Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Учебная дисциплина ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

РАЗДЕЛ II ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СЭС ЛЕКЦИЯ 14 Эксплуатация электрических машин

Учебные цели 1. Знать правила приема в эксплуатацию электрических машин. 2. Знать порядок осмотра контроля двигателей. 3. Знать технологию текущего ремонта асинхронного двигателя.

Учебные вопросы Введение 1. Прием в эксплуатацию. 2. Осмотры и контроль работы двигателей переменного тока. 3. Технология текущего ремонта асинхронного двигателя. Заключение

Список рекомендуемой литературы Основная литература 1. Эксплуатация систем электроснабжения / В. Я. Хорольский, М. А. Таранов: СтГАУ. – Ставрополь: АГРУС, – 256 с. 2. Таранов М. А. Эксплуатация систем электроснабжения / М. А. Таранов, В. Я. Хорольский,– Ростов-на-Дону: «Терра», – 320 с. 3. Электробезопасность эксплуатации сельских электроустановок / М. А. Таранов, В. Я. Хорольский, Е. Е. Привалов. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М – 96 с.

1. Прием в эксплуатацию. При приеме смонтированной электрической машины в эксплуатацию ее необходимо тщательно осмотреть, подтянуть крепежные детали. Ма-шина, ее пускозащитная аппаратура и вспомогательное оборудование должны быть доступны для осмотра, ремонта и соответствовать условиям эксплуатации. На электродвигателях и приводных механизмах нужно стрелками указать направление вращения, проверить свободное вращение вала. Аппаратуру управления следует располагать ближе к электрическим машинам в местах, удобных для обслуживания и ремонта. Если аппарату- ра управления находится вне видимости электропривода, то нужно уста-новить дополнительную кнопочную станцию непосредственно у электро-двигателя и обеспечить сигнализацию о предстоящем пуске механизма. Для контроля напряжения на щитах должны быть установлены вольтметры или сигнальные лампы, а для наблюдения за режимом работы электрических машин – амперметры.

У электрических машин переменного тока при их приемке в эксплу-атацию необходимо измерить сопротивление изоляции между фазами и между фазами и корпусом. Для машин с номинальным напряжением до 1000 В используют мегаомметр напряжением 500 … 1000 В. Значение со-противления изоляции обмоток должно быть не ниже 0,5 МОм. Сопро-тивление катушек аппаратов также должно составлять не менее 0,5 МОм. Корпуса электрических машин заземляют. Причем заземляющие проводники размещают так, чтобы они были доступны для осмотра, и окрашивают в отличительный цвет (обычно черный). Кроме того, создают надежный контакт заземляющих проводников с машиной. В местах, где возможны механические повреждения, проводники защищают.

Перед пуском асинхронного электродвигателя определяют начала и концы опытным путем. Наиболее простой способ индукционный. Сущ-ность его заключается в следующем. Вначале определяют при помощи контрольной лампы или мегаомметра начала и концы фаз, для этого со-единяют между собой два проводника, принадлежащие различным фазам. На две последовательно соединенные фазы подают переменное напряже-ние 127 … 220 В, а к третьей фазе подключают контрольную лампу или вольтметр. Если фазы подключены одноименными выводами, например «началами» или «концами», напряжение на третьей фазе будет отсутство-вать. Затем подключенную ранее к вольтметру или лампочке фазу меняют местами с одной из двух последовательно соединенных фаз и аналогично проводят маркировку третьей фазы.

