Ремонт магнитопровода

Магнитопроводы, поступающие в ремонт, нуждаются преиму­щественно в частичном ремонте, реже — в ремонте с полной раз­боркой и перешихтовкой активной стали. При частичном ремонте магнитопровода не требуется его полная разборка.

Частичный ремонт выполняют при незначительных поврежде­ниях активной стали или отдельных деталей магнитопровода, на­пример при местных замыканиях и небольших оплавлениях лис­тов активной стали, повреждениях изоляционных деталей, ослаб­лении крепления ярмовых балок, забоинах и т. д.

При прогаре и оплавлении активной стали очаги расчищают, сни­мая образовавшиеся наплывы металла. После этого частично распрессовывают пластины магнитопровода на этом участке, отделяют сварившиеся кромками пластины друг от друга, снимают заусени­цы с кромки пластин и, очистив участок от остатков старой изоля­ции и металлических опилок, изолируют пластины, прокладывая между ними листы телефонной или кабельной бумаги.

При забоинах в стержнях активной стали магнитопровода пластины такого стержня распрессовывают (ослабляют прессовку стержня, отворачивая на несколько оборотов гайку прессующей шпильки), а затем с помощью деревянных клиньев разводят плас­тины и после выпрямления плоскогубцами загнутых кромок плас­тин прокладывают между ними листы изоляции из кабельной или телефонной бумаги и с помощью прессующей шпильки вновь I спрессовывают стержень.

Нередко в ремонтируемых магнитопроводах полностью по­вреждены бумажно-бакелитовые трубки, изолирующие стяжные шпильки от активной стали. Если нет бумажно-бакелитовых тру­бок требуемых размеров, что часто случается при ремонте транс­форматоров старых конструкций, изготавливают новые трубки из кабельной бумаги или электрокартона.

Ремонт с полной разборкой и перешихтовкой выполняют при та­ком тяжелом повреждении, как «пожар стали», при котором мо­жет выйти из строя значительная часть пластин активной стали магнитопровода и изоляционных деталей. Ремонт магнитопрово­да с поврежденными пластинами активной стали состоит из сле­дующих основных работ: подготовки к ремонту, разборки магни­топровода, очистки и изоляции пластин и др.

Подготовка к ремонту. В объем работ по подготовке к ремонту входят: подготовка рабочей площадки (освещение рабочего мес­та, расстановка необходимого инвентаря и вспомогательного оборудования, удобная для работы раскладка инструмента и ма­териалов, обеспечение средствами безопасности труда и оказа­ние первой медицинской помощи и др.); подбор инструментов и приспособлений, заготовка основных и вспомогательных мате­риалов; проверка обеспечения работ оборудованием и необходи­мой оснасткой.

Снятые с магнитопровода пластины сортируют: исправные связывают пакетами и укладывают на одни переносные лотки, а повреждённые, требующие восстановления изоляции, — на другие лотки. Непригодные пластины (оплавление с изломами и прожо­гами) отбраковывают. Пластины с поврежденной межлистовой

изоляцией, снятые с магнитопровода, ремонтируют, очищая от старой изоляции и покрывая новой.

Очистка и изоляция пластин. Листы стали (пластин) магнито­провода очищают от старой изоляции механическим и химичес­ким способами, а также отжигом и отпариванием в горячей воде. Способ очистки зависит от вида поврежденной изоляции.

Механический способ используют для очистки пластин горячекатаной стали обычно на станках с вращающимися сталь­ными кардолентными щетками. При этом пластины устанавлива­ют по отношению к щеткам под углом 45°.

Удаление изоляции механическим путем стальными щетками на станке — наиболее распространенный и простой способ, обес­печивающий быструю очистку стали. Однако в результате ударов стальных проволок по листу при вращении кардолентных щеток происходит нагартовка стали, а кроме того, шлифовка поверхнос­ти пластин, из-за чего дополнительно увеличиваются потери в стали. Поэтому ряд ремонтных предприятий использует химичес­кий способ очистки пластин от изоляции.

Химический способ очистки позволяет легко удалять с пластин лаковую и бумажную изоляцию. При удалении лаковой изоляции пластины погружают в специальную ванну с 20%-ным раствором едкого натра (каустической соды) или 25%-ным раство­ром тринатрийфосфата и выдерживают в растворе в течение 15...20 мин, затем вынимают, промывают проточной горячей (90...95 °С) водой и, разложив на деревянных решетках или стелла­жах, сушат. Для химической очистки листов стали применяют следующее оборудование и несложные приспособления: подъем­ное устройство, необходимое для выгрузки из нее пластин стали; две ванны с крышками; решетки или стеллажи для сушки очи­щенных и промытых пластин.

