5. Улучшение условий эксплуатации и повышение надежности работы электрооборудования.

В комплекс организационно-технических ме­роприятий, определенных действующей в от­расли системой ППР, входит: техническое обслуживание; текущие, средние и капитальные ремонты; профилактические испытания; модер­низация.

Важным мероприятием для надежной эксплу­атации крупных машин является первая реви­зия. Даже при самом высшем качестве изготов­ления машины скрытые дефекты обнаружива­ются лишь после работы машины в течение не­которого времени. Например, все применяемые изоляционные материалы усыхают, т. е. размеры изоляции постепенно уменьшаются. Усыхание изоляции происходит, прежде всего, в первый пе­риод эксплуатации вследствие нагрева и меха­нических нагрузок. Поэтому после 1—3 лет ра­боты электрическую машину необходимо под­вергнуть ревизии и заново закрепить ослабленные детали изоляции (например, крепление лобовых частей, катушек и др.).

Машины после капитального ремонта, как правило, имеют номинальные характеристики. По мере возрастания срока службы машины про­должительность цикла постепенно уменьшается, расходы на ремонт возрастают. Следователь­но, срок службы машины или оборудования не­посредственно связан с надежностью. Срок службы электрических машин определяется так­же и режимом эксплуатации, прежде всего ее нагрузкой. В первую очередь это касается об­мотки, которую следует рассматривать как цент­ральную часть электрических машин. По дан­ным практики, срок службы об­мотки при превышении температуры на 8 - 10 °С снижается в два раза.

Надежность электродвигателей. Уровень надежности современных электродвигателей, большая часть которых – асинхронные, неудовлетворителен. По статистике, по России средний срок службы двигателя до первого капитального ремонта составляет 5 лет (на практике — от нескольких месяцев до 20 лет).

Большое количество отказов происходит в первые месяцы эксплуатации из-за скрытых дефектов, допущенных при изготовлении. Преждевременные отказы электродвигателей обуслов­лены неудовлетворительной эксплуатацией (неправильная установка, неправильно выбранная защита, неверный вы­бор двигателя по мощности или условиям ок­ружающей среды). Основным видом поврежде­ний является в большинстве случаев межвитковое замыкание. Главной причиной пробоев изоляции низковольтных двигателей являются дефекты обмоток при намотке и ослабление об­моток. Другая причина выхода из строя АД — сни­жение с течением времени сопротивления изо­ляции, особенно у отключенных АД, установ­ленных в местах с повышенной влажностью, и повреждение подшипниковых узлов, которые возникают из-за перекосов, неправильной центровки, балансировки, приемов установки подшипников на вал, установки и снятия муфт, и из-за плохой смазки.

Влажность и изоляция. Экспериментальные данные подтверждают, что при относительной влажности γ = 50 % сопротивление изоляции за 40 суток снижается в 5 раз, а при γ = 95 % — минимум в 100 раз. Уменьшение сопротивления изоляции может также произойти, если электрическая машина оборудована системой вентиляции с замкнутым цик­лом, а нагрузка снижена. В этом случае воздухоохладитель, через который протекает охлаждаю­щая вода, может охладить воздух до такой сте­пени, что внутри двигателя будет конденсиро­ваться влага. Для предотвращения этого применяется регулирование массового расхода воды, протекающей через воздухоохладитель, и установка датчика относительной влажности. В связи с комплексной механизацией и авто­матизацией производственных процессов и соз­данием установок, работающих без обслужива­ющего персонала, к качеству и надежности элек­трооборудования предъявляются повышенные требования и, в частности, к готовности к не­медленному пуску АД, длительное время нахо­дившихся в отключенном состоянии. Для обе­спечения требуемого ПУЭ надежного пуска та­ких двигателей могут применяться следующие способы защиты изоляции от увлажнения: пол­ная герметизация электрических машин; по­крытие изоляции специальными влагостойкими лаками; осушение изоляции перед включением машины в работу; обогрев электрических машин в не­рабочем состоянии и др. Наиболее надежным и перспективным спосо­бом поддержания сопротивления изоляции в нормальном состоянии является обогрев изо­ляции током, протекающим через обмотки (без нагрузки) или работа машины под нагрузкой. В этом случае влага не осаждается на наружных поверхностях обмоток и других элементах элек­трических машин, так как температура их выше точки росы (температуры, при которой начина­ется конденсация влаги). Температура машины должна быть на 3 °С выше температуры окружа­ющей среды. Отсутствие влаги в микротрещинах изоляции благо­творно влияет на работоспособность машины.

Монтаж и центровка. Для устранения износа и поломки подшипников нельзя ударять по ним, а нужно применять прессы при установке и снятии, точно центровать и балансировать валы, не допускать вибрации, применять качественные смазочные материалы. Для подключения двигателя к сети необходимо использовать исправные проводники, выбранные по расчетным параметрам.

