильзу. Перед намоткой помещают гильзы в пазы статора, а затем заполняют их стальными прутками, диаметр которых должен быть на 0,05 - 0,1 мм больше диаметра изолированного обмоточного провода. От бухты отрезают кусок провода, необходимый для намотки одной катушки. Длинный провод усложняет намотку, при этом нередко повреждается изоляция из-за частой протяжки его через паз.
Намотку в протяжку обычно производят два обмотчика, которые стоят с двух сторон статора (рис. 2.30). Изоляцию лобовых частей
обмотки машин на напряжение до 660 В, предназначенных для работы в нормальной среде, выполняют стеклолентой ЛЭС, причем каждый следующий слой полуперекрывает предыдущий. Каждую катушку группы обматывают, начиная от торца сердечника. Сначала обматывают лентой часть изоляционной гильзы, которая выступает из паза, а затем часть катушки до конца выгиба. Середины головок группы обматывают стеклолентой вполнахлестку. Конец ленты закрепляют на головке клеем или плотно пришивают к ней. Провода обмотки, которые лежат в пазе, удерживают с помощью пазовых клиньев, изготавливаемых из бука, березы, пластмассы, текстолита или гетинакса. Клин должен быть на 10 - 15 мм длиннее сердечника и на 2 – 3 мм короче пазовой изоляции и толщиной не менее 2 мм. Для влагоустойчивости деревянные клинья "варят" 3 - 4ч в олифе при 120 - 140°С.

Рис. 2.30. Намотка впротяжку статорной обмотки электрической машины с закрытыми пазами

Клинья забивают в пазы средних и малых машин молотком и с помощью деревянной надставки, а в пазы крупных машин - пневматическим молотком (рис. 2.31). Затем собирают схему обмотки. Если фаза обмотки намотана отдельными катушками, их последовательно соединяют в катушечные группы.

Рис. 2.31. : 1 - клин; 2 - пазовая изоляция; 3 - надставка
За начало фаз принимают выводы катушечных групп, которые выходят из пазов, расположенных около выводного щитка. Эти выводы отгибают к корпусу статора и предварительно соединяют катушечные группы каждой фазы, скручивают зачищенные от изоляции концы проводов катушечных групп.
После сборки схемы обмотки проверяют электрическую прочность изоляции между фазами и на корпус, а также правильность ее соединения. Для этого используют самый простой способ - кратковременно подключают статор к сети (127 или 220В), а затем к поверхности его расточки прикладывают стальной шарик (от шарикоподшипника) и отпускают его. Если шарик вращается по окружности расточки, значит схема собрана правильно. Такую проверку можно также осуществить с помощью вертушки. В центре диска из жести пробивают отверстие, укрепляют его гвоздем на торце деревянной планки, а затем эту вертушку помещают в расточку статора, который подключен к электрической сети. Если схема собрана правильно, диск будет вращаться.
Правильность сборки схемы и отсутствие витковых замыканий в обмотках ремонтируемых машин проверяют также электронным аппаратом Ел-1. Две одинаковые обмотки или секции соединяют с аппаратом, а затем с помощью синхронного переключателя подают периодически импульсы напряжения на электронно-лучевую трубку аппарата. Если в обмотках нет повреждений, кривые напряжений на экране накладываются одна на другую, при наличии же дефектов они раздваиваются. Для обнаружения пазов, в которых находятся короткозамкнутые витки, используют приспособление с двумя П-образными электромагнитами на 100 и 2000 витков. Катушку неподвижного электромагнита (100 витков) соединяют с выводами аппарата, а катушку подвижного электромагнита (2000 витков) - с выводами "Сигн. явл.". При этом средняя ручка должна быть поставлена в крайнее левое положение "Работа с приспособлением". Если переставить оба электромагнита приспособления с паза на паз по расточке статора, на экране появится прямая или кривая линия с малыми амплитудами, которая свидетельствует об отсутствии в пазе короткозамкнутых витков. В противном случае на экране будут кривые линии с большими амплитудами.
Аналогично находят короткозамкнутые витки в обмотке фазного ротора или якоря машин постоянного тока.
Ремонт обмоток роторов. В асинхронных двигателях с фазным ротором используют два основных типа обмоток: катушечную и стержневую. Изготовление всыпных и протяжных катушечных обмоток роторов почти не отличается от изготовления таких же обмоток статоров.
В машинах мощностью до 100 кВт применяют преимущественно стержневые двухслойные волновые обмотки роторов. В них повреждаются не сами стержни, а их изоляция (в результате частых чрезмерных нагревов), а также пазовая изоляция роторов.
Обычно медные стержни поврежденной обмотки используют повторно, поэтому после восстановления изоляции их кладут в те же пазы, в которых они находились до ремонта.
Сборка стержневой обмотки ротора состоит из трех основных операций: укладка стержней в пазы сердечника ротора, изгибание лобовых частей стержней и соединение стержней верхнего и нижнего рядов пайкой или сваркой. Изолированные стержни, которые используются повторно, поступают на укладку в пазы только с одной согнутой лобовой частью. Другие концы этих стержней изгибают специальными ключами после укладки в пазы. Сначала кладут в пазы стержни нижнего ряда, вставляя их со стороны, противоположной контактным кольцам. Уложив весь нижний ряд стержней, их прямые участки помещают на дно пазов, а согнутые лобовые части - на изолированный обмоткодержатель. Концы согнутых лобовых частей сильно стягивают временным бандажом из мягкой стальной проволоки, плотно прижимая их к обмоткодержателю. Второй временный бандаж из проволоки наматывают на середины лобовых частей. Временные бандажи служат для предотвращения сдвига стержней при дальнейшем их изгибании.

