книги из ГПНТБ / Шаповалов, Б. Т. Электрооборудование насосных станций учебное пособие

На рис. 4 видна разница, которая получается при подаче полного напряжения на статор двигателя до подачи тока возбуждения в ро­ тор («тяжелый» пуск) и после подачи тока в обмотку возбуждения («легкий» пуск).

Рис. 4. Зависимость моментов сопротивления на валу двига­ теля и насоса от скорости их вращения:

а — при «тяжелом» пуске, б — при «легком» пуске: / — двигатель, 2 — насос

В первом случае (рис. 4, а) переключение происходит при срав­ нительно низкой скорости двигателя .(У)), соответствующей точке а. Момент сопротивления на валу насоса при.этом невелик и мень­ ше момента двигателя. При дальнейшем увеличении скорости и приближении ее значения к синхронной (V ^0,95) включается воз­ буждение (точка б ). Момент на валу двигателя в это время несколь­ ко превышает номинальный и, несмотря на то, что момент сопротив­ ления насоса почти достиг номинального, двигатель «втягивается» в синхронизм, и начинается нормальная работа агрегата.

Во втором случае (рис. 4, б) момент двигателя (при понижен­ ном напряжении на статоре) после подачи возбуждения на ротор при некотором увеличении скорости (V2) может стать равным мо­ менту сопротивления на валу насоса. При этом дальнейший разгон двигателя прекратится, необходимая подсинхронная скорость не будет достигнута, и после подачи на статор полного напряжения двигатель в синхронизм не «втянется». Пуск окажется неудачным.

§4. ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ АСИНХРОННЫХ КОРОТКОЗАМКНУТЫХ

ИСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Рассмотрим основные неисправности электродвигателей, спосо­ бы их выявления и устранения.

.Асинхронные двигатели

П е р е г р е в м а ш и н ы

Вся машина равномерно перегрета. Признаков, указывающих на другие отступления от нормальной работы, нет. Перегрев обна­ руживают специальным термометром непосредственно или термопа­

21

рой, подобранной к измерительному прибору магнитоэлектрической системы (с использованием термоэлектрического пирометра). При­ чины перегрева и способы его устранения следующие.

1. Перегрузка двигателя. Для восстановления нормального ре­ жима необходимо снизить нагрузку. Если это невозвможно, запро­ сить завод-изготовитель о максимально допустимой нагрузке дви­ гателя и способах усиления его вентиляции; поступить в соответст­ вии с рекомендациями завода.

2. Засорение вентиляционных путей машины — активная сталь и обмотки покрылись теплоизолирующим слоем пыли. В этом слу­ чае двигатель продувают чистым, и сухим сжатым воздухом при давлении не более 2 кгс/см1.2 Необходимо следить за тем, чтобы пыль не перегонялась из одной части машины в другую, а выдува­

лась из нее.

3. Неправильное направление вращения двигателя, имеющего вентилятор с наклонными крыльями, в результате чего значительно сократилась, подача воздуха. Если по условиям работы насоса изме­ нить направление вращения двигателя нельзя, то нужно переста­ вить крылья вентилятора.

4. Недостаточное сечение воздушного канала или трубопровода или слишком большое число изгибов в них (в двигателях с подводи­ мым извне охлаждающим воздухом). Следует увеличить сечение трубопровода и уменьшить число изгибов.

5.Засорение воздушных фильтров. Очистить фильтры.

6.Двигатель не рассчитан на длительный режим работы. В этом случае его необходимо заменить соответствующим данному режиму.

А к т и в н а я с т а л ь с т а т о р а п е р е г р е т а ( р а в н о м е р н о и л и н е р а в н о м е р н о )

1. Причина равномерного перегрева двигателя при нагрузке, не превышающей номинальной, — повышенное напряжение в сети. Необходимо его снизить до номинального. Если это невозможно, то усилить вентиляцию двигателя. Если же и при этих условиях нагрев окажется выше допустимого и возникнет опасность нарушения ра­ боты двигателя, его следует заменить другим, соответствующим напряжению сети.

