книги из ГПНТБ / Никольский Б.В. Эксплуатация и ремонт электрических машин на металлургических заводах

При классах искрения 1; 1 1/4 и 1 1/2 коммутация практически считается без искрения и допускается для всех номинальных режимов.

Хорошая коммутация электромашины исключает искрение под щетками. Однако небольшое искрение под сбегающим краем щетки, так называемое точечное искрение, не представляет опасности для электромашины; характеризуется шаровидными искрами малого размера, окрашенными в белый или бело-голубоватый и даже с крас­ новатым оттенком цвет. Это касается также небольших искр капле-

21

видной формы с беловатым или голубовато-белым оттенком в боль­ ших электромашинах.

Искрение под многими щетками с шаровидными искрами диа­ метром порядка 1 мм или вытянутыми каплеобразными искрами с желтоватой окраской указывает на нарушение коммутации элек­ тромашины.

Когда искры выскакивают из-под щеток острием и щеточный огонь имеет форму треугольника или язычка с желтовато-зеленым оттенком, свидетельствующим об испарении коллекторной меди под действием электрической дуги под щеткой, искрение считается опасным и надо принять немедленные меры по его устранению (нельзя оставлять электромашину в эксплуатации на продолжитель­ ное время).

«Брызгающее» искрение — огненные брызги — является самым опасным искрением, так как при этом искрении происходит оплавле­ ние коллектора; нельзя оставлять электромашину в работе с таким дефектом.

Повышенное искрение под щетками вызывает подгар коллектор­ ных пластин, их почернение, преждевременный износ и при дли­ тельной работе — выход из строя коллектора. В этом случае кол­ лектор необходимо протачивать на токарном станке, а затем вновь формовать. В ряде случаев такое искрение щеток приводит к общему перегреву коллектора, распайке соединений в коллекторных пла­ стинах, старению изоляции коллектора, ослаблению крепежа коллектора, подгару щеткодержателей и выходу их из строя, раз­ рушению щеток. В результате усиленного искрения ухудшается коммутация машины, обмотка якоря работает в ненормальных условиях, что вызывает нарушение ее изоляции. Таким образом, появление повышенного искрения может привести к полному раз­ рушению якоря машины.

Для того чтобы яснее представлять себе причину появления искрения под щетками, необходимо ознакомиться с процессом ком­ мутации в якоре. При вращении якоря в определенный момент щетка замыкает две рядом лежащие коллекторные пластины, а зна­ чит замыкает накоротко расположенную между обеими коллектор­ ными пластинами часть обмотки. В закороченной обмотке благодаря э, д. с. самоиндукции возникает ток, который по мере продвижения якоря под полюсами изменяется по величине и направлению. Этот добавочный ток, вызванный э. д. с. самоиндукции, нарушает равно­

(со сбегающего края щетка обычно больше подгорает и разрушается). Это явление и вызывает искрение под щетками на коллекторе.

П р о б о й о б м о т к и я к о р я н а б а н д а ж и . При эксплуатации электрических машин постоянного тока встречаются случаи пробоя обмотки на бандажи. Иногда бывает и многократный

22

врезаются в обмотку в пазовой части, происходит многократное замыкание обмотки на корпус, переходящее в витковое замыкание, медь в месте повреждений расплавляется, заливает паз и активное железо зубцов. При ремонтах чистка пазов от наплава меди чрез­ вычайно затруднительна, так как напильники «не берут» медножелезистый сплав (для этих целей используют переносный наждач­ ный камень). Разорванный бандаж повреждает главные и дополни­ тельные полюса. Как правило, пробой обмотки на бандаж происходит

Рис. 7. Схема искрения под щетками

Причинами пробоя обмотки на бандажи могут быть:

а) слабая намотка бандажа — натяжение проволоки при на­ мотке бандажа ниже нормального; бандажи намотаны без предва­ рительного обжатия лобовых частей; по указанной причине бандаж имеет возможность совершать круговое перемещение при пусках и реверсах машины, что приводит к перетиранию изоляции под бандажом и на секциях;

б) бандаж намотан с чрезмерным натяжением проволоки, в ре­ зультате чего повреждена изоляция под бандажом в одном или нескольких местах; возможны разрывы изоляции под бандажом вдоль витка и вдавливание витков бандажа в изоляцию секции, что приводит к нарушению изоляции между проводом и бандажом;

в) секции по высоте не полностью запрессованы в паз и высту­ пают выше активного железа. При намотке бандажа даже при нор­

г) изоляция под бандажом пересохла, местами обломалась и искрошилась, бандаж ослаб и нарушил изоляцию в секциях;

д) изоляция под бандажом и на секциях в местах соприкоснове­ ния с бандажом подгорела и разрушилась в одном или нескольких местах. Это может быть вызвано нарушением технологии пайки бандажа (пользование перегретым паяльником или же перегрев

23

и цепляет за полюса; бандаж разматывается. Это может быть след­ ствием неправильной намотки, пайки бандажей и задела в замках

якоря и бандажи машин постоянного тока рассчитаны на опреде­ ленное максимальное число оборотов, которое указано в техническом паспорте. При значительных превышениях числа оборотов проис­ ходит выпучивание лобовых частей обмотки якоря и разрыв банда­ жей под действием увеличенных центробежных усилий, при этом возможен разнос электромашины (выбрасывание обмотки якоря из

у машины с параллельным возбуждением Ф уменьшается до нуля, при этом число оборотов будет возрастать до бесконечно большой величины. Обрыв цепи возбуждения может быть: в регулировочном сопротивлении, подводящих проводах, при перегорании витков катушки возбуждения.