Стержни изгибают с помощью двух специальных ключей (рис. 2.32).
После укладки стержней нижнего ряда переходят к укладке стержней верхнего ряда обмотки, вставляя их в пазы со стороны, противоположной от контактных колец. Потом кладут временные бандажи. Концы стержней соединяют медной проволокой для проверки отсутствия замыкания на корпус. Если результаты испытаний положительные, продолжают сборку обмотки, концы верхних стержней изгибают в противоположную сторону. Согнутые лобовые части верхних стержней также крепят двумя временными бандажами.

Рис. 2.32. :
о - пластинка; б - "язык"; в - обратный клин; г - угловой нож; д - выколотка; е - топорик; ок, а - ключи для гнутья стержней ротора
После укладки стержней верхнего и нижнего рядов обмотку ротора сушат при 80 - 100° С в печи или сушильном шкафу. Затем испытывают изоляцию высушенной обмотки.
Конечными операциями изготовления стержневой обмотки ротора ремонтируемой машины является соединение стержней, забивание клиньев в пазы и бандажирование обмотки. Для повышения надежности машин применяют соединение стержней пайкой твердыми припоями.
Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей соединяют преимущественно "звездой".

Большинство асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт изготавливается с короткозамкнутым ротором, который выполняют из алюминия методом литья.
Ремонт литого ротора с поврежденным стержнем состоит из перезаливки его после выплавки алюминия и очистки пазов. Для этой цели используют кокили.
На крупных электроремонтных заводах короткозамкнутые роторы заливают алюминием центробежным или вибрационным способом, а также используют литье под давлением.
Ремонт обмоток якорей. Основные неисправности обмоток якорей: соединение обмотки с корпусом, межвитковые замыкания, обрывы в обмотках, механические повреждения паек.
При подготовке якоря к ремонту снимают старые бандажи, отпаивают соединения с коллектором, удаляют старую обмотку, предварительно записав все необходимые для ремонта данные.
В машинах постоянного тока применяют стержневые и шаблонные обмотки якорей. Стержневые обмотки якорей выполняют так же, как и стержневые обмотки роторов.
Для намотки секций шаблонной обмотки используют изолированные провода, а также медные шины, которые изолируют лакотканью или миколентой. Секции шаблонной обмотки наматывают на универсальных шаблонах, которые позволяют делать обмотку, а затем растяжку небольшой секции, не снимая ее с шаблона. Растяжку секций якорей крупных машин выполняют на специальных станках с машинным приводом. Перед растяжкой секцию закрепляют, временно обматывая ее хлопчатобумажной лентой в один слой, чтобы обеспечить правильное формирование секции при растяжении.
Катушки шаблонных обмоток изолируют вручную или на специальных станках. При укладке шаблонной обмотки в паз следят, чтобы концы катушки, которые повернуты к коллектору, а также расстояния от края сердечника до перехода прямой (пазовой) части в лобовую были одинаковые. После укладки всей обмотки провода обмотки якоря подсоединяют к пластинам коллектора пайкой с использованием припоя ПОСЗО.
Качество пайки проверяют внешним осмотром, измерением переходного сопротивления между соседними пластинами, пропусканием рабочего тока по обмотке якоря. При качественной пайке переходное сопротивление между всеми парами пластин должно быть одинаковым. При пропускании по обмотке якоря в течение 20 - 30 мин номинального тока не должно возникать местных нагревов.

