Балансировка якорей и роторов

Якоря (роторы) электрических машин и рабочие колеса (кры­латки) вентиляторов после ремонта подвергают балансировке в случаях: частичного ремонта или перемотки обмоток, смены осла­бевших бандажей, перепропитки и перепайки обмоток, ремонта или замены якорных (роторных) крылаток и рабочих колес вен­тиляторов.

Балансировка может быть статической и динамической. В соот­ветствии с Правилами Регистра все якоря и роторы долж­ны подвергаться статической балансировке; необходимость в ди­намической балансировке специально оговаривается в технических условиях на электрические машины.

Я коря (роторы) электрических машин, имеющие скорость вра­щения менее 1000 об/мин, а также якоря (роторы), у которых от­ношение длины к диаметру невелико, балансируются статически.

Задачей статической балансировки является приведение центра тяжести якоря (ротора) 1 к оси вращения. Метод ба­лансировки заключается в перекатывании якоря (ротора), уложен­ного шейками вала на отшлифованные и установленные строго горизонтально и параллельно друг другу стальные линейки (приз­мы) 2 или ролики 3. Точность балансировки зависит от ширины опорной поверхности призм (чем уже поверхность, тем точнее ба­лансировка). Однако при очень узких призмах и большом весе ба­лансируемых изделий может произойти вдавливание шеек валов в поверхность призм, что ухудшит точность балансировки. Длина призм может быть небольшой, например 3 — 4 диаметра шейки ва­ла. Ширину верхней поверхности а призмы обычно рассчитывают по формуле.

,

где т — вес якоря (ротора), кг;

d — диаметр шейки вала, см.

Таким способом рассчитывают и ширину роликов. Шейки ва­лов при балансировке должны опираться на всю поверхность призм или роликов. Хорошо уравновешенный якорь (ротор) нахо­дится в безразличном положении при перекатывании по призмам или вращении в роликах. Якорь, имеющий небаланс, будет уста­навливаться тяжелой стороной вниз. Для устранения небаланса либо утяжеляют противоположную сторону якоря, либо облегча­ют тяжелую, причем делать это лучше всего в точках, наиболее удаленных от оси вращения. Уравновешивание обычно осущест­вляют креплением свинцовых грузиков на легкой стороне якоря.

После уравновешивания якоря свинцовые грузики заменяют стальными равного веса. У большей части электрических машин конструкцией предусматриваются специальные места для крепле­ния балансировочных грузов. При отсутствии таких устройств гру­зы иногда размещают на дисках вентиляторов или в пазах венти­ляционных каналов. При малом небалансе уравновешивание мож­но производить напайкой припоя на бандажи.

Для быстроходных электрических машин, у которых диаметр якоря (ротора) значительно меньше его длины, статистическая балансировка не всегда дает хорошие результаты, так как впо­следствии при вращении якоря могут появиться две равные цент­робежные силы, находящиеся в одной осевой плоскости, но на разных расстояниях от приведенного центра тяжести. Эти силы при вращении будут создавать пару сил, вызывающую виб­рацию.

В этом случае для устранения небаланса на якоре (роторе) укрепляют грузы, которые при вращении создают пару сил, дей­ствующую противоположно паре сил небаланса и равную ей по величине. Способ нахождения мест крепления и определение веса грузов, устраняющих небаланс при вращении якоря (ротора), называется динамической балансировкой. Динамическая баланси­ровка обычно производится на специальных балансировочных ма­шинах различной конструкции, например ДБ-50 и ДБ-300. Мето­ды работы на них приводятся в инструкциях заводов-изготови­телей.

При отсутствии специальных машин динамическую балансиров­ку якорей можно произвести упрощенными способами. Например, якорь (ротор) в собственных подшипниках устанавливают на прочные деревянные брусья, уложенные на резиновые прокладки. При помощи клиньев брусья закрепляют неподвижно и развора­чивают якорь посторонним приводом до требуемой скорости, но не более номинальной. Затем один клин выбивают и дают воз­можность концу вала вместе с подшипником колебаться на рези­новых прокладках. Когда колебания достигнут наибольшей вели­чины, к якорю подносят цветной карандаш или мел, который бу­дет оставлять отметки на наиболее бьющем месте. Затем разгоня­ют якорь в обратную сторону и снова делают отметку. В середине между двумя отметками определяют место крепления груза. Под­бором грузов добиваются устранения колебаний якоря.

Этот же процесс повторяют на второй стороне якоря. После уравновешивания каждой стороны балансировку проверяют. Ве­личину вибраций проверяют индикатором или специальными при­борами.

Дефектация электрических машин

и их основные неисправности.

При эксплуатации в результате физического износа, действия внешних факторов, несвоевременно проводимых ТО, некачественного ремонта и монтажа возникают неисправности в электрических машинах.

Все электрические машины имеют общие конструктивные узлы: обмотки, контактные кольца или коллектор, щетки, подшипники, магнитопроводы и т.д. Поэтому некоторые неисправности характерны для всех электрических машин постоянного и переменного тока. Это: ухудшение состояния изоляции обмоток, чрезмерное искрение щеток, износ подшипников, перегрев подшипников, повышенная вибрация, перегрев обмоток и магнитопроводов.

Причинами, вызывающими ухудшение изоляции могут быть: отсыревание обмоток после длительного бездействия, старение изоляции в результате естественного износа, перегрев обмоток больше нормального. Если просушка обмоток машины не дает положительного эффекта, то машину направляют в ремонт.

Причины, вызывающие искрение щеток: слабое крепление и нажатие щеток, ухудшение поверхности коллектора, неравномерное распределение то­ка между щетками. Устранение этих неисправностей, как правило, требует ремонта щеткодержателей, коллектора и т. д.

