Монтаж.
Перед монтажом электрической машины необходимо выполнить работы при подготовке и пробном пуске (осмотр машины, устранение возможных неисправностей, проверка вращения «от руки», измерение электрического сопротивления изоляции обмоток с возможной их сушкой).
Машина, поступившая на место монтажа в собранном виде, устанавливается на металлической раме, которая крепится на специальном фундаменте либо на том же основании, на котором расположена рабочая машина. Так как установочные размеры машины имеют допуски, при монтаже машины на металлической раме приходится пользоваться металлическими прокладками, которые следует заготовить заранее.
Обычно вал электрической машины (двигателя) соединяют с валом рабочей машины посредством муфт. Из большого конструктивного разнообразия соединительных муфт наибольшее применение получили упругие втулочно-пальцевые муфты типа МУВП. Передача вращательного движения от одной полумуфты к другой в этой муфте происходит через упругие резиновые втулки, надетые на пальцы. Эта муфта обладает компенсирующими свойствами: устраняет последствия небольшой несоосности сопрягаемых валов, возникшей при монтаже машины или в процессе эксплуатации.
Для соединения двух валов посредством муфты на концы этих валов напрессовывают полу муфты, предварительно проверив цилиндричность и соответствие наружных диаметров валов и внутренних диаметров полумуфт с помощью измерительных скоб и нутромеров. Посадка полумуфт на валы выполняется в горячем состоянии. Сочленяемые валы при установке полумуфт могут иметь радиальное или угловое смещение, что при работе двигателя приводит к значительным вибрациям и разрушению подшипников. Центровку валов выполняют посредством радиально-осевых скоб (рис. 1).
Рис. 1. Радиально-осевые скобы для центровки валов: 1,4 — скобы; 2, 3 — болты для установки зазоров 5 — болты для крепления скоб; 6 — хомутик; 7 — риски (метки)
Контроль точности центровки осуществляется по величинам радиальных а и осевых b зазоров в четырех точках, равномерно расположенных по периметру муфты, т.е. при одновременном повороте двух валов через 90°. С этой целью на полумуфтах наносят риски. Разность зазоров аи Ьв диаметрально противоположных положениях валов должна быть меньше допустимых отклонений. Для упругой втулочно-пальцевой муфты наибольшее допустимое отклонение центровки вала в зависимости от частоты вращения составляет:
Частота вращения,
об/мин 3000 1500 750 500
Допустимое
отклонение, мм 0,20 0,30 0,40 0,50
После центровки валов затягивают болты крепления электрической машины к основанию, проверяют, не нарушилась ли при этом центровка валов и проверяют свободу вращения вала.
Обслуживание электродвигателей.
В процессе эксплуатации электрической машины необходимо контролировать ее состояние.
1. Контроль за температурой нагрева электродвигателя состоит в периодическом измерении температуры отдельных его частей. Температура нагрева обмоток не должна превышать значений, допустимых для класса нагревостойкости изоляции, примененной в электродвигателе. Большое значение при этом имеет отклонение напряжения питания от номинального значения. Работа электродвигателя с номинальной нагрузкой не допускается, если напряжение в сети снизилось более чем на 5 % или повысилось более чем на 10% относительно номинального значения. Перегрузка электродвигателя сверхноминальной возможна, если в каталоге на данный электродвигатель имеется информация, что такая перегрузка допустима с указанием ее продолжительности. Нагрузка на электродвигатель должна быть снижена, если температура окружающей среды превысила допустимое значение (для машин общего назначения это 40 °С).
При измерении температуры могут применяться ртутные и спиртовые термометры, прикладываемые к наиболее доступным местам электродвигателя, возможен метод определения температуры измерением электрического сопротивления обмоток или же применением температурных датчиков, заложенных в обмотку или другие части электродвигателя.
Подшипники качения, применяемые обычно в электрических машинах мощностью до 500 кВт, в процессе работы машины также нагреваются. Предельно допустимая температура их нагрева 100 °С. Если подшипник нагревается свыше указанной температуры, то электродвигатель следует остановить, выяснить причину перегрева подшипника и устранить ее. При необходимости подшипник следует заменить.
Вид смазки подшипника и периодичность ее замены или пополнения должны соответствовать инструкции по эксплуатации данного электродвигателя. При пополнении или замене смазки подшипник следует внимательно осмотреть и в случае обнаружения его чрезмерного износа или повреждения заменить.
Подшипники скольжения, применяемые в электродвигателях мощностью 500 кВт и более, залиты баббитом, поэтому при длительной работе его температура не должна превышать 80 °С. В этих подшипниках возможно применение принудительной системы смазки: либо масло подается в подшипник под напором, либо оно подается на шейку вала посредством свободно вращающихся колец (одного или нескольких), нижняя часть которых помещена в ванну (картер) с постоянным объемом масла. Уровень масла в этой ванне должен поддерживаться на отметке указателя уровня, а если же отметка отсутствует, то уровень следует поддерживать на середине маслоуказательной стеклянной трубки. При завышенном уровне масла в подшипнике возникает опасность попадания масла на обмотку машины, что может привести к повреждению изоляции обмотки и выходу двигателя из строя.