Обрыв цепи возбуждения и является, как правило, одной из основных причин разноса машины.

Включение машины с последовательным возбуждением без на­ грузки, при обломе пальцев в соединительной муфте или срезе шпонки также приводит к значительному увеличению числа оборо­ тов, так как магнитный поток Ф резко снижается.

Кроме указанных, могут быть и другие причины разноса. Так, значительное повышение напряжения сети, подаваемого на якорь двигателя с независимым возбуждением, может привести к опас­ ному повышению числа оборотов.

Возможен разнос электродвигателей при неисправности тормоза механизма подъема мостового крана. В этом случае тормоз не затор­ маживает двигатель; поднятый груз под действием силы тяжести быстро падает и через редуктор разгоняет якорь двигателя выше допустимых оборотов. Спуск груза массой, превышающей грузо­ подъемность крана, вызовет падение груза, так как в этом случае

24

в каждом пазу находится два, три или четыре параллельных витка. Это происходит в результате неодинаковых магнитных условий для каждого витка одного и того же паза. В момент замыкания щеткой коммутируемой секции проводники последней должны находиться под серединой полюсов, так как только в этом случае э. д. с. секции равна нулю. При вращении якоря один из его пазов проходит по­ степенно под полюсом, некоторые же параллельные проводники ока­ зываются не под серединой полюса и в них появляется э. д. с , которая вызывает подгар соответствующих им коллекторных пла­ стин. Это устраняют путем сдвига щеток на пальцах таким образом, чтобы больше перекрывалось коллекторных пластин. Этим самым создаются примерно одинаковые магнитные условия в коммутируе­ мой секции. Кроме того, зона коммутации может быть расширена за счет изменения воздушного зазора между якорем и дополнитель­ ными полюсами. Небаланс якоря, неправильная центровка и ослаб­ ление посадочных мест приводят к почернению всех коллекторных пластин из-за обрыва токовой цепи между щеткой и коллектором.

Почернение каждой третьей или четвертой пластины коллектора также может происходить из-за ослабления крепления коллектор­ ных пластин в конусах.

Облом флажков (петушков) у основания коллектора возможен при ослаблении посадки коллектора и баббины якоря на валу, т. е. коллектор и баббина перемещаются относительно друг друга.

Механические неисправности в машинах постоянного тока при­ водят к выходу из строя обмоток якоря, полюсов, повреждению коллектора.

Ослабление крепления полюсных башмаков вызывается недоста­ точной затяжкой болтов, отсутствием стопорных шайб под головкой болта, неполноценной резьбой на болте или в теле башмака, пере­ косом болта во время затяжки. При установке полюсов на машину возможны случаи попадания краев металлических или картонных распорных прокладок между сердечником и корпусом, что вызывает появление воздушного зазора и ослабление крепления полюса.

В процессе эксплуатации у реверсивных машин возможны случаи ослабления посадки на валу активного железа и среза шпонки, что ведет к обламыванию петушков и концов секций.

Посадочные места подшипниковых щитов в корпусе разрабаты­ ваются вследствие ослабления болтового крепления, что вызывает перемещения подшипникового щита относительно корпуса.

Разработка посадочных мест подшипников в щитах и на валу происходит в результате неправильной сборки, когда наружная обойма подшипника не фиксируется фланцами и подшипник переме­ щается в осевом направлении и может проворачиваться в гнезде щита и на валу. Продольное перемещение подшипников вместе с ва­

о башмаки полюсов и повреждению обмоток. В металлургической ^промышленности встречаются случаи излома рабочего конца вала вследствие тяжелых режимов работы и частых реверсов под нагруз-

27

прямолинейна. В промежуточный момент времени щетка может перекрывать две коллекторные пластины 1 и 2 (рис. 10, е). Присо­ единенная к пластинам 1 и 2 секция аос, в которой происходит

процесс коммутации, образует замкнутую цепь. Применив к этому контуру 2-й закон Кирхгофа, получим

Ъе = Ъ іг,

т.е. алгебраическая сумма э. д. с. (2 е ) равна алгебраической сумме падений напряжений (2 if).

\

происходит переключение нескольких рядом лежащих секций, каждая из которых наводит в рассматриваемой коммутируемой сек­

секции. По закону электромагнитной индукции в коммутируемом

тивления проводов ab и cd и Rc — сопротивление секции. Искрение щеток на коллекторе объясняется увеличением силы

тока в сбегающей части щетки из-за наложения на рабочий ток дополнительного тока от реактивной э. д. с. ег, который в сбегающем крае щетки имеет то же направление. Компенсация ег осуществ­ ляется установкой дополнительных полюсов, включенных последо­ вательно якорю (рис. 11).

30