Ремонт электродвигателей

Срок жизни электродвигателя довольно длителен. Так, срок жизни асинхронных электродвигателей общепромышленного исполнения в сельском хозяйстве, как и в промышленности, равен примерно 20 годам, а срок жизни в сравнение распределительных трансформаторов—30…40 лет. За этот срок в процессе эксплуатации одни из элементов электродвигателя (например, изоляция) стареют, другие (подшипники, крепежные детали и т. п.) изнашиваются.

Процессы старения и износа выводят электродвигатель из строя. Эти процессы зависят от многих факторов: условий и режима работы, технического обслуживания электрооборудования электродвигателя, привода — механизма и т. д. Одна из причин выхода электрооборудования из строя -аварийные режимы: перегрузка электродвигателя, попадание в рабочую машину посторонних предметов, неполнофазные режимы работы электрооборудования, значительные колебания напряжения питания сети и т. п.

Электрооборудование, электропривод, электродвигатель, вышедшее из строя, восстанавливают, то есть ремонтируют.

В отличие от промышленности, где системой планово — предупредительного ремонта и обслуживания оборудования установлено три вида ремонтов — текущий, средний и капитальный, в сельском хозяйстве принято только два вида ремонтов — текущий и капитальный.

При капитальном ремонте электродвигателя в основной объем работ по его выполнению входит замена обмоток. При этом специализация работ еще не всегда достаточна. Один рабочий выполняет несколько операций, например заготовку пазовой изоляции, ее укладку в пазы, изготовление катушек, их укладку. В этих условиях себестоимость ремонта электродвигателя остается еще достаточно высокой и часто приближается к стоимости нового оборудования.

Согласно техническим условиям, на сдачу в капитальный ремонт асинхронных электродвигателей, последние направляют в капитальный ремонт со следующими неисправностями: межвитковыми замыканиями в обмотках, замыканиями обмоток на корпус или между фазами, обрывом обмоток, обугливанием изоляции обмоток, изгибом вала, износом или повреждением его шеек, износом или повреждением посадочных мест в подшипниковых щитах, дисбалансом ротора, обрывом бандажей ротора, повреждением контактных колец, требующим их разборки, трещинами в корпусе и подшипниковых щитах, снижением сопротивления изоляции, если оно не восстанавливается сушкой.

Электродвигатели, сдаваемые в ремонт, должны быть тщательно очищены от пыли и грязи. С валов электродвигателей должны быть сняты шкивы, шестерни, муфты электродвигатели принимаются в ремонт полностью укомплектованными всеми основными узлами и деталями в соответствии с комплектностью, установленной техническими условиями: станина, статор с обмоткой, ротор с обмоткой, подшипниковые щиты, вентилятор и его кожух, подшипники и их крышки, коробка выводов, траверза, щеткодержатели, контактные кольца.

Допускается принимать в ремонт электродвигатели при частичном отсутствии метизов винтов, гаек, шайб.

В капитальный ремонт не принимаются электродвигатели с трещинами на корпусе, превышающими 50% его длины, трещинами на посадочных местах подшипниковых щитов, с повреждением свыше 30% активной стали. В ремонт не принимаются электродвигатели, отремонтированные ранее с нарушениями технологии ремонта.

Разборка электродвигателя

Разборку электродвигателя начинают с того, что с конца вала снимают полумуфту, шкив или шестерню, пользуясь при этом специальными приспособлениями – съемниками. Если окажется, что снять полумуфту, шкив или шестерню затруднительно, то можно предварительно подогреть их пламенем газовой горелки до температуры 250…300о С, одновременно охлаждая вал двигателя водой

Закончив первую операцию, освобождают крепления подшипников, удаляют шпонку, болты и снимают подшипниковые щиты. После этого, если необходимо, вынимают ротор. Это можно делать вручную, если масса ротора меньше 50 кг. Ротор нужно вынимать осторожно, чтобы не повредить сердечники и обмотки электродвигателя. Предварительно на один конец вала надевают отрезок стальной трубы.

