5. РЕМОНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
5.1. РЕМОНТ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.
5.1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
Предприятия сельского хозяйства — крупные потребители электроэнергии. В них работают около 10 млн электродвигателей, 100 тыс, сварочных трансформаторов и др. Около четверти выпускаемых асинхронных электродвигателей используют в сельском хозяйстве. Электродвигатели, трансформаторы и другое электрооборудование работает в усложненных условиях: при резких колебаниях температуры и высокой влажности воздуха (на зернотоках, летних пастбищах, в теплицах и т. д.); в агрессивной и влажной среде (животноводческие фермы и др.) и т. д.
Большинство электрооборудования характеризуется низкой степенью использования по времени как в течение суток, так и на протяжении года.
Многие машины и аппараты работают в кратковременном или повторно-кратковременном режиме (доение, раздача кормов, уборка навоза и т. д.). В процессе кратковременной работы оборудования изоляция не подсушивается, а постепенно увлажняется, что приводит к снижению ее сопротивления и увеличению возможности пробоя. Кроме того, влажная, агрессивная среда и перепады температуры ускоряют старение изоляции и уменьшают ее сопротивление.
Для сельскохозяйственного производства характерны низкая надежность электроснабжения, питание от воздушных линий, влияние атмосферных воздействий (перенапряжение из-за грозы и др.) и частые обрывы одного из проводов линий; недостаточная степень автоматизации и защиты токоприемников. Все это приводит к неполнофазному режиму работы потребителей.
При таких условиях эксплуатации электрооборудования резко снижается его надежность, в результате чего ресурс работы, например, электродвигателей в сельском хозяйстве в 2...3 раза меньше нормативного. Из-за повышенной влажности, агрессивной среды и несоответствия этим условиям изоляции отказывают до 30 % электродвигателей, в результате отсутствия или несоответствия защиты аварийным перегрузкам и неполнофазным режимам — около 40 %, остальные — из-за износа и повреждения подшипников, особенно при нарушении правил их эксплуатации.
Порядок обслуживания и ремонта электрооборудования в сельском хозяйстве регламентируется системой. Она предусматривает производственное и межремонтное техническое обслуживание, текущий (ТР) и капитальный (КР) ремонты. Периодичность технического обслуживания и ремонтов устанавливается этой системой в зависимости от вида электрооборудования и характера среды, в которой оно работает.
Электрические машины и аппараты конструктивно просты и состоят из двух частей: механической и электрической. Механическая часть, например, асинхронных электродвигателей включает в себя станину (корпус), подшипниковые щиты, подшипники, вал ротора и др. Дефекты этих деталей, способы их обнаружения и устранения не отличаются от таковых для других видов машин, рассмотренных ранее. Наибольшие трудности при ремонте электрооборудования представляет электрическая часть, прежде всего обмотки машин и аппаратов.
5.1.2. Контроль изоляции электрооборудования
Изоляция электрооборудования — наименее надежный элемент, регламентирующий его ресурс. Поэтому периодически при эксплуатации и ремонте контролируют состояние изоляции. Даже перед пуском новой, длительно не работавшей электрической машины необходимо проверить состояние ее изоляции, так как она может быть, например, чрезмерно увлажнена и без соответствующей сушки возможен ее пробой.
При проверке изоляции предусмотрены следующие испытания:
измерение сопротивления; определение степени увлажнения; испытание электрической прочности.
Измерение сопротивления изоляции. Измеряют только активное сопротивление. Поэтому для измерения применяют постоянный ток. Так как сопротивление изоляции большое, то необходимы чувствительные приборы и высокое напряжение чтобы уловить маленькие токи. Применяют мегомметры, представляющие собой комбинацию логометра (двухрамочного магнитоэлектрического измерительного прибора) и индуктора (генератора напряжения с ручным приводом).
Сопротивление изоляции обмоток измеряют относительно корпуса машины и между обмотками для каждой электрически независимой цепи (фазы). При измерении сопротивления изоляции клемму мегомметра Л соединяют с выводом первой фазы, а клемму З — с корпусом
машины (рис. 5.1). С корпусом соединяют также остальные фазы. Так измеряют сопротивление изоляции обмоткi4 первой фазы относительно корпуса и двух других обмоток. Затем аналогично измеряют сопротивление изоляции обмоток второй и третьей фаз
относительно корпуса и других фаз, т. е. всего необходимо провести три измерения.
