2 Производственная структура предприятия (цеха, отдела)
3 Описание конструкции и принцип действия
Принцип действия асинхронного двигателя:
Неподвижная часть асинхронного двигателя – статор, имеет трёхфазную обмотку, при включении которой в сеть возникает вращающееся магнитное поле, частота вращения этого поля равна n1=60×f1/p [об/мин].
В расточке статора расположена вращающееся часть двигателя – ротор, состоящий из вала, сердечника и обмотки. Обмотка ротора представляет собой несколько стержней, уложенных в пазы сердечника и замкнутых с двух сторон кольцами. Вращающееся поле статора (северный и южный полюса) пересекает стержни обмотки ротора и наводит в них ЭДС (по правилу правой руки). Но так как обмотка ротора замкнута, то в стержнях возникают токи. В Взаимодействие токов с полем статора создает на проводниках обмотки ротора электромагнитные силы. Эти силы стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность электромагнитных сил, приложенных к стержням, создает на роторе электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение. Эта частота вращения называется асинхронной, она всегда меньше частоты вращения поля статора, так как только в этом случае происходит наведение ЭДС в обмотке ротора асинхронного двигателя.
Описание конструкции:
По своей конструкции асинхронный двигатель состоит из двух основных частей, разделенных воздушным зазором: статора и ротора.
Статор состоит из корпуса и сердечника с трёхфазной обмоткой. Корпус двигателя отливают из алюминиевого сплава или чугуна, либо делают сварным. Рассматриваемый двигатель имеет закрытое обдуваемое исполнение. Поэтому поверхность его корпуса имеет ряд продольных рёбер, увеличивающих поверхность охлаждения двигателя. Внизу станины эти ребра расположены более редко и укорочены по сравнению с другими, что позволяет несколько уменьшить высоту оси вращения.
В корпусе расположен сердечник статора. С целью ослабления вихревых токов сердечник делают шихтованным из тонколистовой электротехнической стали, марки 2013, обычно толщиной 0,5 мм и скрепленный после прессовки скобами или продольными швами по наружной поверхности пакета, закреплен в станине стопорными винтами, предохраняющими его от проворачивания при резких толчках нагрузки. Обычно эти листы покрывают с обеих сторон изоляционной пленкой, обычно лаком или оксидируют. Пластины сердечника статора покрыты слоем изоляционного лака и собраны в пакет. Такая конструкция сердечника способствует значительному уменьшению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем.
Обмотка статора состоит из мягких секций, намотанных круглым медным проводом. Секции укладываются в пазы статора через шлицы. На внутренней поверхности сердечника статора располагаются пазовые части обмотки статора, соединенные в определённом порядке лобовыми частями, находящимися за пределами сердечника по его торцевым сторонам.
ТЕХНОЛОГИЯ СТАТОР МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАЗАМИ.
Сборка пакета сердечника;
Из следующих операций состоит процесс сборки сердечников: шихтовка – укладка листов в пакет, прессовка и затем скрепление пакета. Из стальных листов собирают сердечники роторов, статоров и полюсов. Путем штамповки из электротехнической стали изготавливают листы. Поверхность листов для понижения потерь энергии на вихревые токи покрывают лаком. Для того чтобы проделать это листы погружают в ванну с лаком, а затем пропускают между вращающимися валками. Также при необходимости поверхность листов покрывают относительно тонкой пленкой оксида железа, обладающего в свою очередь электроизоляционными свойствами. Для этого листы нужно нагреть до температуры 570-690°С в окислительной среде.
Листы, вырубленные штампом, располагают одинаковыми размерами, но у разных листов расстояния и пазы между ними могут отличаться в тех пределах, которые допускаются на изготовление штампа. От чего из листов вырубленных одним и тем же штампом собирают один и тот же сердечник. Для осуществления корректной и правильной сборки листов в пакет, на листах производится шихтовочный знак выштампованный в виде канавки; укладывают листы так, чтобы знаки шихтовочные совпадали.
При массовом производстве такую операцию выполняют на специальных станках. Для уменьшения размера зазоров между листами сердечник прессуют. Непосредственно при прессовке улучшаются магнитные свойства сердечника. Надлежавшую операцию проводят на гидравлических прессах. При помощи гаек и шпилек листы скрепляют. На шпильку с одной стороны наворачивают гайку и вбивают в пакет, а другой стороны на них также наворачиваются гайки до упора их в листы.