2. Повышенный неравномерный (местный) нагрев наблюдается при номинальном напряжении сети во время холостого хода двига­ теля. Причины:

а) между отдельными участками активной стали возникли за­ мыкания, вызванные заусенцами, образовавшимися при опиловке, или в результате задевания ротора о статор во время работы двига­ теля. Заусенцы удаляют, места замыкания обрабатывают острым напильником, разъединяют соединенные листы стали и покрывают их изоляционным лаком;

б) произошло замыкание между стяжными болтами и активной сталью (обычно в машинах старой конструкции). Необходимо ис­ править изоляцию стяжных болтов;

22

в) зубцы в отдельных местах выгорели и оплавились вследствие коротких замыканий в обмотке или замыканий обмотки на корпус. Вырубить или вырезать поврежденные места, между замыкающи­ мися участками проложить тонкий электрокартон или пластинки слюды и покрыть их изоляционным лаком. В случае множествен­ ных повреждений стали необходимо произвести полную ее перешихтовку, что связано с перемоткой статора. Такой ремонт относится к разряду капитальных и на месте обычно не производится— дви­ гатель демонтируют и отсылают на соответствующее ремонтное предприятие (специальные мастерские или ремонтный цех заводаизготовителя).

П е р е г р е т а о б м о т к а с т а т о р а

Общий равномерный перегрев всей обмотки статора. Причины: 1. Двигатель перегружен или нарушена его нормальная венти­

ляция (см. «Перегрев машины»).

2. Напряжение на зажимах двигателя ниже нормального, вследствие чего при полной мощности его ток больше номинально­ го. Следует повысить напряжение до номинального или снизить на­ грузку на двигатель до значения, при котором ток станет равен номинальному.

3. Обмотка статора соединена треугольником, а не звездой. Соединить обмотку статора звездой.

Обмотка статора имеет большие местные перегревы, Сила тока в отдельных фа­ зах неодинакова. Двигатель сильно гудит и имеет пони­ женный крутящий момент. Причины:

1.Междувитковые замы­ кания в обмотке статора; найти место замыкания и устранить его;

2.Неправильно соедине­ ны катушки одной фазы; в

вильно соединена («перевернута») одна обмотка статора (рис. 5). Такая неисправность чаще, всего встречается в двигателях с шестью выводами на клеммной доске. Необходимо соединить вы­ воды в соответствии с приложенной к двигателю схемой. Если такой схемы нет, то можно воспользоваться приведенной на рис. 5 (если на зажимах обмоток имеются бирки с обозначениями). Если обоз­

23

начений нет, то соединяют выводы следующим образом: если на клеммной доске двигателя шесть выводов, то сняв перемычки меж­ ду ними с помощью мегомметра, омметра или контрольной лампы определяют концы, принадлежащие каждой фазной обмотке. Затем собирают схему (рис. 6).

динен плюс батареи, а к условному «концу» — ее минус, то при от­ ключении рубильника на других обмотках будет плюс на «нача­ лах» и минус на «концах». Это определяют с помощью милливольт­

24

жения между третьим выводом и каждым из двух других будут неодинаковы. Выводы такой обмотки необходимо переключить.

3. Короткое замыкание между двумя фазами. Отыскать повреж­ дение можно, разделив фазы и измерив сопротивление изоляции между каждой парой фаз мегомметром. После выявления повреж­ денных фаз катушки одной из них разделяют на две части и мегом­ метром определяют, в какой из этих частей имеется соединение с другой поврежденной фазой. Затем процесс разделения катушек повторя'ют и в конце испытания находят поврежденную катушку первой фазы. Таким же образом определяется поврежденная ка­ тушка и во второй дефектной фазе.

4. Обмотка одной фазы замкнута на землю. Определить, какая из фаз имеет обмотку, замкнутую на корпус двигателя (на землю), можно с помощью мегомметра или контрольной лампы, предвари­ тельно электрически разобщив обмотки (сняв соединительные пе­ ремычки или распаяв обмотки фаз).

При номинальном напряжении питания двигателя до 500 В удоб­ ный способ определения места замыкания поврежденной обмотки на корпус — ее «прожигание». При этом один конец поврежденной обмотки присоединяют к питающему зажиму цепи, а второй — через предохранитель 30—40 А и реостат — к корпусу двигателя. При та­ ком подключении ток, протекающий через место замыкания обмот­ ки, вызовет появление в этом месте дыма или искрения. При прове­ дении опыта напряжение, подаваемое на обмотку, постепенно повышают, доводя сопротивление реостата до значения тока, позволяющего четко определить место повреждения.