Ремонт катушек полюсов.

Чаще всего поврежденными оказываются катушки добавочных полюсов, которые намотаны прямоугольной медной шиной плазом или на ребро. Обычно повреждается изоляция между витками катушки. При ремонте катушку перематывают на намоточном станке (рис. 2.33, а), а затем изолируют на изолировочном станке (рис. 2.33, б). Изолированную катушку стягивают хлопчатобумажной лентой и прессуют. Для этого надевают на оправку торцевую изоляционную шайбу, кладут на нее катушку и накрывают второй шайбой. Затем сжимают катушку на оправке, присоединяют к сварочному трансформатору, нагревают до 120 °С и, сжимая ее, снова прессуют, после чего охлаждают в запрессованном положении на оправке до 25 °С. Снятую с оправки охлажденную катушку покрывают лаком воздушной сушки и выдерживают в течение 10 - 12 ч при 20 - 25 °С.


Рис. 2.33. :
а - для намотки катушек из полосовой меди; б - для изолировки намотанной катушки; 1, 4 - миканитовая и хлопчатобумажная ленты; 2 - шаблон; 3 - медная шина;
5 - полюсная катушка
Наружную поверхность катушки изолируют асбестовой, а затем миканитовой лентой и покрывают лаком. Готовую катушку надевают на добавочный полюс и крепят деревянными клиньями.
Сушка и пропитка обмоток. Некоторые изоляционные материалы (электрокартон, хлопчатобумажные ленты) являются гигроскопическими. Поэтому перед пропиткой обмотки статоров, роторов и якорей сушат в специальных печах при 105 - 200° С. Можно также использовать инфракрасные лучи, источником которых являются специальные лампы накаливания.
Высушенные обмотки пропитывают лаком в специальных ваннах с подогревом, которые устанавливают в отдельном помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией и необходимыми средствами пожаротушения.
Для обмоток применяют пропиточные лаки воздушной или печной сушки, а в отдельных случаях - кремнийорганические лаки. Пропиточные лаки должны обладать малой вязкостью и большой проникающей способностью и в течение длительного времени сохранять изоляционные свойства.
Обмотки электрических машин пропитывают один, два или три раза в зависимости от условий эксплуатации и предъявляемых к ним требований. В процессе пропитки необходимо постоянно проверять вязкость и густоту лака, так как растворители испаряются и лак загустевает. При этом значительно снижается его способность проникать в изоляцию проводов обмотки, расположенных в пазах сердечника статора или ротора. Поэтому в пропиточную ванну периодически добавляют растворитель.
Обмотки электрических машин после пропитки сушат в специальных камерах с естественной или принудительной вентиляцией тепловым воздухом. Подогрев может быть электрическим, газовым, паровым. Наиболее распространены сушильные камеры с электрическим подогревом.
В начале сушки (1 - 2 ч), когда удерживаемая в обмотках влага быстро испаряется, отработанный воздух полностью выпускается в атмосферу. В последующие часы сушки часть отработанного теплого воздуха, содержащего небольшое количество влаги и паров растворителя, возвращается в камеру. Максимальная температура в камере не превышает 200° С.
Во время сушки обмоток постоянно контролируют температуру в камере и выходящего из нее воздуха. Обмотки располагают так, чтобы они лучше обдувались горячим воздухом. Процесс сушки состоит из разогрева обмоток (для выведения растворителя) и запекания лаковой пленки.
При подогреве обмоток повышать температуру выше 100 - 110°С нежелательно, так как преждевременно может образоваться лаковая пленка.
В процессе запекания лаковой пленки кратковременно (не более чем на 5 - 6 ч) можно повышать температуру сушки обмоток с изоляцией класса А до 130 - 140 °С.
На крупных электроремонтных предприятиях пропитку и сушку выполняют на специальных пропиточно-сушильных конвейерных установках.
После ремонта электрические машины поступают на испытания.