Найденные таким путем началом фаз обозначают С1, С2, С3, а кон-цы – С4, С5, С6. Прямой пуск асинхронного короткозамкнутого электродвигателя чрезвычайно прост и заключается в замыкании пускового аппарата. При пуске короткозамкнутых электродвигателей следует учитывать, что пус-ковой ток в 5 … 7 раз превышает номинальный. Поэтому такие двигатели могут выдерживать максимально 3 пуска из холодного состояния с интер-валом около одной минуты и 1 … 2 пуска при горячем состоянии. Асинхронный двигатель с фазным ротором запускается при помощи пусковой аппаратуры, подключенной к цепи ротора. При этом рукоятка пускового реостата должна быть установлена в положение «ПУСК», щет-ки опущены на контактные кольца при разомкнутом короткозамыкающем устройстве. После включения коммутирующего аппарата двигатель начи-нает вращаться, после чего сопротивление реостата медленно уменьшают. Когда ротор достигает номинальной частоты вращения, пусковой реостат полностью выводят. При этом щетки поднимаются, и обмотка ротора ав-томатически закорачивается. После отключения электродвигателя рукоятку пускового реостата устанавливают в положение «ПУСК», для того чтобы подготовить электродвигатель к следующему пуску.

Для снижения значения пусковых токов асинхронных короткоза-мкнутых электродвигателей существует ряд способов пуска: пуск двига-теля с переключением обмоток со звезды на треугольник, автотрансфор-маторный пуск, использование тиристорных регуляторов напряжения и т. д. Однако при этих способах пуска требуется дополнительная аппара-тура, что приводит к некоторому усложнению и удорожанию электропри-вода. При пуске асинхронных электродвигателей от резервных электро- станций первым запускают электродвигатель с наиболее тяжелыми усло-виями пуска. Затем постепенно пускают остальные электродвигатели. При этом должны быть предусмотрены форсировка возбуждения генератора в период пуска электродвигателей и наличие регулятора скорости первич-ного двигателя генератора.

2. Осмотры и контроль работы двигателей переменного тока. Техническое обслуживание электродвигателей проводят на месте установки, разборка не производится. При проведении технического об-служивания следует: очистить корпус от пыли и грязи; проверить исправ-ность заземления; подтянуть болтовые крепления; проверить степень нагрева и уровень вибрации электрической машины, а также сочленение рабочей машины с электродвигателем и надежность крепления шкива или звездочки; оценить состояние контактов; убедиться в отсутствии ненор-мальных шумов при работе машины; проверить состояние контактных колец и щеточного механизма у двигателей с фазным ротором; измерить сопротивление изоляции обмоток. Сроки проведения технических обслуживаний зависят от характери-стики помещения, в котором работает электропривод, назначения рабочей машины и составляют от 1 до 3 месяцев.

Электромонтер, осматривающий во время обхода электродвигатели, следит за тем, чтобы они содержались в чистоте, вблизи них не находи-лось ненужных предметов, особенно опасных в пожарном отношении. Пыль и грязь, попадая в электродвигатель, ухудшают отдачу тепла и сни-жают срок службы обмоток, кроме этого наблюдается повышенный износ механических частей. Чистить машину при проведении технического обслуживания необ-ходимо чистыми и сухими по возможности полотняными или хлопчато-бумажными тряпками. После осмотра и очистки двигатель следует про-дуть сжатым воздухом давлением 0,2 к Па от компрессора. Шланг лучше использовать резиновый без металлических наконечников, чтобы не по-вредить обмотку. Перед началом продувки необходимо убедиться, что выходящий из шланга воздух сухой и не имеет капель воды и масла.

Указанные нормы приведены для температуры окружающей среды 40 °С и высоты над уровнем моря не более 1000 м при измерении мето-дом термометра. Допускаемое превышение температуры для стальных ча-стей колец и коллекторов °С, для подшипников скольжения 45 °С. Так как термометрами обеспечиваются электродвигатели мощностью 100 к Вт и выше, то температуру двигателей меньшей мощности определяют с помощью переносного термометра, прикладывая его сразу же после оста-новки электродвигателя к той его части, температура которой измеряется. Конец термометра при измерении обертывают оловянной фольгой, кото-рую закрывают слоем ваты, это улучшает отдачу тепла в окружающую среду. Применяемый на практике способ определения температуры элек-тродвигателя прикосновением руки к нагретому элементу (на ощупь) дает приблизительное представление о нагреве. Если рука выдерживает темпе-ратуру нагрева (не выше 60 °С), то можно считать, что электродвигатель не перегревается.