Для определения места повреждения обмотки двигателя, рабо­ тающего при напряжении выше 500 В, необходимо питать испыта­ тельную схему напряжением менее 500 В. После определения места повреждения устранить замыкание, в случае повреждения, которое нельзя исправить на месте, перемотать поврежденную катушку или заменить ее новой.

Н а р у ш е н и е но р.м а л ь н о й с к о р о с т и в р а щ е н и я

дв и г а т е л я

1.Двигатель не вращается. Тока в статоре нет. Проверить пре­ дохранители и положение коммутационной аппаратуры. Очевидно расплавились плавкие вставки предохранителей или отключен коммутационный аппарат в цепи двигателя. Заменить плавкие' вставки, включить аппарат, подающий питание на двигатель.

2.Двигатель не запускается, при разворачивании его от руки или с помощью каких-либо вспомогательных средств работает не­ устойчиво, рывками, гудит: в одной из фазных обмоток статора нет тока.

Причиной может быть обрыв в фазе питающей цепи или в фаз­ ных обмотках статора при соединении их звездой. Для определения повреждения проверяют исправность фазы сети, к которой подклю­ чена фазная обмотка двигателя, не имеющая тока. Если фаза сети

25

исправна, то значит обрыв произошел в обмотке статора. Наиболее часто обрывы наблюдаются в междукатушечных соединениях. Об­ наружить обрыв можно мегомметром. Для этого провод от одного из зажимов мегомметра присоединяют к одному из кондов повреж­ денной фазной обмотки, а другим проводом поочередно касаются проводов между группами катушек. Когда к мегомметру присоеди­ нена обмотка с обрывом, он дает значительно более высокие пока­

зания.

В случае, когда обмотки статора соединены треугольником и их разъединить нелья, обрыв определяют омметром, для чего измеряют сопротивление между выводами. При присоединении прибора к вы­ водам поврежденной обмотки показания омметра будут в два раза больше, чем при присоединении к двум другим обмоткам.

3. При соединении фазных обмоток статора треугольником про­ изведен успешный пуск двигателя, он работает при номинальной нагрузке, но токи в питающих фазных проводах различны, (в двух фазах равны, а в третьей — на 73% больше, чем в первых двух). Одна из фазных обмоток статора при работе не нагревается, ско­ рость вращения ротора меньше номинальной.

Причина такого состояния двигателя — также обрыв одной из фазных обмоток статора. Определить поврежденную фазу и место обрыва можно омметром, и мегомметром так же, как при соедине­ нии обмоток звездой или треугольником.

4. Двигатель сильно гудит, плохо разворачивается. Токи во всех трех фазах различны и даже при холостом ходе превышают номи­ нальный.

Причиной чаще всего является неправильное соединение одной обмотки статора с остальными двумя обмотками, что может быть результатом неправильного монтажа переключателя, предназначен­ ного для пуска двигателя со звезды на треугольник.

Устранить эти неполадки можно, переключив в правильное по­ ложение «перевернутую» обмотку или исправив соединения пере­ ключателя.

Обмотки соединяют в соответствии с их буквенными обозначени­ ями, а переключатель— по прилагаемой схеме. Если на «началах» и «концах» обмоток двигателя утрачена маркировка, то ее необхо­ димо возобновить.

Синхронные двигатели

З а т р у д н е н и я пр и п у с к е

Одна из наиболее часто встречающихся неполадок в работе син­ хронных двигателей — затруднения при пуске. Рассмотрим наибо­ лее типичные случаи.

1. Двигатель не запускается, потому что в статоре нет тока Причины — либо из-за неисправности отключен автоматический вы­ ключатель питания статора, либо расплавились плавкие вставки

предохранителей. Необходимо исправить выключатель или заме­ нить вставки.

26

2.Двигатель не запускается, так как в одной из фазных обмоток статора нет тока. Причина — обрыв в фазе питающей цепи или в самой обмотке статора. Методы обнаружения и исправления аварий аналогичны рассмотренным выше для асинхронного короткозам­ кнутого двигателя.

3.Двигатель при автотрансформаторном или реакторном пуске не запускается или после окончания пускового режима не достига­ ет номинальной скорости. Токи во всех трех фазах одинаковы. При­ чины могут быть следующие:

а) пониженное напряжение на статоре; такой режим может возникнуть при неправильно выбранном коэффициенте трансфор­ мации автотрансформатора или при слишком большом индуктив­ ном сопротивлении реактора. В этом случае необходимо, регулируя пусковые устройства, увеличить напряжение на статоре до рас­ четного;

б) при пуске через автотрансформатор возбуждение на двига­ тель подается при напряжении на статоре меньше номинального, что приводит к недостаточному подсинхронному моменту (момен­ ту на валу двигателя при скорости вращения 95% от синхронной). Следует перестроить схему пуска таким образом, чтобы возбужде­ ние подавалось при полном напряжении на статоре.