1. Какие способы обмотки катушек лентами используют при их изолировании?
2. Как разделяются изоляционные материалы по классам нагревостойкости?
3. Что такое виток, катушка, катушечная группа и обмотка?
4. Какие типы обмоток применяются в статорах асинхронных двигателей?
5. Какие пазы используются в электрических машинах?
6. Как устроен универсальный обмоточный шаблон?
7. Как укладывают в пазы шаблонную обмотку?
8. Как изготовляют стержневую обмотку?
9. Какие приспособления применяют при выполнении катушек якоря?
10. Как изолируют лобовые части обмоток?
11. Какие неисправности бывают в полюсных катушках?
12. Почему сушат обмотки?
13. Процесс пропитки обмотки.

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

В якорях с миканитовой корпусной изоляцией часто бывает очень трудно извлечь секции обмотки из пазов. Если секции вынуть не удается, нагревают якорь в сушильном шкафу до 120 – 150 градусов, поддерживая температуру в течение 40 – 45 минут, и после этого их извлекают.

У электрических машин постоянного тока, поступающих в ремонт, чаще всего оказывается поврежденными катушки дополнительных полюсов, намотанные прямоугольной медной шиной пламя или на ребро. Повреждается не сама медная шина катушки, а изоляция между ее витками. Ремонт катушки сводится к восстановлению междувитковой изоляции перемоткой катушки.

Обмотки якоря из круглого провода при ремонте, как правило, заменяют. Обмотки якорей машин малой мощности наматывают вручную непосредственно в пазы сердечника. Предварительно изолируют пазы, торцы сердечника и участок вала, примыкающий к сердечнику; фрезеруются пазы в коллекторе.

Согласно разметке устанавливают в шлиц коллекторной пластины провод (начало секции) и вручную заводят его в соответствующие пазы, делая необходимое число витков. Конец секции заводят в шлиц соответствующей коллекторной пластины.

Катушечные обмотки якорей электрических машин средней мощности наматывают на шаблоны. Каждую катушку наматывают отдельно. Если катушка состоит из нескольких секций, то наматывают сразу все секции.

На промышленных предприятиях ремонт обмоток якоря из прямоугольного повода, как правило, включает ремонт отдельных или замену одной или нескольких катушек, вышедших из строя.

При ремонте обмоток полюсов их, как правило, снимают с полюсов. Для этого отворачивают болты, крепящие полюса к корпусу, отнимают полюса от корпуса и снимают их с обмотки. При ремонте обмоток добавочных полюсов находят место повреждения и, если это пробой на корпус, очищают его от поврежденной изоляции и наносят новую. Если неповрежденная изоляция служила довольно долго, то необходимо ее заменить. При витковом замыкании с катушки снимают корпусную изоляцию, раздвигают витки и прокладывают между ними новую витковую изоляцию. Как правило изоляцию промазывают клеящими лаками и высушивают. Изолированную обмотку несколько раз покрывают эмалью и сушат.

Тема 3.3 . Ремонт пускорегулирующей аппаратуры

Виды и причины повреждений пускорегулирующей аппаратуры. Ремонт контактов и механических деталей контактора, пускателя, автоматического выключателя. Ремонт катушек.

Пускорегулирующая аппаратура имеет следующие виды повреждений: чрезмерный нагрев катушек пускателей, контакторов и автоматов, межвитковые замыкания и замыкания на корпус катушек; чрезмерный нагрев и износ контактов; неудовлетворительная изоляция; механические неполадки. Причина опасного перегрева катушек переменного тока – заклинивание якоря электромагнита в его разомкнутом положении и низкое напряжение питания катушек. Межвитковые замыкания могут произойти вследствие климатических воздействий на катушку, а также из-за плохой намотки катушек. Замыкание на корпус происходит в случае неплотной посадки бескаркасной катушки на железном сердечнике, а также из-за вибраций. На нагрев контактов влияет токовая нагрузка, давление, размеры и раствор контактов, условия охлаждения и окисление их поверхности и механические дефекты в контактной системе. Износ контактов зависит от силы тока, напряжения и продолжительности горения электрической дуги между контактами, частоты и продолжительности включений, качества и твердости материала. Механические неполадки в аппаратах возникают в результате образования ржавчины, механических поломок осей, пружин, подшипников и других конструктивных элементов.