Затем под воздействием пресса гайки окончательно затягивают. Поверхность пазов может оказаться неровной при укладке в собранном сердечнике из-за смешения листов неточности и штамповки. Укладывать обмотку в такие пазы нельзя, чтобы не повредить её изоляцию. Вследствие чего выступы на поверхности пазов опиливают на специальных станках или же вручную напильником. Так как на ручное опиливание пазов затрачивается много времени, его выполняют крайне редко. Кроме этого, качество такого опиливания, как правило, оказывается низким. При опиливании пазов на специальных станках добиваются максимального качества и высокой производительности труда.
Намотка катушек на шаблон (намоточный станок);
Для намотки секций (катушек) шаблонной обмотки в зависимости от выбранного класса изоляции применяются изолированные провода, а также шины, изолированные лентой из лакоткани или микалентой. Для механизации обмоток шин лентой разработаны специальные станки.
При больших напряжениях между витками (более 25 в), а также для крупных секций для усиления электрической и механической прочности изоляции применяют дополнительную витковую изоляцию, накладываемую на изолированные провода. В качестве дополнительной изоляции применяют прокладки (из пропитанного электрокаргона или миканита) или (при напряжении между витками более 40 в) обмотку всех или часта (через один) витков лентой (хлопчатобумажной, стеклянной, миканитовой). Для машин с напряжением 3 300—6 600 в для намотки секций молут применяться провода ПБОО, ПББО, а также провода с пленочно-волокнистой изоляцией, не пробующие дополнительной изоляции витков Межвитко-вая изоляция при одном и том же напряжении между витками зависит от габарита и веса катушки Чем больше габарит и вес катушки (секции), тем более усиленной берется межвитковая изоляция Для напряжений 3 000 в и выше первые и последние витки обмотки фазы получают усиленную изоляцию
Изготовление секций-катушек шаблонной обмотки предусматривает ряд операций, целью которых являются придание секции определенной формы и ее изолировка.
Особое внимание уделяется созданию монолитной (без пустот) секции и приданию точных размеров ее прямой части, что обеспечивает плотную (без зазоров) укладку ее в пазы активной стали. Для этой цели правят и опрессевывают прямую часть секции и проводят пропиточные процессы. Технологический процесс изготовления секции зависит от примененных изоляционных материалов, конструкции и размеров секций.
Наиболее просто изготовляются секции-катушки для машин с напряжением до 550 в с изоляцией класса А без дополнительной изоляции виг-ков.
Катушки однослойной катушечной обмотки (рис. 3-5) изготовляют путем намотки на шаблонах, изображенных на рис. 3-35,а, для нижней катушки и на рис. 3-35,6 для верхней катушки. После намотки катушки пропитываются и поступают на изолировку.
Секции двухслойной обмотки в процессе изготовления проходят следующие операции:
1) намотка лодочки;
2) пропитка лодочки;
3) растяжка лодочки;
4) выгиб (рихтовка) лобовой части и головки;
5) опрессовка прямой части;
6) изолировка секции.
Секции крупных машин высокого напряжения, имеющие дополнительную вигковую изоляцию, проходят при изготовлении следующие основные операции:
1) намотка лодочки;
2) прокладка между витками бумаги, смазанной клеящим лаком для склейки витков, без чего растяжка секций большого габарита затруднительна;
3) первая опрессовка;
4) растяжка;
5) выгиб лобовой части;
6) разделение витков и наложение дополнительной витковой изоляции;
7) вторая опрессовка;
8) компаундировка (для класса В) или пропитка (для класса А);
9) третья опрессовка (для класса В);
10) секция поступает на общую изолировку.
Намотка лодочки ведется на шаблонах (из стали, твердого дерева, фибры), изображенных на рис. 3-36.