Способ отжига в специальных термических печах при 350...500°С также используют для очистки пластин. Этим спосо­бом можно очищать пластины, покрытые тонкими листами бума­ги, применявшейся в магнитопроводах трансформаторов старых конструкций в качестве межлистовой изоляции, а также с лаковой изоляцией. Однако в настоящее время такой способ редко приме­няют из-за резкого снижения магнитной проницаемости и увеличения потерь в стали вследствие образования окалины на поверхности пластин и изменения структуры стали. Другой причиной отказа от очистки пластин способом отжига является борьба за чистоту окружающей среды, желание не загрязнять атмосферу продуктами сгорания бумаги и лака.

Наиболее простой способ удаления бумажной изоляции с пла­стин—отпаривание в воде, нагретой до 9О...1ОО°С. Для ускорения процесса отслоения оклеечной бумаги от металла до­бавляют в воду слабый раствор едкого натра, процентное содер­жание которого (обычно 4...6 %) определяют опытным путем.

При добавлении в воду дополнительного раствора едкого натра пластины, вынутые из ванны, следует промыть в теплой проточ­ной воде.

После очистки пластин любым из перечисленных способов не­обходимо тщательно проверить, не осталась ли на пластинах ста­рая изоляция. Пластины, не имеющие дефектов, изолируют, по­крывая с обеих сторон однократно или двукратно пленкой лака и запекая ее. Для этого используют лакировальные станки. На электроремонтных предприятиях применяют около десяти типов ручных и электрифицированных лакировальных станков с оди­наковым принципом действия, но отличающихся только конст­руктивным исполнением отдельных сборочных единиц и дета­лей. Во всех лакировальных станках, используемых в настоящее время, лак наносится при прохождении листа или пластин стали между двумя встречно вращающимися валиками с маслобензостойким резиновым покрытием, непрерывно смачиваемым изоляционным лаком.

Проверенные и испытанные изолированные пластины на лот­ках или тележках доставляют к месту сборки магнитопровода. Погрузку, транспортировку и выгрузку пластин необходимо осу­ществлять с предосторожностью во избежание повреждения самих пластин и их изоляции.

РАЗБОРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Порядок разборки каждой ремонтируемой электрической ма­шины определяется ее конструкцией и необходимостью сохране­ния имеющихся исправных частей, а степень разборки — объе­мом и характером предстоящего ремонта. Если предварительные осмотр и испытания позволяют судить о характере предстояще­го ремонта электрической машины, то до начала ее разборки проверяют наличие требуемых для ремонта материалов, изде­лий и запасных деталей соответствующих размеров, марок и ха­рактеристик.

Полная разборка электрической машины состоит из двух ос­новных этапов: общей разборки, при которой машину разби­рают по основным сборочным единицам, и детальной раз­борки, при которой сборочные единицы машины разбирают по­детально. При ремонте машин, попадающих в ремонтный цех впервые, разборку и сборку их обычно поручают одной и той же бригаде электрослесарей.

В процессе разборки таких машин делают пометки, упрощаю­щие процесс сборки. Это в первую очередь относится к электри­ческим соединениям. При их разборке на разъединяемые провода вешают картонные бирки с буквенными или цифровыми обозна­чениями обоих проводов. В машинах постоянного тока и синх­ронных машинах перенумеровывают полюса с катушками и от­мечают их положение на роторе или в станине, а также располо­жение и количество прокладок под полюсами. Ниже приведены описания последовательности и способов выполнения основных операций разборки асинхронных электродвигателей, машин по­стоянного тока и синхронных машин единых серий наиболее рас­пространенных конструкций. Предлагаемые способы их разборки применимы к большинству электрических машин, выпускаемых в настоящее время и выпускавшихся ранее.

Разборку электрических машин обычно начинают с удаления полумуфты с вала. Полумуфты, шкивы и другие соединительные и передаточные детали нередко бывают посажены на вал на­столько прочно (с натягом), что их можно снять только после предварительного нагрева. Для предварительного нагрева используют генератор частотой 400...600 Гц и индуктор, газовые го­релки или паяльные лампы. Практика ремонта электрических ма­шин показала, что при достижении разности температуры нагрева между валом машины и снимаемой деталью 100... 110 °С можно де­монтировать детали без повреждений их самих и вала, на который они насажены.