Перед ремонтом осматривают все основные части контактора, чтобы установить, какие детали подлежат замене и восстановлению. При небольшом обгорании контактной поверхности ее очищают от копоти и наплывов обычным личным напильником и стеклянной бумагой. При замене контактов их изготавливают из медных цилиндрических или фасонных прутков из твердой меди марки М-1.

При ремонте контакторов придерживаются паспортных величин нажатия контактов. Отклонение от них в ту или иную сторону может привести к неустойчивой работе контактора, вызывая его перегрев и сваривание контактов.

Особенность ремонта магнитных пускателей – смена неисправных катушек и тепловых элементов. При изготовлении новой катушки необходимо сохранять ее конструкцию. Тепловые элементу пускателей, как правило, заменяют новым, заводским, т.к. их в условиях мастерской отремонтировать трудно.

У автоматических выключателей серии А и других конструктивно аналогичных выключателей повреждаются преимущественно контакты, отключающие механизм и механических пружин. В зависимости от характера повреждения ремонтируют автоматические выключатели в электроремонтном цехе или на месте их установки. Закопченные стальные омедненные пластины решетки осторожно очищают деревянной палочкой или мягкой стальной щеткой, освобождая их от слоя нагара, а затем протирают чистыми тряпками и промывают.

Технологический процесс изготовления катушек состоит из операций намотки, изолировки, пропитки, сушки и контроля катушки можно наматывать на намоточный шаблон, на каркас или непосредственно на изолированный полюс.

4-6. ПАЙКА ОБМОТОК, КОЛЛЕКТОРОВ, БАНДАЖЕЙ

Соединение проводников пайкой производится при помощи припоя. По температуре расплавления припои делятся на мягкие (олово - свинец) с температурой плавления до "230° С и твердые (медь - серебро) с температурой плавления 700° С и выше. Существует также промежуточная группа припоев. Из числа мягких оловя-нисто-свинцовых припоев применяются припои марок ПОС-30-ПОС-90 (цифра обозначает процентное содержание олова) с температурой плавления 180° С. Хорошие результаты дает пайка чистым оловом (температура плавления 230° С). Однако вследствие дефицитности этого металла пайку чистым оловом производят лишь в осо-

Для якоря		Для якоря

бо ответственных электрических машинах при наличии повышенных температур.

Кадмиево-цинково-серебряные припои (ПКДЦ Ср 31) с температурой плавления 250° С применяются для пайки бандажей машин с изоляцией класса Н, а свинцово-серебряные припои (ПССр 2,5) с температурой плавления 280° С, применяются для пайки коллекторов этих машин.

Из числа твердых применяются серебряные припои (П Ср 45-70) с температурой расплавления 660- 730° С и медно-фосфористые (ПМФ7, МФ-3) с температурой плавления 710-850° С. К припоям предъявляется ряд требований: они должны в расплавленном виде достаточно хорошо проникать в щели между спаиваемыми поверхностями, т. е. иметь достаточную жидкотекучесть, не должны размягчаться при температурах, лежащих по возможности близко к температуре плавления, и обеспечивать достаточную механическую прочность пайки при этих температурах. Место пайки не должно быть хрупким. Пайка должна иметь достаточно низкое электрическое сопротивление и, кроме того, с течением времени это сопротивление, равно как и механические показатели, не должно ухудшаться за счет окисления и старения.

Следует отметить, что припои с большим содержанием свинца более склонны к окислению, а припои медно-фосфористые дают несколько более хрупкие соединения, чем серебряные.