Шаблоны (рис. 3-35 и 3-36) должны быть сконструированы так, чтобы в процессе намотки можно было ударами молотка через фибровую пластину уплотнять и править секцию. В условиях ремонта формы шаблонов устанавливаются по старой секции после снятия общей изоляции. При снятии старой изоляции следует обратить внимание на порядок намотки, место расположения и изоляцию выводов, общую и витковую изоляции всех участков секции
Заготовка изоляции;
Провода обмоток должны быть защищены от механических повреждений и надежно изолированы друг от друга и от активной стали электрической машины. На специализированных электроремонтных заводах и в электроцехах крупных предприятий изолировка токоведущих частей электрических машин является самостоятельным видом работы и выполняется рабочими-изолировщиками на специальных участках, оснащенных соответствующим оборудованием, необходимыми инструментами и приспособлениями. Изоляция активной стали от проводов, находящихся в пазах статора электрической машины мощностью до 100 кет и напряжением до 500 в, осуществляется листами электрокартона (прессшпана) толщиной 0,1 — 0,3 мм и лакотканью. В некоторых машинах эти материалы применяют в различных сочетаниях. Чаще всего пазовую изоляцию (гильзу или коробочку) изготовляют из двух слоев электрокартона и одного слоя лакоткани, располагаемого между ними, или же одного слоя электрокартона и одного слоя лакоткани. Внешний (нижний) слой 1 электрокартона защищает лакоткань 2 и провода 5 обмотки при укладке в паз от повреждений его стенками. Внутренний (верхний) слой 3 электрокартона защищает лакоткань от смятия проводами обмотки, а изоляцию проводов — от повреждения коронками зубцов.
Изолирование пазов;
Изоляционные детали изготовляют заранее. Для этого листы электрокартона и лакоткани нарезают на пресс-ножницах на полосы необходимой длины и ширины, которые затем вкладывают в пазы ремонтируемой машины. При резке изоляционных материалов на прессножницах пользуются зажимной планкой и не придерживают материал рукой, при резке ножом во избежание травм нож двигают от себя. Длину заготовки внутреннего слоя пазовой изоляции статора берут на 20 — 40 мм больше длины сердечника, чтобы по краям коробочки можно было сделать выступающие по обеим сторонам паза манжеты для предохранения выходящих из паза проводов обмотки от механических повреждений. Манжеты обычно выполняют отбортовкой одного (верхнего) слоя электрокартона коробочки и только при необходимости увеличения прочности выступающих концов коробочки — отбортовкой всех слоев. До начала обмоточных работ помимо деталей пазовой изоляции заготовляют электрокартонные прокладки для изоляции крайних пластин статора, а также электрокартонные полоски толщиной 0,3 — 0,5 мм для подклиновой изоляции. Перед закладкой изоляции пазы статора осматривают и продувают струей сжатого воздуха.
Укладка катушек или втягивание;
В подготовленные, как указано выше, пазы вставляются проходные коробки. Материалом для проходных коробок обычно служит электрокартон толщиной 0,1—0,3 мм. Длина проходной коробки должна быть равна длине пазовой изоляции катушки. Края коробки должны возвышаться над пазом на 25—30 мм. Первыми укладываются нижние (отложные) катушки, причем сначала следует вложить самую большую катушку для возможности укладки остальных катушек. Укладку выполняют двое рабочих.
Сперва одну из сторон вкладываемой катушки опускают на 1/4 высоты паза. При этом вторая сторона катушки находится навесу над тем пазом, в который она должна быть уложена. Чтобы ее направить в паз, один из рабочих при помощи деревянных вилок (рис. 12-2), охватывающих пазовую часть катушки у концов опрессовки, делает легкий поворот и направляет сторону катушки в паз. Второй рабочий в это время накладывает деревянный или фибровый клин по верху гильзы и наносит по нему легкие удары ручником, передвигая клин вдоль пазовой части и осаживая стороны катушки также на х/4 высоты паза.
После этого одновременно и равномерно при помощи клина и ручника рабочие осаживают обе стороны катушки на дно паза.
Длина клина должна быть равна пазовой части катушки, а ширина его равна ширине опрессовки.
Таким способом укладываются все катушки в соответствующие пазы статора. Катушки должны лежать в пазах симметрично, т. е. вылеты лобовых сторон должны быть одинаковы как с одной, так и с другой стороны статора.
После укладки всех отложных катушек проходные коробки обрезают по высоте с таким расчетом, чтобы оставшиеся стороны могли перекрыть одна другую. Остальные концы коробки загибают внутрь паза один на другой и ударами молотка по клину прижимают к гильзе.
Затем приступают к забиванию клиньев в пазы. Клинья должны плотно сидеть в ласточкином хвосте паза, плотно прилегать своей нижней стороной к изоляции катушки и не выступать из пазов выше стали статора. В тех случаях, когда клин неплотно прижимает обмотку ко дну паза, под него подкладывается электрокартонная прокладка такой толщины, чтобы при забитом клине обмотка не могла быть сдвинута с места.