Разборка асинхронных электрических машин мощностью до 100 кВт происходит в такой последовательности:

снимают кожух наружного вентилятора и вентилятор (у элект­родвигателей закрытого обдуваемого исполнения);

отвертывают болты, которыми прикреплены к станине пере­дний (расположенный со стороны, противоположной приводу) и задний (расположенный со стороны привода) щиты, а также бол­ты, крепящие крышку подшипников, расположенную со стороны привода;

снимают задний щит легкими ударами молотка по надставке из дерева, алюминия или меди;

вынимают ротор из статора, для чего подают ротор в сторону переднего щита и выводят щит из замка; затем, поддерживая ро­тор, выводят его из статора, стараясь не повредить лобовых частей обмотки, вентилятора и других деталей;

снимают передний щит с подшипника ротора, насаженного на вал, легкими ударами молотка по надставке, предварительно от­вернув болты, крепящие подшипниковую крышку; у электродви­гателя с контактными кольцами (АК, АК2) предварительно сни­мают кожух контактных колец, вынимают щетки из щеткодержа­телей, отвертывают болты, крепящие корпус кожуха контактных колец, и снимают кожух;

снимают съемником подшипники качения с вала; у электро­двигателей с фазным ротором предварительно снимают контакт­ные кольца, для чего распаивают соединительные хомутики от выводных концов, отвертывают болты, крепящие отвододержатель (при его наличии), вынимают из канавки вала стопорное кольцо; снимают подшипники только при необходимости их за­мены.

При съеме подшипниковых щитов машин мощностью 50 кВт и выше щиты равномерно отводят отжимными болтами, пока они не выйдут из центрирующей заточки станины. Если по конструк­ции отжимные болты не предусмотрены, щиты снимают ручными или гидравлическими приспособлениями для съема.

Вывод ротора из расточки статора является ответственной опе­рацией, поскольку задевание ротора за сердечник или обмотку статора может привести к серьезным повреждениям. Масса рото­ров отдельных машин достигает нескольких сотен килограммов, поэтому до начала вывода ротора необходимо проверять подъем­ные приспособления, а работу по выводу ротора выполнять при строгом соблюдении правил техники безопасности. Вынимают роторы и якори машин малой мощности вручную (без использо­вания каких-либо приспособлений).

Снятие подшипников качения с вала осуществляют с помощью съемников. При съеме следует принять меры предосторожности, исключающие повреждение самого подшипника и вала машины. У большинства электрических машин посадка подшипника на вал выполнена с натягом его внутреннего кольца, поэтому усилие при снятии подшипника должно прикладываться к торцу этого коль­ца. Подшипники, насаженные на вал с большим натягом и не поддающиеся съему ручными съемниками, демонтируют с помо­щью гидравлического съемника.

Снятие контактных колец с вала фазного ротора осуществляют (после отсоединения от них выводов обмотки) с помощью съем­ников.

Снятие вентилятора с вала осуществляют при необходимости ремонта или замены вентилятора, вала или обмотки. Снимают вентилятор обычными съемниками. При посадке втулки вентиля­тора с натягом ее предварительно подогревают.

Выпрессовку вала из сердечника ротора (якоря) выполняют при необходимости перешихтовки сердечника, ремонта или замены вала. Эта операция, требующая больших усилий, осуществляется с помощью гидравлических прессов или домкратов. При выпрессовке вала необходимо соблюдать следующие требования:

опорная поверхность пресса должна быть строго перпендику­лярна оси вала;

направление усилия, создаваемого прессом, должно быть со­вмещено с осью вала;

давление на сердечник с чугунными нажимными шайбами дол­жно передаваться через сменную опорную втулку.

Выпрессовку подшипников скольжения из корпуса проводят с по­мощью вертикального пресса в случае замены, а чаще всего при необходимости перезаливки вкладышей. Подшипники электри­ческих машин небольшой мощности выпрессовывают ударами молотка по деревянной надставке, стараясь не повредить корпус подшипника. Подшипники качения и скольжения, вентилятор, вал и другие детали механической части машины очищают, про­мывают синтетическими моющими средствами и обтирают чисты­ми салфетками или ветошью.

Детали электрической части машины тщательно очищают от пыли, грязи и смазочного масла. При необходимости промывки обмоток их обдувают сжатым воздухом, обтирают, а затем промы­вают синтетическими моющими жидкостями, наносимыми на обмотку с помощью пульверизатора. Все очищенные и пригодные для повторного использования детали электрических машин мар­кируют и сохраняют, а неисправные отправляют в отделения электроремонтного цеха для ремонта, восстановления или изго­товления новых деталей.

УДАЛЕНИЕ СТАРОЙ ОБМОТКИ

Существуют следующие способы удаления старой обмотки электродвигателей: механический, термомеханический, термохи­мический, химический и электромагнитный. Рассмотрим их более подробно.