Для того чтобы припой мог дать прочное соединение поверхностей, кроме чистоты их необходимо, чтобы на них не было пленки окислов. При температуре пайки такой пленкой покрыты поверхности любого металла. Для уничтожения пленки окислов служат флюсы: канифоль для мягких паек и бура для твердых. Протравка спаиваемых поверхностей кислотой при пайке токоведущих частей в электрических машинах не допускается, так как кислота разрушает изоляционные материалы.

Канифоль может применяться в твердом виде или в виде спиртового раствора. Бура применяется в виде порошка либо водного раствора. Пайка производится иа-яльной лампой или паяльником. Для ускорения пайки желательно применение электрических паяльников. Для пайки твердым припоем применяются клещи с электронагревом (рис. 4-20) и графитовыми губками,

Мягкими припоями паяют коллекторы и бандажи всех машин, статорные и роторные шины и соединения у машин, изолированных по классу А с невысокими рабочими температурами.

Чисто оловянистым припоем рекомендуется паягь коллекторы и бандажи ответственных машин, у которых возможны значительные перегрузки. Для нормальных машин пайка коллекторов и бандажей может производиться припоем ПОС-30-ПОС-60 с 30-6Э%-ным содержанием олова (ГОСТ 1499-42).

Рис. 4-20. Сварочные клещи.

Твердым припоем паяют: шины (стержни) обмоток машин, имеющих высокие перегревы и изолированных по классу В-Н, неизолированные обмотки короткозамк-нутых роторов, демпферные клетки и т. д. Твердым припоем производится также соединение медных шин в процессе намотки катушек. Тонкие провода во избежание пережога паяют мягкими припоями.

Технология пайки мягкими припоями предусматривает следующие операции: 1) очистка поверхности места пайки; 2) прогрев места пайки до температуры, при которой припой плавится от прикосновения к месту пайки; 3) обильная промазка канифолью; 4) введение палочки припоя путем прижимания ее к щели между спаиваемыми поверхностями; 5) удаление (тряпкой) излишков припоя в горячем состоянии; 6) остывание и смывание остатков канифоли спиртом.

Для лучшего соединения паяемых поверхностей рекомендуется их предварительное облуживание.

Пайка коллекторов производится в наклонном положении для того, чтобы олово не затекло за петушки. Прогрев коллектора паяльной лампой должен производиться весьма осторожно, чтобы не отпустить пластин. Обмотка при этом закрывается асбестовой тканью или

картоном. У малых коллекторов достаточно прогреть петушки паяльником.

То же относится к впайке проводов в ленточные петушки (рис. 4-21). Прорезь в пластине, петушок и конец обмоточного провода должны быть предварительно об-лужены.

Наилучшие результаты дает пайка коллекторов в ванне. При этом якорь устанавливают вертикально коллектором вниз. Торцовую часть петушков ставят на асбестовую прокладку, лежащую на борту стального кольца. Кольцо и коллектор прогревают при помощи электрообогрева до температуры 250° С, после чего петушки обильно промазывают канифолью и в канавку между ними и бортом кольца наливают расплавленное олово или припой.

При этом методе пайки обеспечивается хорошее проникновение олова во все места, подлежащие пропайке.

Олово, естественно, ие должно наливаться выше уровня петушков, чтобы оно не затекало в обмотку.

Для выполнения пайки по указанному способу ремонтный цех должен иметь установку для нагрева и набор сменных колец для разных диаметров коллекторов.

Весьма удобным (в особенности в условиях ремонта) является способ нагрева петушков при пайке коллекторов, согласно которому коллектор охватывается медным хомутом или проводом, обеспечивающим хороший контакт с пластинами. Один конец от сварочного трансформатора подводят к этому хомуту, а второй конец - к паяльнику, представляющему собой медный стержень с графитовой накладкой, укрепленный в рукоятке из изоляционного материала. Прикосновением графитовой накладки к петушку его разогревают до нужной температуры.

Рис. 4-21. Пайка петушков.

Пайка Шин двухслойной обмотки предусматривает подготовку, т. е. охват шин скобочкой и расклиновку их медным клином (рис. 4-22). Ротору дается легкий наклон для предотвращения затекания олова в обмотку.

Если шины имеют большое сечение, а скобочка большую длину, то для облегчения пропайки всей поверхности в скобе делают прорези или круглые отверстия (рис. 4-"23). Пайка может быть хорошо выполнена толь-

Рис. 4-22. Подготовка

стержней роторной

обмотки к пайке.