После забивания клиньев производится соединение катушек в катушечные группы. Концы катушек зачищаются и пролуживаются припоем при помощи электрического паяльника, затем -выгибаются при помощи скобочек, соединяются между собой и запаиваются припоем. Место пайки очищается от острых наплывов припоя и изолируется сперва хлопчатобумажной лентой, а поверх нее два раза в три четверти нахлестки — лакированной лентой, на которую накладывается хлопчатобумажная лента один раз вполнахлестки.
В подготовленные, как указано выше, пазы вставляются проходные коробки. Материалом для проходных коробок обычно служит электрокартон толщиной 0,1—0,3 мм. Длина проходной коробки должна быть равна длине пазовой изоляции катушки. Края коробки должны возвышаться над пазом на 25—30 мм. Первыми укладываются нижние (отложные) катушки, причем сначала следует вложить самую большую катушку для возможности укладки остальных катушек. Укладку выполняют двое рабочих.
Сперва одну из сторон вкладываемой катушки опускают на 1/4 высоты паза. При этом вторая сторона катушки находится навесу над тем пазом, в который она должна быть уложена. Чтобы ее направить в паз, один из рабочих при помощи деревянных вилок (рис. 12-2), охватывающих пазовую часть катушки у концов опрессовки, делает легкий поворот и направляет сторону катушки в паз. Второй рабочий в это время накладывает деревянный или фибровый клин по верху гильзы и наносит по нему легкие удары ручником, передвигая клин вдоль пазовой части и осаживая стороны катушки также на х/4 высоты паза.
После этого одновременно и равномерно при помощи клина и ручника рабочие осаживают обе стороны катушки на дно паза.
Длина клина должна быть равна пазовой части катушки, а ширина его равна ширине опрессовки.
Таким способом укладываются все катушки в соответствующие пазы статора. Катушки должны лежать в пазах симметрично, т. е. вылеты лобовых сторон должны быть одинаковы как с одной, так и с другой стороны статора.
После укладки всех отложных катушек проходные коробки обрезают по высоте с таким расчетом, чтобы оставшиеся стороны могли перекрыть одна другую. Остальные концы коробки загибают внутрь паза один на другой и ударами молотка по клину прижимают к гильзе.
Затем приступают к забиванию клиньев в пазы. Клинья должны плотно сидеть в ласточкином хвосте паза, плотно прилегать своей нижней стороной к изоляции катушки и не выступать из пазов выше стали статора. В тех случаях, когда клин неплотно прижимает обмотку ко дну паза, под него подкладывается электрокартонная прокладка такой толщины, чтобы при забитом клине обмотка не могла быть сдвинута с места.
После забивания клиньев производится соединение катушек в катушечные группы. Концы катушек зачищаются и пролуживаются припоем при помощи электрического паяльника, затем -выгибаются при помощи скобочек, соединяются между собой и запаиваются припоем. Место пайки очищается от острых наплывов припоя и изолируется сперва хлопчатобумажной лентой, а поверх нее два раза в три четверти нахлестки — лакированной лентой, на которую накладывается хлопчатобумажная лента один раз вполнахлестки.
Для скрепления катушек на них в местах, указанных на рис. 12-3, наматываются бандажи из крученого шнура, толщина которого берется от 2 до 5 мм, в зависимости от размеров катушек. В месте намотки бандажа между катушками ставятся электрокартонные прокладки (рис. 12-4) толщиной от 2 до 5 мм. Бандажи ставятся ближе к изгибу лобовых частей, как указано на рис. 12-3. Изолированные выводные концы катушечных групп подводятся под бандажи и закрепляются ими.
Процесс вкладки верхних прямых катушек аналогичен вкладке нижних отложных, с той лишь разницей, что вначале в паз вкладывается не самая большая катушка, как это было при вкладке нижних катушек, а самая малая.
Оформление лобовых частей;
Размеры вылетов лобовых частей выдерживаются одинаковыми для каждой стороны. После укладки обмотка испытывается на витковое и на корпус.
Пайка схемы соединений;
Для пайки соединяемые поверхности деталей очищают от окислов, жировых и других загрязнений и нагревают до определенной температуры, при этом указанные поверхности остаются в твердом состоянии. Между спаиваемыми поверхностями вводится расплавленный припой, который, смачивая их, прочно скрепляет соединяемые части после затвердевания и охлаждения.