При механическом способе проводят обрезку лобовых соедине­ний. Для этого статор устанавливают на станок для обрезки так, чтобы схема соединения была со стороны режущего инструмен­та. При обрезке нельзя допускать задевания режущего инстру­мента за активную сталь пакета статора. После обрезки статор подают на стол для удаления обмотки. Ее удаляют при помощи крюков. Можно отметить следующие недостатки этого способа: трудоемкость, дополнительные затраты времени на чистку пазов статора.

При термомеханическом способе, получившем наибольшее рас­пространение, сначала обмотку отжигают при высокой температу­ре, а затем удаляют ее, используя механический способ. Отжиг ре­комендуется проводить при температуре 280...400°С в течение 4...6 ч. При этом меньшая температура относится к двигателям с алюминиевым корпусом, а большая — к двигателям с чугунными корпусами. Корпуса двигателей рекомендуется охлаждать совмес­тно с печью до 8О...9О°С (120...150 °С —для двигателей с алюми­ниевыми корпусами). При температуре 280 °С изоляция только размягчается, и поэтому обмотки рекомендуется удалять по час­тям. После удаления обмотки корпуса двигателей охлаждают на воздухе.

Часто на ремонтных предприятиях АПК используют печи соб­ственной конструкции. При этом статор охлаждают на воздухе или принудительно вместе с отключенной печью. Все это может привести к тому, что скорость охлаждения статора будет колебать­ся в широких пределах и появляется опасность в одном случае — снижения пропускной способности печи, а в другом — ухудшения магнитных характеристик стали статора. Последнее возможно при резком охлаждении статора, в результате которого происходит ко­лебание листов пакета стали и появляются механические напря­жения.

Методики высоко- и низкотемпературного отжига были разра­ботаны в Челябинске и заключаются в следующем.

При низкотемпературном отжиге в течение часа температуру в печи повышают до 400 ⁰С. Затем статоры выдерживают при этой температуре в течение 5,5...7 ч при охлаждении на воздухе. Если применяют ускоренное охлаждение, то статоры выдерживают при температуре 400 ⁰С в течение 4,5...5,5 ч. После окончания от­жига приступают к охлаждению статоров. Их охлаждают на от­крытом воздухе в течение часа. Для того чтобы ускорить процесс охлаждения статоров, их обдувают теплым воздухом. Минимальные потери в стали наблюдают при отжиге в окислительной среде при температуре 900 °С и времени выдер­жки 0,25...0,50 ч. При минимальном доступе воздуха в среду отжига наи­лучшие характеристики получают при температуре 800 "С и времени 2 ч. Дальнейшее увеличение времени вы­держки в бескислородной среде при­водит к увеличению потерь.

При высокотемпературном отжиге отпадает необходимость в дополни­тельной чистке пазов. Производитель­ность отжига увеличивается в 12 раз, а расход энергии снижается в 4...5 раз. При этом увеличивается КПД двигате­ля на 1... 1,5 %. К недостаткам высоко­температурного отжига следует отнес­ти то, что после 3...4 выжигов нарушается тугая посадка между корпусом и пакетом стали, ослабляется прессовка пакета стали.

Отжиг в расплаве солей (каустической соды, щелочи) проводят при температуре 300 °С (для электродвигателей с алюминиевыми корпусами) и 480 °С (для электродвигателей с чугунными корпуса­ми) в течение нескольких минут без доступа воздуха.

При химическом способе удаления обмотки статоры опускают в емкость с жидкостью МЖ-70. Эта жидкость очень токсичная и ле­тучая, поэтому емкость для нее должна быть герметичной.

При термохимическом способе в 10%-ный раствор каустической соды или щелочи, разогретый до температуры 80... 100 "С, опускают статоры электродвигателей с обмотками, пропитанными масляно-битумными лаками, и выдерживают там в течение 8... 10 ч.

Электромагнитный способ. Статор электродвигателя нагревается за счет потерь в стали. Изготавливают трансформатор со съемным якорем, на незаменяемый стержень наматывают обмотку, а на за­меняемый стержень надевают несколько статоров (рис. 15.2). При этом между стержнем и статором расстояние должно быть не бо­лее 5 мм. Достоинством этого способа является то, что можно ре­гулировать температуру нагрева путем изменения подводимого напряжения.

ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ВСЫПНЫХ ОБМОТОК

Многолетняя практика эксплуатации отремонтированных электрических машин с частично замененными обмотками пока­зала, что они, как правило, выходят из строя после непродолжи­тельного времени работы. Вызвано это рядом причин, в том числе

нарушением при ремонте целостности изоляции неповрежденной части обмоток, а также несоответствием качества и срока службы изоляции новой и старой частей обмоток. При ремонте электри­ческих машин с поврежденными обмотками наиболее целесооб­разна замена всей обмотки с полным или частичным использова­нием ее проводов. Поэтому в настоящем разделе приведено опи­сание ремонтов, при которых поврежденные всыпные обмотки статоров, роторов и якорей заменяют полностью вновь изготов­ленными на ремонтном предприятии.

Изготовление всыпных обмоток начинают с заготовки отдель­ных катушек на шаблоне. Для правильного выбора размера шаб­лона необходимо знать основные размеры катушек, главным обра­зом их прямолинейной и лобовой частей. Размеры катушек об­мотки ремонтируемых машин могут быть определены замером старой обмотки.

Намотка катушек. Катушки всыпных обмоток наматывают на простых или универсальных шаблонах с ручным или механичес­ким приводом. Ручная намотка катушек на простом шаблоне требует больших затрат труда и времени. Чтобы ускорить про­цесс намотки, а также уменьшить количество паек и соединений, применяют механизированную намотку катушек на станках со специальными шарнирными шаблонами, позволяющими после­довательно наматывать все катушки, приходящиеся на одну кату­шечную группу или всю фазу.

Перед намоткой катушек или катушечных групп следует тща­тельно ознакомиться с обмоточно-расчетной запиской ремонти­руемой электрической машины, в которой указаны: мощность, номинальное напряжение и частота вращения ротора электричес­кой машины; тип и конструктивные особенности обмотки; число витков в катушке и проводов в каждом витке; марка и диаметр об­моточного провода; шаг обмотки; количество параллельных вет­вей в фазе; число катушек в группе; порядок чередования кату­шек; класс применяемой изоляции по нагревостойкости, а также различные сведения, относящиеся к конструкции и способу изго­товления обмотки.

Нередко при ремонте обмоток двигателей приходится заменять отсутствующие провода требуемых марок и сечений имеющимися проводами. По этим же причинам намотку катушки одним прово­дом заменяют намоткой двумя (и более) параллельными провода­ми, суммарное сечение которых эквивалентно требуемому. При замене проводов обмоток ремонтируемых электродвигателей предварительно (до намотки катушек) проверяют коэффициент заполнения паза, который должен соответствовать значению, ис­пользуемому при расчете обмотки.

Расклиновка обмотки. Провода обмотки, лежащие в пазу, долж­ны прочно удерживаться в нем, для чего применяют пазовые кли­нья, изготовляемые главным образом из сухого бука или березы.

Клинья делают также из различных изоляционных материалов со­ответствующей толщины, например из пластмассы, текстолита или гетинакса, и изготовляют на специальных станках. Длина клина должна быть больше длины сердечника статора на 10... 15 мм и рав­на или на 2...3 мм меньше длины пазовой изоляции. Толщина кли­на зависит от формы верхней части паза и его заполнения. Дере­вянные клинья должны быть толщиной не менее 2 мм. Чтобы при­дать деревянным клиньям влагостойкость, их проваривают 3...4 ч в олифе при 120... 140 °С, а затем сушат 8... 10 ч при 100...ПО °С.

Сборка схемы обмотки. Окончив укладку катушек в пазы и расклиновку обмотки, собирают схему. Если фаза обмотки намотана отдельными катушками, сборку схемы начинают с последователь­ного соединения катушек в катушечные группы. За начала фазы принимают выводы катушечных групп, выходящие из пазов, кото­рые расположены вблизи выводного щитка. Эти выводы отгибают к корпусу и предварительно соединяют катушечные группы каж­дой фазы, скручивая зачищенные от изоляции концы проводов катушечных групп.

Проверка сборки схемы. После сборки схемы обмотки проверя­ют электрическую прочность изоляции между фазами и на корпус путем приложения напряжения, а также правильность соединения схемы. Для проверки сборки схемы используют самый простой способ — кратковременно подключают статор к сети 127 или 220 В, а затем к поверхности его расточки прикладывают стальной ша­рик (от шарикоподшипника) и отпускают его. Если шарик враща­ется по окружности расточки — схема собрана верно. Эту провер­ку можно провести также с помощью вертушки.

Для проверки правильности сборки схемы и отсутствия витковых замыканий в обмотках ремонтируемых машин применяют ап­парат типа ЕЛ, который служит также для нахождения паза с короткозамкнутыми витками в обмотках статоров, роторов и якорей, проверки правильности соединения обмоток по схеме и марки­ровки выводных концов фазных обмоток машин. Он обладает вы­сокой чувствительностью, позволяющей выявлять наличие одного короткозамкнутого витка на каждые 2000 витков.