При нормальной работе подшипника доливку масла делают обычно один раз в месяц, а замену — не реже одного раза в год.
Признаком недостаточного уровня масла в ванне подшипника скольжения является чрезмерно быстрое вращение колец, сопровождаемое легким позваниванием.
4. Коллектор и щетки в электродвигателях постоянного тока нуждаются в контроле их состояния. При работе электродвигателя с номинальной нагрузкой на коллекторе не должно превышать допустимую степень искрения.
Причины, вызывающие искрение на коллекторе, весьма разнообразны, поэтому если искрение выходит за пределы допустимого, следует руководствоваться указаниями, изложенными выше. Необходимо следить, чтобы щетки равномерно перекрывали поверхность коллектора, что способствует равномерному износу коллектора. Поверхность щеток должна быть блестящей и всей поверхностью прилегать к коллектору. Сколы щеток недопустимы. Все пластины коллектора должны иметь одинаковый цвет. Если же некоторые пластины имеют более светлый оттенок, то это свидетельствует об их более интенсивном износе.
5. Необходимо, чтобы при пуске трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором прямым включением в сеть падение напряжения в питающей сети не превышало допустимых значений. С этой целью при определении максимально допустимой мощности двигателя целесообразно воспользоваться данными табл 2
Таблица 2. Максимально допустимая мощность асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при его пуске прямым включением в сеть
Источник питания | Максимальная мощность электродвигателя |
Трансформатор, питающий силовую сеть | 20 % мощности трансформатора при частых пусках, 30 % — при редких |
Трансформатор, питающий силовую и осветительную сети | 4 % мощности трансформатора при частых пусках, 8 % — при редких |
Электростанция малой мощности | 12 % мощности электростанции |
Блок «трансформатор—двигатель» | До 80 % мощности трансформатора |
Высоковольтная сеть | Не более 3 % мощности трехфазного короткого замыкания в точке присоединения электродвигателя |
Электрические машины, изготовленные на заводе и прошедшие весь комплекс приемосдаточных испытаний, исправны и по своим характеристикам соответствуют паспортным данным. Большинство отказов происходят по причинам, возникающим в процессах, следующих за выпуском готовой машины: погрузка, транспортировка, разгрузка, хранение, монтаж на месте эксплуатации. В этот период электрические машины подвержены резким толчкам, ударам, вибрациям, по своим воздействиям часто выходящими за пределы допустимых В процессе хранения машины подвержены воздействию низких температур и влаги, тем более что часто машины хранятся в сырых помещениях и даже на открытых площадках. В результате описанных воздействий неисправности возникают обычно в период приработки машины или даже при первом ее пуске. Например, во время хранения машины под воздействием повышенной влажности внутренняя поверхность сердечника статора и наружная поверхность ротора покрываются слоем ржавчины, заполняющей воздушный зазор между статором и ротором. При первом же включении двигателя ротор оказывается неподвижным. Это ведет к необходимости разборки двигателя и тщательной очистке заржавевших поверхностей. Частицы ржавчины попадают в обмотку двигателя и оказывают разрушительное воздействие на ее изоляцию.
Следует иметь в виду, что неисправности электрических машин, связанные с повреждением изоляции, наиболее нежелательны, так как они ведут к необходимости перемотки машины, а следовательно, требуют ее капитального ремонта. Часто нарушения витковой изоляции становятся причиной местных коротких замыканий. При этом машина перегревается, вращение ротора становится неравномерным, возникает небаланс сил тяжения ротора к статору, приводящий к деформации вала машины. Причины, способные вызвать межвитковые короткие замыкания, возникают и при эксплуатации машины, когда во внутреннюю полость попадают посторонние частицы (пыль, грязь, мелкая металлическая стружка), способные механически повредить изоляцию обмотки.
При работе асинхронных двигателей от преобразователей частоты ПЧ, в которых выходное трехфазное напряжение формируется методом широтно-импульсной модуляции, на входе двигателя возникает напряжение импульсной формы, амплитуда которого может значительно превышать амплитуду синусоидального напряжения первой (основной) гармоники. Это может привести к нарушению межвитковой или межфазовой изоляции и вызвать межвитковые короткие замыкания. Устранению этого нежелательного явления способствует применение сглаживающих фильтров на выходе преобразователя в цепях питания двигателей.
В коллекторных двигателях постоянного тока причинами неисправностей часто являются нарушения работы щеточно-коллекторного узла, способные вызвать усиление искрения или даже круговой огонь на коллекторе.
Возможные неисправности электрических машин настолько разнообразны и многочисленны, что описать их полностью не представляется возможным.