Рис 4-23. Скобка с отверстиями.

ко в том ■случае, если внутри скобки с расклиненными шинами не остается пустот. В противном случае припой будет вытекать и пайка получится непрочной.

Пайка бандажей после их намотки заключается в равномерной пропайке тонким слоем олова рядом лежащих витков бандажной проволоки, так что образуется как бы сплошной пояс. При этом не должно быть мест, где олово наложено настолько толстым слоем, что закрывает витки бандажной проволоки.

Пайку проводов твердым припоем производят в следующей последовательности: 1) подготовка торцов; 2) разогрев до темно-красно-малинового цвета; 3) посыпание бурой до полного закрытия слоем расплавленной буры концов провода; 4) дальнейший нагрев до момента расплавления припоя, после чего необходимо прекратить нагревание; 5) осмотр и опиловка места пайки; проверка прочности ее на изгиб. Припой в виде листочка закладывают между торцами провода. Для прямоугольной меди большого сечения стык выполняют наискось (угол 65°). Концы вкладывают в зажимы и закрепляют один плотно, другой свободно. Нагрев места пайки производят паяльной лампой, автогенной горелкой или электроклещами (рис. 4-20).

Пайка шин может производиться аналогичными клещами с угольными губками. Припой в виде листочка закладывают под скобу, которая сжимается клещами. На короткое время, необходимое для расплавления припоя, включают ток.

Хорошие результаты дает пайка припоем из фосфористой меди МФ-3 (температура плавления 720-740° С).

Подлежащие пайке поверхности очищаются шкуркой и сдавливаются электроклещами. Включением тока место пайки нагревается до 750-800° С, и одновременно кромки спаиваемых поверхностей промазываются припоем. Благодаря высокой текучести этого припоя он распределяется по всей поверхности. Для лучшего растекания припоя плоскость спая желательно расположить наклонно или вертикально.

Пайка алюминиевых проводов и шин усложняется тем обстоятельством, что алюминий сильно подвержен окислению. Для пайки алюминиевых проводов между собой и с медными проводами разработаны специальные припои [Л. 1] с температурой плавления 160-450° С, содержащие в основном цинк, олово и добавки: алюминий, медь, серебро, кадмий.

Алюминий можио паять оловом при применении ультразвукового паяльника. Такой паяльник имеет, кроме нагревателя, обмотку, питающуюся током частотой 20 000 гц, охватывающую стальной сердечник из специального сплава. Рабочий конец паяльника при этом совершает высокочастотные колебашия, разрушающие окисные планки.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

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:

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:

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

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.

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), мм 2 .

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 обмото к

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.

Подобные документы

Назначение, виды и монтаж устройств защитного заземления. Ремонт обмоток электрических машин, бандажирование и балансировка роторов и якорей. Сборка и испытание электрических машин. Методы оценки увлажненности и сушки изоляции обмоток трансформатора.

контрольная работа , добавлен 17.03.2015


Разборка машин средней мощности. Ремонт статорных обмоток машин переменного тока. Обмотки многоскоростных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Ремонт якорных и роторных обмоток. Ремонт обмоток возбуждения. Сушка и пропитка обмоток.

учебное пособие , добавлен 30.03.2012


Режимы работы и области применения асинхронных машин. Конструкции и обмотки асинхронных машин. Применение всыпных обмоток с мягкими катушками и обмотки с жесткими катушками. Отличительные черты короткозамкнутых и фазных обмоток роторов асинхронных машин.

реферат , добавлен 19.09.2012


Конструкция обмотки статора высоковольтных электрических машин. Дефекты в изоляции высоковольтных статорных обмоток, возникающие в процессе производства. Общие сведения об адгезии. Методы неравномерного отрыва. Характеристика ленты Элмикатерм 52409.

дипломная работа , добавлен 18.10.2011


Характеристика цеха ООО "Статор". Расчет электрических сетей напряжением 0,4 кВ. Технология ремонта электродвигателей. Установка для пропитки статоров асинхронных электродвигателей. Пожарная опасность технологических процессов и меры профилактики.