Основной причиной, вызывающей перегрев электродвигателя, явля-ется его нагрузка. Поэтому для механизмов, технологические процессы которых регулируются по току статора, а также механизмов, подвержен-ных технологическим перегрузкам, осуществляется контроль тока нагруз-ки. Такие электроприводы должны быть оснащены амперметрами, устанавливаемым и на пусковом щите или панели. На шкале амперметра долж-на быть нанесена красная черта, соответствующая длительно допустимо-му или номинальному значению тока статора (ротора). У остальных элек-тродвигателей ток нагрузки может быть проверен токоизмерительными клещами. Если установлено, что электродвигатель перегревается выше допустимого предела, то с помощью вентиляции понижается температура помещения, а если это невозможно – снижается нагрузка.

На работу электрических машин оказывает существенное влияние величина напряжения питающей сети. Повышенное напряжение сети при-водит к увеличению намагничивающего тока и потерь энергии в стали электродвигателя, пониженное напряжение уменьшает момент, развивае-мый электродвигателем, следовательно, и производительность установки. Учитывая это, при проведении технических обслуживаний контролирует- ся величина напряжения питающей сети. Напряжение на шинах РУ долж-но находиться в пределах % номинального. Для обеспечения долговечности электродвигателей использовать их при напряжении выше 110 % и ниже 95 % номинального не рекомендуется. На групповых сбор-ках и щитах электродвигателей должна быть предусмотрена установка вольтметров или сигнальных ламп, контролирующих наличие напряже-ния.

Известно, что ухудшение состояния изоляции обмоток в процессе эксплуатации может привести к короткому замыканию между обмотками, а также к замыканию обмотки на корпус. Для предотвращения указанных явлений при проведении технического обслуживания выполняется измерение сопротивления изоляции обмоток статора, а для двигателей с фазным ротором и обмоток ротора. Используется мегаомметр на напряжение 1000 В. При измерении сопротивления изоляции обмотки электрической машины относительно корпуса нулевой провод мегаом-метра соединяется с заземленным корпусом машины (через болт заземления), а высоковольтный вывод – с одним из выводов обмотки.

Сопротивление изоляции электрической машины должно быть не ниже 0,5 МОм в нагретом состоянии. Сопротивление изоляции ниже 0,5 МОм может быть вызвано попаданием влаги в обмотки, оседанием то-копроводящей пыли. При этом рекомендуется продуть машину сухим сжатым воздухом, очистить выводы обмотки, коллекторно-щеточный ме- ханизм (у машины постоянного тока). Если после чистки и продувки со- противление изоляции не повышается, то провести сушку обмоток маши-ны и повторные контрольные измерения сопротивления изоляции. Проверка механической части электродвигателя при техническом обслуживании, а также его вибрации и наличия ненормальных шумов вы- полняются визуально. Появление сильных вибраций может быть обуслов-лено рядом причин: нарушением крепления электродвигателя к фунда-менту, несоосностью валов электродвигателя и исполнительного меха-низма, нарушением балансировки ротора, износом шейки вала и др. Для ответственных механизмов вибрация электродвигателя замеряется специ-альными приборами – виброметрами.

Согласно Правилам эксплуатации электроустановок, электропривод должен быть немедленно (аварийно) отключен от сети в следующих ситуациях: при несчастных случаях с людьми; появлении дыма или огня из двигателя, а также из пускозащитных аппаратов; поломке приводного механизма; появлении ненормального стука; резком увеличении вибраций до состояния, угрожающего целостности агрегата; нагреве подшипников сверх допустимой температуры; при значительном снижении частоты вращения, сопровождающимся быстрым нагревом электродвига-теля. В местных инструкциях могут быть указаны и другие случаи, при которых требуется отключение электроприемника.