Следует помнить, что во время разборки необходим четкий порядок, исключающий потери и поломки деталей (например, крепежные части, мелкие детали и т. п. маркируют и складывают в специальные ящики).

Закончив разборку электродвигателя, тщательно осматривают обмотки и сердечники, обращая внимание на крепления отдельных узлов и лобовых частей обмотки, сохранность изоляции, плотность прессовки, надежность крепления, отсутствие коррозии. Выявленные дефекты устраняются.

После проверки всех частей электродвигателя и устранения обнаруженных дефектов двигатель собирают в последовательности, обратной его разборке: ротор вводят в статор, устанавливают подшипники, закрепляют подшипниковые щиты и убеждаются в плотной их посадке.

Во время сборки проверяют правильность выполняемых работ и соблюдение условий, необходимых для нормальной работы электродвигателя. Прежде всего, убеждаются в том, что ротор от руки вращается легко, в противном случае возможны перекос подшипника или подшипниковых щитов, задевание ротора о статор или вентилятора о корпус, наличие посторонних предметов внутри двигателя. Если конструкция электродвигателя допускает, то измеряют зазоры ротором и статором, которые должны быть одинаковы по всей окружности. Затем в подшипники набивают смазку в количестве 2/3 объема камеры.

После окончания сборки дополнительно убеждаются в отсутствие перекосов и заклинивания вала, которые могут возникнуть при неправильной затяжке крышек подшипников. На вал собранного электродвигателя насаживают шкив, полумуфту или шестерню, нанося молотком удары по алюминиевой или медной подкладке, приложенной к торцу втулки, или используя специальное винтовое приспособление, действующие аналогично съемнику.

Удаление обмотки электродвигателя

Разборка электрических машин (электродвигателей, генераторов) на составные части не представляет затруднений. Необходимо только максимально механизировать выполнение отдельных операций, применяя электро- или гидрогайковерты, съемники, тали и т.п.

Наиболее трудоемкая операция при разборке — удалении старой обмотки. Это делают следующими методами: механическим, термомеханическим, термохимическим, химическим и электромагнитным.

Сущность механического метода заключается в том, что корпус электродвигателя с пакетами стали статора и обмоткой устанавливают на токарный или фрезерный станок и резцом или фрезой обрезают одну из Лобовых частей обмотки. Затем при помощи электро- или гидропривода удаляют (вытягивают) из пазов оставшуюся часть обмотки (крюком за оставшуюся лобовую часть ее). Однако при таком удалении обмотки в пазах есть остатки изоляции, и требуются дополнительные затраты на их удаление.

При термомеханическом методе удаления старой обмотки электродвигателя со срезанной лобовой частью обмотки помещают в обжиговую печь при температуре 300..350°С и выдерживают там несколько часов. После этого оставшаяся часть обмотки легко удаляется. Часто помещают в печь со всей обмоткой (ни одна из лобовых частей обмотки не срезана), но в этом случае после обжига обмотку из пазов удаляют только вручную.

При обжиге в печи происходит отжиг листов, стали статора, заметно уменьшаются удельные потери в стали и повышается коэффициент полезного действия электродвигателя. Но при этом выгорают лаковые пленки между пакетом стали и корпусом и между отдельными листами стали. Последнее приводит к тому, что после 2…3 обжигов нарушается тугая посадка между пакетом и корпусом, пакет начинает проворачиваться в корпусе машины, ослабляется прессовка пакета. Поэтому прогрессивным можно признать обжиг изоляции обмоток электродвигателя в расплавах солей (каустика или щелочи).

Обжиг в расплавах солей проводят при температуре 300°С (573К) при алюминиевых корпусах и 480°С (753 К) при чугунных в течение нескольких минут. Полное отсутствие доступа воздуха к объекту обжига, а также возможность регулирования температуры в необходимых пределах позволяют применять этот способ обжига и для электродвигателя с алюминиевыми корпусами. Коробление последних исключается полностью.