При определении сопротивления изоляции необходимо иметь в виду, что под действием приложенного напряжения в изоляции протекает ток сквозной проводимости, обусловленный перемещением свободных зарядов, и ток абсорбции, вызванный дипольной поляризацией диэлектрика (рис. 5.2).
Первый протекает постоянно, а второй достигает максимума через 15 с и практически исчезает примерно через 60 с. Эти явления приводят к тому, что сопротивление изоляции в процессе измерения изменяется: через 15 с от начала измерения оно минимально, а затем увеличивается и достигает максимума примерно через 60 с. Поэтому сопротивление измеряют через 60 с после приложения напряжения.
При малой и средней мощности машины Р можно не учитывать. Тогда максимально допустимое сопротивление изоляции должно быть больше номинального напряжения машины, т. е.
При измерении сопротивления изоляции с температурой ниже 75 °С полученное по ранее приведенным формулам сопротивление следует удваивать на каждые 20° разности температур.
На практике обычно считают, что сопротивление изоляции машин напряжением до 500 В при температуре 75 °С должно быть не менее 0,5 МОм, при температуре 15 °С — не менее 4 МОм.
Определение степени увлажнения изоляции. Существуют следующие методы определения степени увлажнения: косвенно по сопротивлению изоляции; по коэффициенту абсорбции; методами емкость — температура, емкость — частота, емкость — время и др.
При косвенном методе измеряют К60 и сравнивают с допустимым значением. Если сопротивление ниже нормы, то машину сушат и вновь измеряют R60.
Метод коэффициента абсорбции прост, но более точен по сравнению с косвенным. Коэффициент абсорбции — это отношение сопротивления изоляции, измеренного через 60 с после подачи напряжения от мегомметра, к сопротивлению, измеренному через 15 с: Кабс = R60 / R15. У сухой изоляции сила тока сквозной проводимости Iскв очень мала и Каб =2. С увлажнением изоляции резко возрастает, а сила тока абсорбции Iабс практически не изменяется и ее влияние на суммарный ток невелико. Поэтому у влажной изоляции Кабс = 1. Состояние изоляции считается удовлетворительным, если у машин мощностью до 500 кВт Кабс > 1,2.
Емкостные методы основаны на резком увеличении емкости изоляции при увлажнении и изменении ее от различных факторов (температуры и др.). Они точнее, но сложнее, и на практике их редко применяют.
Испытание электрической прочности изоляции. Электрическая прочность, В/мм,
Различают два вида пробоя изоляции: тепловой — термическое разрушение (обугливание, растрескивание) диэлектрика под действием теплоты, выделяемой током утечки; электрический — ионизация молекул диэлектрика.
ГОСТ предусматривает испытание электрической прочности изоляции обмоток относительно корпуса и между собой, а также испытание электрической прочности межвитковой изоляции.
Электрическую прочность изоляции обмоток относительно корпуса и между собой испытывают на неподвижной машине в холодном состоянии по той же схеме, что и при измерении сопротивления изоляции, только на обмотку подают повышенное напряжение от испытательного трансформатора. Испытывают поочередно каждую электрически независимую цепь. При наличии выводов от начала и конца каждой обмотки (фазы) испытание проводят поочередно для каждой фазы при присоединении других фаз к корпусу машины. Под испытательным напряжением оказывается изоляция между обмоткой и корпусом и между обмотками. Если начала и концы обмоток не снабжены выводами, то такие соединенные фазы обмоток считают за одну цепь, которую испытывают на прочность относительно корпуса машины. Электрическую прочность испытывают переменным напряжением частотой 50 Гц в течение 1 мин. Значение испытательного напряжения новых и капитально отремонтированных машин зависит от их характеристик, где N— номинальная мощность машины.
Испытание начинают с напряжения, не превышающего 35 % испытательного, и плавно за 10... 15 с повышают его до заданного значения, которое выдерживают в течение 1 мин. Затем напряжение постепенно снижают до 35 % и отключают транcформатор. Результаты испытания считают удовлетворительными, если не произошло пробоя изоляции, признаками которого служат толчки тока и напряжения (пробой — короткое замыкание для трансформатора), треск, повышенный нагрев и др.
Электрическую прочность межнитковой изоляции испытывают на холостом ходу повышенным на 30 % сверх номинального значения напряжением. Новые и капитально отремонтированные машины испытывают в течение З мин, а отремонтированные без смены обмоток — 1 мин. У двигателей с фазным ротором испытывают одновременно межвитковую изоляцию обмоток статора и ротора, ддя чего обмотку ротора не закорачивают, а оставляют разомкнутой.