После укладки всех сторон катушек в пазы сердечников необходимо произвести соединение концов отдельных катушечных групп в фазы согласно схемы, указанной в чертеже. Для этого выводные концы отдельных катушек расправляют и подравнивают по длине, размечают согласно схеме, а затем конец одной катушки скручивают с началом другой. К началу и концам фаз согласно схеме присоединяют выводные кабели, после чего производят пайку или сварку скруток:
Соединения концов катушечных групп между собой и с выводными кабелями изолируют двумя слоями стеклолакоткани, собирают по торцу схемы в один жгут, который после бандажировки стеклолентой привязывают к лобовым частям обмотки.
Выводные кабели без перекрещивания выводят наружу (при укладке обмотки в пакет, находящийся в статоре) или располагают по торцу схемы (при укладке обмотки в отдельный пакет).
Контроль размеров и электрических параметров;
Контроль электрических параметров необходимо производить дважды: до и после нанесения влагозащитного покрытия, что позволяет быстрее обнаружить и устранить причину брака. Возможные дефекты влагозащитного покрытия следующие: отслоение или растрескивание защитного лака или компаунда под влиянием температурного удара или влаги, неполная полимеризация лака или компаунда.
Пропитка;
Пропитка обмоток электродвигателя осуществляется для заполнение пустот и пор изоляции. Пропитка обмоток защищает электрическую схему электродвигателя от влаги, создает прочную теплопроводящую изоляцию, что существенно влияет на срок службы изоляции.
Лучший способ пропитки это погружение статора электродвигателя целиком в бак с жидким лаком. Ротора электродвигателей с фазным ротором погружают в бак вертикально. Статор выдерживают в лаке до прекращения выделения пузырьков воздуха. Пропитку обмоток лаком можно производить обливанием обмотки расположив статор вертикально. Фазные ротора пропитывают прокатыванием их в ванне с лаком. Погружаемый статор или ротор электродвигателя следует охладить до 55 - 70° С, иначе будет происходить бурное испарение разбавителя и повысится вязкость лака. После окончания пропитки статор электродвигателя ставят под углом, чтобы дать стечь лаку, и несколько раз проворачивают. Когда лак стечет его вытирают, протирают все поверхности, где недопустима лаковая пленка,тряпкой, смоченной в бензине и статор отправляют в сушку.
Пропитка обмоток с последующей сушкой бывает двух-, трех- и более) кратной. Повторные операции пропитка-сушка увеличивают влагостойкость изоляции. Для многовитковых катушек и многослойной изоляции применяется пропитка под давлением (30 мин., при 3-4 ат, температура лака 60 - 70° С) после сушки вначале в печи (100 - 110°С, 23 ч), а затем под вакуумом (1 - 2 ч при 60 - 70° С, остаточное давление 20 - 40 мм рт. ст), и окончательная сушка в течение 1 часа на воздухе и затем в печи при 115° С. Если по техническим условиям требуется защита лаковой пленки и для придания изоляции повышенной влагостойкости, пропитанные и высушенные обмотки покрывают покровными лаками и эмалями. Покрытие обмоток производится дважды, а затем повторяют процесс сушки. Режимы сушки обмоток и пропитки, температура и длительность процесса, определяются по техническим условиям указанным в ремонтной документации электрической машины.
Контроль и испытание;
4.1. Контроль материалов
4.1.1. Используемые материалы должны иметь сертификаты и храниться в специальной таре не более срока, предусмотренного нормативно-технической документацией.
4.2. Контроль и испытания отремонтированной изоляции
4.2.1. Качество отремонтированной изоляции контролируется внешним осмотром, в том числе с помощью зеркала и осветителя (см. п.3.1).
4.2.2. Испытания повышенным напряжением частоты 50 Гц должны быть проведены не ранее чем через 48 ч после окончания изолировочных работ.
4.2.3. После окончания ремонта изоляции стержни (катушки) испытываются в объеме, предусмотренном действующими "Нормами испытания электрооборудования" (разд. 3 и 5). При испытаниях не должны наблюдаться микродуги в области контакта низкоомных полупроводящих покрытий и скользящие разряды вдоль лобовых частей на отремонтированных стержнях.
4.2.4. Если при ремонте вынимались верхние стержни, то до их укладки фаза (ветвь) обмотки, в которой производился ремонт изоляции, испытывается повышенным напряжением частоты 50 Гц на 5% выше, чем предусмотрено "Нормами испытания электрооборудования" (разд. 3 и 5).
4.2.5. После укладки верхних стержней и соединения обмотки испытания проводятся в объеме, предусмотренном "Нормами испытания электрооборудования" (разд. 3 и 5).