дипломная работа , добавлен 11.07.2012


Обмотки якорей машин переменного тока, их классификация. Однофазные, синусные и трехфазные обмотки. Шаблонная всыпная однослойная обмотка. Шаблонная цепная обмотка. Трехплоскостная обмотка "вразвалку". Концентрические, стержневые и двухслойные обмотки.

презентация , добавлен 09.11.2013


Виды и характеристика испытаний электрических машин и трансформаторов. Регулировка контакторов и магнитных пускателей, реле и командоаппаратов. Испытания трансформаторов после капитального ремонта. Выдача заключения о пригодности к эксплуатации.

реферат , добавлен 24.12.2013


Роль и значение машин постоянного тока. Принцип работы машин постоянного тока. Конструкция машин постоянного тока. Характеристики генератора смешанного возбуждения.

реферат , добавлен 03.03.2002


Принцип работы и устройство генератора постоянного тока. Типы обмоток якоря. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Обратимость машин постоянного тока. Двигатель параллельного, независимого, последовательного и смешанного возбуждения.

реферат , добавлен 17.12.2009


Понятие электрических машин, их виды и применение. Бытовая электрическая техника и оборудование предприятий. Устройство и принцип действия трёхфазного электрического двигателя, схемы соединения его обмоток. Формулы 3-х фазных ЭДС. Виды асинхронных машин.

Причины повреждения обмоток электродвигателей

При эксплуатации электрических машин постепенно разрушается изоляция обмоток в результате ее нагрева, воздействия механических усилий от вибрации, динамических сил при пусках и переходных процессах, центробежных сил при вращении, влияния влаги и агрессивных сред, загрязнения различной пылью.

Необратимые изменения структуры и химического состава изоляции называют старением, процесс ухудшения свойств изоляции в результате старения - износом.

Главной причиной выхода из строя изоляции машин низкого напряжения являются температурные воздействия. При температурном расширении изоляционных материалов ослабляется их структура, возникают внутренние механические напряжения. Тепловое старение изоляции делает ее уязвимой для механических воздействий.

При потере механической прочности и эластичности изоляция не способна противостоять обычным условиям вибрации или ударам, проникновению влаги и неодинаковым тепловым расширениям меди, стали и изоляционных материалов. Усадка изоляции от воздействия теплоты приводит к ослаблению креплений катушек, клиньев, пазовых прокладок и других крепежных конструкционных деталей, что способствует повреждению обмотки при относительно слабых механических воздействиях. В начальный период эксплуатации пропиточный лак хорошо цементирует обмотку, но вследствие теплового старения лака цементация ухудшается и действие вибрации становится более ощутимым.

В процессе эксплуатации обмотка может загрязняться пылью из окружающего воздуха, маслом из подшипников, угольной пылью при работе щеток. В рабочих помещениях металлургических и угольных предприятий, прокатных, коксовых и других цехов пыль настолько мелка и легка, что проникает внутрь машины, в такие места, куда попадание ее, казалось бы, невозможно. Она образует проводящие мостики, которые могут вызвать перекрытие или пробой на корпус.

Текущий ремонт обмоток электродвигателей

Наружную поверхность машины и доступные внутренние части в процессе технического обслуживания очищают от пыли сухой салфеткой, волосяной щеткой или пылесосом.

При текущем ремонте обмоток машину разбирают. Обмотки осматривают, продувают сухим сжатым воздухом и при необходимости протирают салфетками, смоченными в бензине. При осмотре проверяют надежность крепления лобовых частей, клиньев и бандажей. Устраняют обнаруженные неисправности. Ослабленные или оборванные бандажи на лобовых частях статорных обмоток из круглого провода срезают и заменяют их новыми из стеклянных или лавсановых шнуров или лент.

Если покрытие обмотки находится в неудовлетворительном состоянии, то обмотку сушат и покрывают слоем эмали. Покрывать обмотку толстым слоем эмали не рекомендуется, так как утолщенный слой ухудшает охлаждение машины. Качество проведенного ремонта проверяют замером сопротивления изоляции до и после ремонта.

Короткозамкнутые обмотки асинхронных двигателей при текущем ремонте, как правило, не ремонтируют, а только осматривают. При обнаружении неисправностей роторы отправляют в капитальный ремонт.