Коммутационная аппаратура. Часто отка­зы в работе аппаратов происходят по следующим причинам: остаточные механические деформа­ции (поломка деталей, отскакивание контактных накладок, посадка пружин); механический из­нос (осей, призм, направляющих поверхностей магнитных систем); неравномерность замыкания и разное натяжение и раствор контактов, электрическая эрозия кон­тактов; сваривание контактов; окисление и появление изо­ляционных пленок на контактах; перекрытие через нагар на стенках камер или пробой изоляции; повышенное трение между подвижными деталями; ложное срабатывание; пробой диодов. Эти отказы являются следствием низкого качества обработки и пригонки деталей аппарата, несоответствия аппарата режиму работы и условиям окружающей среды или неудовлетворительной эксплуатации.

Электрическая и механическая износоустойчивость электромагнитных аппаратов в значительной степени определяет надежность работы автоматических устройств. В новых конструкциях высоковольтной аппаратуры предусматривается применение более прочных и стойких электроизоляционных и конструкционных материалов, повышение класса точности и чистоты поверхности ответственных деталей и узлов, осуществление более широкой унификации, применение методов упрочняющей термической обработки деталей, внедрение вакуумных и элегазовых дугогасительных камер. При использовании вакуумных аппаратов необходимо принимать меры по защите обмоток и сетей от коммутационных перенапряжений. Дугогасительные контакты выключателей проектируются с применением дугостойких металлокерамических материалов или многоступенчатых систем.

Надежность систем автоматизированного привода. Важнейшей тенденцией развития современного автоматизированного электропривода является увеличение числа функций, выполняемых его системами, и переход к более жестким и точным режимам работы, связанный с непрерывной интенсификацией технологических процессов. Это усложняет структуру систем электропривода, состоящих из множества взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, работающих в жестко регламентированных режимах. Для улучшения условий пуска и остановки двигателей под нагрузкой необходимо применять ступенчатый или плавный пуск.

Сложность и многоэлементность систем электропривода не является причиной снижения их надежности, однако при определенном уровне средней надежности элементов общая надежность системы быстро уменьшается с увеличением числа элементов. Это обусловлено тем, что выход из строя любого элемента в большинстве случаев означает выход из строя всей системы или какого- либо ее участка. В связи с этим нужно применять современные электронные и микропроцессорные устройства, обладающие высоким качеством и надежностью.

Надежность систем электропривода зависит от рационального выбора элементов, поэтому следует применять современные системы тиристорного привода, в том числе устройства плавного пуска, преобразователи частоты.

Отказы оборудования. Следует различать три типа отказов: приработочные, износовые и внезапные, которые возникают вследствие внезапной концентрации нагрузок. Чтобы исключить приработочные отказы следует посредством наблюдения устанавливать длительность необходимого периода приработки и в этот период гарантировать устранение неполадок за счет производителя. Предупредить износовые отказы можно путем наблюдения их распределения, определения межремонтных сроков и сроков профилактической замены элементов системы. Внезапные отказы, возникающие вследствие превышения расчетных нагрузок, можно устранить путем установки средств защиты, которые отключат машину (установку) и не допустят выхода ее из строя. В межремонтный период должно быть обращено внимание на устранение и предупреждение условий для внезапных отказов.

Интенсивность отказов является одной из характеристик надежности и статистки определяется числом отказов в единицу времени, отнесенным к числу функционирующих устройств (элементов).

Основные пути повышения надежности и экономичности работы электрооборудования:

-применение современной элементной базы;

-повышение качества электрооборудования заводами-изготовителями;

-выбор оборудования в соответствии с режимом работы и условиями окружающей среды;

-обязательное выполнение требований системы ППР;

-выполнение в полном объеме профилактических испытаний оборудования;

-выполнение всех требований, предъявляемых к новым электрическим машинам и аппаратам, а также машинам, выпускаемым из капитального ремонта.

-применение устройств плавного пуска электродвигателей, комплектных пусковых устройств, тиристорных преобразователей. Несмотря на достаточно высокую их стоимость, это позволяет повысить надежность работы двигателей, так как снижаются динамические перегрузки при пуске и обеспечиваются все необходимые виды защит двигателей, а также и снизить потери энергии на регулирование в связи с отсутствием регулировочных резисторов.

При производстве капитальных ремонтов электрических машин или переводе двигателей постоянного тока на питание от вентильных преобразователей следует иметь ввиду, что в зависимости от индуктивности якоря и схемы питания напряжение на изоляции якоря двигателя за счет наложения переменной составляющей выпрямленного напряжения может достигать 1,5 U ном. и более, что без принятия специальных мер по защите от перенапряжений может привести к выходу из строя. Поэтому замена изоляции класса В обмотках электрических машин, работающих с повышенной вибрацией и влажностью, на изоляцию класса F может привести к существенному увеличению сроков службы двигателей только при надлежащем креплении лобовых частей обмотки и создания жесткости всей обмотки.

Класс изоляции Y A E B F Н C допустимая температура, град С 90 105 120 135 155 180 более 180

В последние годы в электрических машинах начали широко применяться слюдопластовые электроизоляционные материалы с изоляцией классов F, H и С. Особый интерес в этом отношении представляют обмоточные провода с изоляцией на основе полиамидной пленки. Пленка обладает высокой нагревостойкостью, устойчива против механических воздействий, а также к воздействии различных растворителей и масел.