При термохимическом методе удаления обмотки электродвигателя, подготовленную к обжигу (одна из лобовых частей обмотки срезана), опускают в емкость с раствором каустической соды или щелочи. Электродвигатель находится в растворе при температуре 80…100°С в течение 8…10 ч, после чего ее обмотку можно легко удалить из пазов пакетов статора. При таком методе никакого коробления корпусов произойти не может. Этот способ особенно оправдывает себя при масляно — битумной изоляции обмоток.

При химическом методе электродвигатель с обмоткой помешают в емкость с моющей жидкостью типа МЖ-70. Эта жидкость летучая и токсичная, поэтому, работая с ней, необходимо соблюдать правила техники безопасности. Технология удаления обмоток такова: загрузка емкости ремонтируемыми электродвигатель, герметизация емкости, заполнение ее жидкостью, процесс реакции на который обычно расходуется ночное нерабочее время, удаление жидкости, продувка емкости, освобожденной от жидкости, чистым воздухом, разгерметизация и открытие емкости, выемка и удаление обмотки из пазов статора.

Электромагнитный метод заключается в следующем. Изготовляют однофазный трансформатор со съемным якорем и одним съемным, точнее сказать, заменяемым стержнем. На незаменяемый стержень наматывают намагничивающую обмотку на напряжение сети. На второй съемный стержень надевают один или несколько статоров электродвигателей, изоляцию обмоток которых необходимо обжечь. Диаметр заменяемого стержня подбирают таким образом, чтобы получить наименьший (порядка 5 мм) зазор между расточкой статора и стержнем. Метод удобней тем, что при нем можно регулировать температуру нагрева статора путем изменения подводимого к намагничивающей обмотке напряжения или переключения числа ее витков. При этом методе можно обжигать электродвигатель как с чугунными, так и с алюминиевыми корпусами.

Ремонт обмоток электродвигателя

По конструктивному исполнению обмотки электрических машин (электродвигателей, генераторов) делятся на три вида:

концентрические
всыпные
шаблонные

Практически ремонт обмоток заключается в удалении старой и выполнении новой обмотки, имеющей те же или улучшенные данные пазовой изоляции и обмоточного провода

Концентрическая обмотка наиболее устаревшая, трудоемкая и находит применение только в электродвигателях с закрытыми пазами. Изготовление этой обмотки состоит из следующих основных операций: изготовление при помощи шаблонов пазовых изоляционных гильз, материал для которых выбирают в зависимости от напряжения машины и класса ее нагревостойкости; закладка гильз в пазы; заполнение гильз металлическими или деревянными шпильками по размерам изолированного обмоточного провода; выбор схемы намотки, при которой получаются наименьшие напряжения между рядом лежащими проводниками в пазу электродвигателя; подготовка провода к намотке катушек, заключающаяся в удалении изоляции на концах подготовленного к намотке катушки провода и парафинирование его для облегчения протаскивания в пазах; намотка двумя обмотчиками наименьшей по размерам катушки с применением специальных шаблонов для формирования лобовых частей катушки; намотка остальных катушек, их соединение и изолирование.

При изготовлении всыпных обмоток сначала заготавливают и укладывают в пазы изоляционные пазовые коробочки. При этом следует иметь в виду, что в электродвигателях старых серий пазовые коробочки состоят из двух слоев электрокартона и одного слоя лакоткани. На смену им пришли пазовые коробочки, состоящие из пленкоэлектрокартона, а в настоящее время в малых электродвигателях новых серий используется только один тонкий слой изоляционной пленки. В этих условиях использование новых материалов, в том числе и обмоточных проводов, при ремонте электрических машин старых серий значительно увеличивает их надежность и при необходимости может сопровождаться заметным увеличением мощности электродвигателя. Наоборот, при ремонте электродвигателей новых серий необходимо использовать только соответствующие качественные материалы и обмоточные провода, иначе ремонт электродвигателя приведет к снижению её надежности, ухудшению технико-экономических показателей и резкому снижению ее мощности. Следующей операцией по выполнению обмотки является намотка на специальные, регулируемые по размерам шаблоны катушек. Далее следует укладка катушек в пазы, установка клиньев, в качестве которых в малых по мощности электродвигателя новых серий могут быть также использованы пленка, соединение и бандажирование обмотки изоляционными шнурами или чулками с установкой изоляционных межфазовых прокладок на лобовых частях обмотки. Если необходимо соединить отдельные катушки, их изолируют линоксиновыми, полихлорвиниловыми или стеклолаковыми трубками.