Износ подшипников приводит к проседанию вала ротора и неравномерному воздушному зазору между ротором и статором. Данное обстоятельство следует своевременно устранить ремонтом (сменой) подшипников. Касание ротора о статор приводит к весьма тяжелым последствиям.

Перегрев подшипников обычно происходит при нарушении их смазки. В зависимости от конструкции и системы смазки необхо­дима переборка, ремонт или замена подшипников.

Повышенная вибрация машин может возникнуть, например, вследствие нарушения соосности установки машины на фунда­ментной раме или ненормальной работы механизма, соединенного с ней.

Причинами перегрева обмоток и магнитопроводов может быть неправильная эксплуатация машины (перегрузка, повышенная частота вращения и др.), неисправность в системе вентиляции, короткие замыкания в обмотках и т. п.

Все причины неисправностей в электрических машинах, можно классифицировать на механи­ческие, электрические и магнитные.

Механические неисправности — износ и нагрев подшипников; поломки в системе вентиляции, щеточного аппарата; биение кол­лекторов, разрыв бандажей, искривление валов, ослабление посад­ки железа якоря и т. п.

Электрические неисправности — нарушение изоляции, обрыв и короткие замыкания в обмотках и проводах, обгорание коллекто­ров и контактных колец и др.

Магнитные неисправности — перегрев магнитопроводов, ослаб­ление их крепления, неравномерности воздушного зазора и т. п. Многообразие этих неисправностей проявляется в небольшом ко­личестве хорошо заметных явлений (искрение, шум, вибрация, снижение сопротивления изоляции, повышение токов и др.). По­этому в ряде случаев для точного определения неисправностей необходимо выполнять специальные измерения и наблюдения.

Машины постоянного тока могут иметь значительное количест­во самых разнообразных неисправностей, большинство из которых проявляется в чрезмерном искрении щеток: при неисправности щеточного ап­парата, коллектора, обмотки якоря, обмоток возбуждения и допол­нительных полюсов, износе подшипников, перегрузке машины, по­вышенной скорости вращения и т. д.

Поэтому, обнаружив чрезмерное искрение щеток, машину по­стоянного тока следует всесторонне проверить и отремонтировать.

Синхронные генераторы по сравнению с МПТ более надежны. Количество возможных неисправностей их в работе значительно меньше. Это объясняется тем, что обмотка статора (якоря), по которой протекает ток нагрузки, неподвижна. На работу СГ в меньшей степени отрицательно влияют неисправно­сти в механических узлах и магнитной системе (износ подшипни­ков, перекос ротора и т. п.).

Большинство неисправностей СГ - в составных частях системы возбуждения и регулирования напряжения.

Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют щеточный ап­парат и кольца для включения в цепь ротора пускорегулирующего реостата, где возникает много неисправностей. Возможны неисправности в обмотке ротора и цепи включения пускорегулирующе­го реостата. Реже наблюдаются неисправности в обмотке статора.

Неисправности в работе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором наблюдаются в обмотке статора и в связи с износом подшипников.

Поступившую в ремонт электрическую машину прежде всего внешне осматривают и предварительно дефектуют.

При дефектации любых электрических машин необходимо произвести внешний осмотр, проверить на отсутствие механических повреждений и загрязненности, нормальном состоянии щеточного аппарата, коллектора или контактных колец, пайки петушков и других соединений, креплении отдельных частей и окраски.

Затем надо включить машину под нагрузку и убедиться в ее нормальной работе (отсутствие перегрева, искрения, шума, вибрации, поддержания нормального напряжения или частоты вращения и т.д.).

После этого следует произвести инструментальную дефектацию: проверяют сопротивление изоляции в горячем состоянии с помощью мегомметра, увлажненность обмотки с помощью прибора ЭСКИ-М, износ коллектора или контактных колец с помощью индикатора СТИ-2, равномерность воздушного зазора с помощью щупов и т.д.

Вышеперечисленные работы рекомендуется производить на судне и по результатам дефектации принимается решение о разборке в судовых или в цеховых условиях.

Затем разбирают машину, моют и чистят ее отдельные дета­ли. Каждую деталь окончательно дефектуют и составляют допол­нительные ремонтные ведомости, которые вместе с предваритель­ными, поступившими с машиной, являются основными документа­ми, определяющими объем ремонта.

Особенно внимательно при этом проверяют узлы, вызвавшие ненормальную работу машины. В целом при дефектации оценива­ют состояние всех деталей, для чего их замеряют, контролируют состояние поверхностей, проверяют все обмотки на обрывы цепей или короткие замыкания в них, анализируют общее состояние изо­ляции обмоток, магнитопроводов, щеточного аппарата, вала, под­шипников и т. д. Нередко при дефектации выполняют повероч­ные расчеты, химические анализы свойств материалов и т. п.

После дефектации отдельных узлов и деталей машины опреде­ляют категорию ремонта (текущий, средний, капитальный).

В объем работ по текущему ремонту входят: разборка машины с выемкой ротора; очистка от грязи и пыли коллектора, щеточного аппарата, обмоток и всех внутренних частей; просушка обмоток; нанесение покровного лака и другие мелкие работы.

В объем работ по среднему ремонту входят: полная разборка машины со съемкой полюсов; замена или перезаливка подшипни­ков; замена всех щеток и ремонт щеточного аппарата; очистка и восстановление поврежденной изоляции снаружи; замена катушек возбуждения; проточка и продораживание коллектора; шлифовка шеек валов; балансировка ротора; сушка, пропитка и покрытие лаком обмоток; окраска машины.

В объем работ по капитальному ремонту входят: разборка ма­шины, полная или частичная перемотка обмоток якоря (статора) и других обмоток; разборка и ремонт коллектора; переборка маг­нитопроводов; замена вала и другие более мелкие работы средне­го ремонта.