Внастоящее время большинство синхронных двигателей имеют прямой асинхронный пуск, т. е. пуск, осуществляемый при полном

напряжении на статоре.

4. Короткие замыкания между витками в цепи обмотки возбуж­ дения. Необходимо найти место повреждения и отремонтировать или заменить неисправные катушки.

К а ч а н и я с и н х р о н н о г о д в и г а т е л я и п о т е р я

си н х р о н и з м а

1.Иногда при работе исправного синхронного двигателя на­ блюдаются качания (колебания) ротора. Это может быть обнару­ жено по показаниям амперметров и ваттметра, включенных в цепь обмоток статора. Стрелки приборов при этом ритмично колеблются относительно некоторого среднего положения, соответствующего нормальному режиму работы двигателя. Возникновение значитель­ ных качаний опасно, так как может привести к потере синхронизма. Причины возникновения качаний следующие:

а) большие колебания напряжения и частоты в питающей сети; б) характер работы приводимых двигателем механизмов, на­

пример поршневых насосов и других механизмов, создающих слиш­ ком резкие изменения момента на валу двигателя. •

При невозможности устранить причину качаний их можно сни­ зить путем увеличения тока возбуждения двигателя до наибольше­ го допустимого его значения.

2. Выпадение двигателя из синхронизма, характеризуемое по­ явлением вибраций машины, снижением и изменением числа обо­ ротов, беспорядочными шумами, «пляской» стрелок амперметров

27

и ваттметров статора, может произойти по следующим причинам: а) резко увеличившаяся нагрузка двигателя; б) повреждения (обрывы, короткие замыкания и пр.) в сети,

питающей ротор; в) повреждения в сети, питающей статор.

После устранения неисправностей двигатель может быть вновь включен.

Синхронные двигатели значительной мощности обычно снабже­ ны специальной защитой от потери синхронизма, которая отклю­ чает двигатель, как только он из него выпадает.

Мы рассмотрели некоторые из наиболее встречающихся неис­ правностей в электрической части двигателей насосных станций. Наряду с электрическими могут наблюдаться и механические не­ исправности. Остановимся на некоторых из них, общих как для асинхронных, так и синхронных двигателей.

П е р е г р е в п о д ш и п н и к о в с к о л ь ж е н и я

По существующим нормам температура подшипников скольже­ ния не должна превышать 80° С, а температура масла — 65° С. Причины перегрева многочисленны и разнообразны.

1.Одна из наиболее распространенных причин перегрева — недостаточная подача масла. В двигателях с кольцевой смазкой это может быть следствием сильного сгущения масла, неправиль­ ной работы смазочных колец, их плохого качества, низкого уровня масла в масляной ванне подшипника. Необходимо проверить каче­ ство масла, состояние смазочных колец, уровень масла в подшип­ нике. Замеченные недостаткиустранить, кольца заменить исправ­ ными.

Вдвигателях с принудительной смазкой (подается масляным насосом) недостаточно интенсивная подача масла может быть вы­ звана неисправностью насоса, засорением путей маслопровода, недостаточным размером отверстий в диафрагме напорного масло­ провода, понижением уровня масла в напорном баке. Для восста­ новления нормальной подачи масла следует проверить маслопро­ воды, насос, отверстия в диафрагме маслопровода и устранить за­ меченные недостатки.

2.Использование несоответствующего масла. В этом случае необходимо сменить масло, используя рекомендованное заводомизготовителем двигателя.

3.Течь масла из подшипников скольжения при принудитель­ ной смазке. Наиболее распространенная причина течи масла из подшипников скольжения—-различные дефекты уплотнений. На­ пример, износ или плохая пригонка лабиринтных уплотнений, не­ достаточное их число, низкое качество и т. п. После внимательного осмотра уплотнений и установления причины течи масла следует принять соответствующие меры к устранению дефекта: заменить изношенные уплотнения новыми, улучшить их пригонку (просле­ дить за тем, чтобы кромки уплотнений не были замяты) и т. д.