Соединения между катушками могут быть выполнены или пайкой (соединяемые концы облуживают, скручивают и опускают в ванну с расплавленным припоем), или контактной сваркой при помощи ручных клещей с графитовым электродом.

Сушку обмоток электрических машин, предшествующую пропитке и после нее, проводят в сушильных печах (конвективный способ), потерями в стали статора или ротора (индукционный способ), потерями в обмотках (токовый способ) и инфракрасным облучением (радиационный способ).

Электроремонтные предприятия имеют вакуумные или атмосферные сушильные печи, объем которых определяется из расчета 0,02… 0,04 м3 / кВт мощности электродвигателя, для которых печь предназначена. Нагреватель может быть электрическим, паровым или газовым. В печи должна обеспечиваться рациональная циркуляция воздуха. Таким образом, мощность сушки тем больше, чем больше число и мощность подвергающихся сушке электродвигатель. Продолжительность сушки колеблется от нескольких часов (6…8) для малых электродвигателей и до нескольких десятков часов (70…100) для больших электродвигателей.

Сушка электродвигателя индукционным способом требует намагничивающей обмотки. Этот способ удобен для сушки крупных электродвигателей, которые лучше сушить на местах установки или ремонта, а не в сушильной печи. Этот способ экономичнее предыдущего как по затратам мощности, так и по продолжительности сушки.

Сушка токовым способом еще более выгодна. Продолжительность сушки сокращается по сравнению с сушкой в печах в 5…6 раз, а расход электроэнергии – в 4 и более раз. Недостатком этого способа сушки является необходимость иметь регулируемый источник питания нестандартного напряжения. При этом схемы соединения обмоток могут быть различными. Температура сушки и ее режим зависят от класса нагревостойкости электродвигателя и марки пропиточного лака. Об окончании сушки можно судить по установившемуся сопротивлению высушиваемой изоляции (при данной неизменной температуре).

Наиболее распространенный способ пропитки – погружение подогретой до 60…70°С обмотки в лак примерно той же температуры. Число пропиток зависит от назначения электродвигателя, в сельскохозяйственном производстве рекомендуется проводить до трех пропиток. Продолжительность пропиток составляет 15…30 мин первой и 12.. 15 мин последней.

После вакуумной сушки для особо ответственных электродвигателей можно применять пропитку под давлением. Но для обеспечения первого и второго процессов требуется относительно сложное оборудование.

Электромеханический ремонт электродвигателя

К электромеханическим работам относятся: ремонт корпуса электродвигателя, подшипниковых щитов, валов, подшипниковых узлов, активного железа статора или ротора, коллекторов, контактных колец, щеточных аппаратов и короткозамкнутых механизмов, полюсов, беличьих клеток и выводных коробок. Кроме того, к этим работам относятся бандажирование роторов и якорей и их балансировка.

Ремонт корпусов и подшипниковых щитов , как правило, заключается в устранении изломов и трещин и выполняется при помощи сварки.

В настоящее время практически все электрические машины имеют подшипники качения, обслуживание и ремонт которых значительно проще, чем подшипников скольжения.

Подшипники качения при их износах обычно заменяют. Если нет подшипников необходимых типоразмеров, можно применить подшипники с другими размерами, но при этом новый подшипник должен по своей грузоподъемности соответствовать заменяемому. При этом используют внутренние или наружные вспомогательные (ремонтные) втулки, посадка (сопряжение) которых осуществляется запрессовкой (с натягом), а также применяются вспомогательные упорные кольца под наружное кольцо подшипника.

Роликовые подшипники могут быть заменены шариковыми в случаях, если при работе электродвигателя не наблюдаются значительные осевые усилия (разбег вала механизма не превышает разбега электродвигателя).