28

Нередко причинами течи масла из подшипников с исправными уплотнениями могут быть слишком высокое его давление в напор­ ном маслопроводе, недостаточный размер отверстий в сливном патрубке или в нижней половине вкладыша, слишком интенсивная подача масла. При обнаружении этих неисправностей необходимо соответственно понизить давление масла перед подшипником до рекомендованного заводом-изготовителем (0,25—0,5 кгс/см2), уве­ личить отверстия в сливном патрубке или в нижней половине вкладыша, уменьшить отверстие диафрагмы напорного патрубка так, чтобы температура масла на выходе не превышала 60—70° С.

П е р е г р е в и н е и с п р а в н о с т и п о д ш и п н и к о в к а ч е н и я

1. Наиболее часто подшипники перегреваются в результате их загрязнения (подшипники промыть и смазать заново), избыточной смазки (уменьшить количество смазки), отсутствия осевых зазо­ ров, которые необходимы для компенсации температурного удлине­ ния вала (установить рекомендуемые по инструкции осевые зазо­ ры), чрезмерного трения между уплотняющей набивкой и валом (уменьшить трение, ослабив плотность набивки, или заменить на­ бивку новой).

Причинами перегрева могут быть также неправильная установ­ ка или плохая центровка вала двигателя и вала насоса (устранить эти дефекты), износ или поломка подшипника (заменить подшип-- ник новым), слишком большая нагрузка на подшипник (проверить соответствие подшипника технической рекомендации, при необхо­ димости заменить рекомендуемым).

2.Из подшипников выбрасывается масло. Причинами могут быть: несоответствие сорта рекомендуемой смазки (заменить смазку рекомендуемой), дефекты уплотнений (соответствующим образом устранить эти дефекты).

3.Ненормальный шум в подшипнике. Этот дефект чаще всего вызывается теми же причинами, что перегрев и выброс масла. Ус­ траняется аналогичным способом.

Ви б р а ц и я д в и г а т е л я

Вибрация при работе агрегата насос — двигатель закономерна и не вызывает опасений, если не выходит за пределы допустимой. До настоящего времени вибрация не нормируется государственны­ ми стандартами, и поэтому при ее оценке необходимо руководство­ ваться допускаемой по инструкция завода-изготовителя.

Вибрация может быть измерена виброметром, вибрографом и при скорости вращения валов агрегата до 500 об/мин — индикато­ ром часового типа. Вибрацию оценивают по размахам вибрации подшипников, измеряемым в трех взаимно перпендикулярных на­ правлениях (рис. 8).

Причины недопустимой вибрации различны и иногда устано­ вить их бывает сложно. Остановимся на наиболее распространен­ ных типах вибраций, возникающих вследствие неуравновешеннос­

29

ти вращающихся частей агрегата (муфты, шкива, “роторов), недостаточно тщательной центровки валов, нарушения электро­ магнитных явлений, связанных с электрическими неисправностями двигателя. При обнаружении недопустимых вибраций в агрегатах с большими шкивами или муфтами необходимо проверить их ба­ лансировку; для этого их снимают с агрегата и, пользуясь спе­ циальной инструкцией, проводят их балансировку. Балансировку роторов двигателей большой мощности работники насосной станции самостоятельно не выполняют, для этой работы обычно привлека­ ют специалистов заводов-изгбтовителей.

нас и интересует) проще всего поочередным измерением сопротив­ ления каждой из катушек измерительным мостиком. Для этого заостренными стальными щупами осторожно прокалывают изоля­ цию у начала и конца испытуемой катушки. Катушка, сопротивле­ ние которой заметно отличается от сопротивления остальных кату­ шек, и будет дефектной, ее необходимо перемотать или заменить исправной.

Замыкание на корпус в двух местах обмотки возбуждения син­ хронного двигателя может быть определено следующим образом. На обмотку возбуждения через контактные кольца подают посто­ янный ток, значение которого регулируют дополнительным регули­ ровочным сопротивлением до номинального. После этого вольтмет­ ром измеряют падение напряжения между первым контактным кольцом ротора и его валом (AUi=IRi), а затем — между вторым контактным кольцом и валом (AU2=IR2) . Подсчитав значения со­ противлений R 1 и R2, определяют приблизительно места замыканий на корпус (сопротивления полюсных катушек определяют по доку-

зо