Ремонт коллектора можно проводить с разборкой и без нее. Ремонт без разборки заключается в обточке (на токарном станке или в собственных подшипниках), продораживании, шлифовании и полировании. Продораживание коллектора (при помощи фрезы на станке, ножовочного полотна или специального скребка) выполняют при каждом ремонте коллектора, если даже не делали его проточку.

При ремонте или замене изоляции между коллекторными пластинами следует стремиться не разбирать коллектор полностью, а пользоваться разъемным хомутом, что значительно сокращает затраты труда на разборку и особенно на сборку коллектора. У низковольтных машин новые манжеты можно формовать непосредственно при сборке коллектора без применения специальных пресс-форм,

Отремонтированный полностью собранный коллектор прогревают в печи до температуры 150…160°С, испытывают на станке нa механическую прочность при частоте вращения в 1,5 раза выше номинальной и проверяют на отсутствие замыканий между пластинами и между пластинами и втулкой.

Контактные кольца ремонтируют, если их толщина в радиальном направлении достигает 8…10 мм (менее 50 % первоначальной). Конструкция узла с контактными кольцами может быть самой разнообразной: разрезная втулка, изоляция из электрокартона, гибкого миканита и кольца; неразрезная втулка, разрезная гильза из листовой стали, изоляция из электрокартон и кольца; неразрезная втулка с изолирующими фигурными кольцами, между которыми располагаются кольца машины. Все конструкции узлов контактных колец, кроме последнего, собирают с натягом в холодном состоянии.

Контактные кольца проверяют на отсутствие замыканий между ними и корпусом и биение (радиальное биение не должно быть более 0,1 мм при частоте вращения до 1000 об/мин и 0,05 мм – при большей, а осевое биение не должно превышать 3…5% толщины кольца).

Ремонт щеточных аппаратов (траверса с пальцами, щеткодержатели с пружинами и обоймами и щетки) чаще всего заключается в восстановлении изоляции пальцев щеткодержателей, надежного контакта между жгутами и щеткой, регулировке пружин щеткодержателя и установке, регулировке и приработке щеток. Изоляцией щеткодержателей являются гетинаксовые торцевые шайбы и бакелизированная бумага на шейке пальца толщиной согласно технологической карте ремонта.

Нажатие щеток рекомендуется в пределах от 1500 до 2000 Па.

Ремонт короткозамыкающего механизма заключается в восстановлении изношенных боковых ребер короткозамыкающего кольца, пальцев вилки и пружинных контактов путем сварки и наплавки или же замены изношенной детали новой.

Балансировку электрических машин (совмещение центра тяжести ротора или якоря с осью вращения) выполняют с полностью собранным ротором (якорем). Балансировка делится на статическую и динамическую. Первой подвергают все электрические машины, второй – электрические машины с частотой вращения свыше 1000 об/мин, а тающее электрические машины с удлиненными роторами. Динамической балансировке предшествует статическая. Статическую балансировку выполняют на двух узких шлифованных линейках, уложенных строго горизонтально на массивных опорах. Динамическую балансировку выполняют на специальных балансировочных станках или в отдельно расположенных подшипниковых опорах, смонтированных на упругих (резиновых) прокладках или же в собственных подшипниках. В последнем случае места расположения балансировочных грузов и их массу определяют методом проб, например методом трех точек.

Испытание собранной после ремонта электрической машины (электродвигатель, генератор) должно проводиться по следующей программе:

Проверка сопротивления изоляции всех обмоток относительно корпуса и между собой.
Проверка правильности маркировки выводных концов.
Измерение сопротивлений обмоток.
Проведение опыта холостого хода.
Испытание на повышенную скорость вращения (на «разнос»).
Испытание изоляции между витками.
Проведение опыта короткого замыкания.
Испытание на нагревание под нагрузкой.
Испытание электрической прочности изоляции (на «пробой»).

В зависимости от характера ремонта в отдельных случаях можно ограничиться лишь частью проведенной программы испытаний. Точно так же, если испытание проводится до ремонта с целью выявления дефекта, то может оказаться достаточным проведение какой-либо части программы (в соответствии с тем, что говорится ниже по каждому из пунктов программы).