3. Технология текущего ремонта асинхронного двигателя. Текущий ремонт выполняется для обеспечения и восстановления ра- ботоспособности электродвигателя. Он заключается в замене или восста- новлении отдельных частей. Проводится на месте установки машины или в мастерской. Периодичность выполнения текущего ремонта электродвигателей зависит от места установки двигателя, типа машины и от продолжитель-ности работы. При проведении текущего ремонта выполняются следующие операции: очистка, демонтаж, разборка и дефектация электродвигателя;очистка, демонтаж, разборка и дефектация электродвигателя; замена подшипников, ремонт выводов, клеммной коробки, повре- жденных участков лобовых частей обмотки;замена подшипников, ремонт выводов, клеммной коробки, повре- жденных участков лобовых частей обмотки; сборка электродвигателя, покраска, испытание на холостом ходу и под нагрузкой.сборка электродвигателя, покраска, испытание на холостом ходу и под нагрузкой.

У машин постоянного тока и электродвигателей с фазным ротором дополнительно выполняется ремонт коллекторно-щеточного механизма. Текущий ремонт проводится в определенной технологической по- следовательности. До начала ремонта необходимо просмотреть докумен-тацию, определить наработку подшипников электродвигателя, установить наличие неустраненных дефектов. Для проведения работ назначается бри-гадир, готовятся необходимые инструменты, материалы, приспособления, в частности, подъемные механизмы. Перед началом демонтажа электро-двигатель отключается от сети, принимаются меры по исключению слу- чайной подачи напряжения. Подлежащая ремонту машина очищается от пыли и грязи щетками, обдувается сжатым воздухом от компрессора. От-ворачивают винты крепления крышки коробки выводов, снимают крышку и отсоединяют кабель (провода), подводящий питание к двигателю. Ка-бель отводят, соблюдая необходимый радиус изгиба, чтобы не повредить его. Болты и другие мелкие детали складывают в ящик, который входит в набор инструментов и приспособлений.

При демонтаже электродвигателя необходимо нанести керном мет-ки, чтобы зафиксировать положение полумуфт относительно друг друга, а также отметить, в какое отверстие полумуфты входит палец. Прокладки под лапами следует связать и разметить, чтобы после ремонта каждую группу прокладок установить на свое место, это облегчит центровку элек-трической машины. Следует разметить также крышки, фланцы и другие детали. Несоблюдение этого правила может привести к необходимости повторной разборки. Снимают электродвигатель с фундамента или рабочего места за рым–болты. Использовать для этой цели вал или подшипниковый щит за-прещается. Для съема используются подъемные устройства.

Разборка электродвигателя выполняется с соблюдением определен-ных правил. Начинается она с удаления полумуфты с вала. При этом ис-пользуются ручные и гидравлические съемники. Затем снимается кожух вентилятора и сам вентилятор, отвертываются болты крепления подшип-никовых щитов, снимается задний подшипниковый щит легкими ударами молотка по надставке из дерева, меди, алюминия; вынимается ротор из статора; снимается передний подшипниковый щит; демонтируются под- шипники. После разборки выполняется очистка деталей сжатым воздухом с использованием волосяной щетки для обмоток и металлической для ко-жуха, подшипниковых щитов, станины. Засохшая грязь удаляется дере-вянной лопаточкой. Применять отвертку, нож и другие острые предметы запрещается.

Дефектация электродвигателя предусматривает оценку его техниче-ского состояния и определение неисправных узлов и деталей. При де-фектации механической части проверяется: состояние крепежных деталей, отсутствие трещин корпуса и крышек, износ посадочных мест под под-шипники и состояние самих подшипников. В машинах постоянного тока серьезным узлом, подлежащим всестороннему рассмотрению, является коллекторно- щеточного механизм. Здесь наблюдаются повреждения щет-кодержателя, трещины и сколы на щетках, износ щеток, царапины, и вы-боины на поверхности коллектора, выступление миканитовых прокладок между пластинами. Большинство неисправностей коллекторно-щеточного механизма устраняется при текущем ремонте. В случае наличия серьез-ных повреждений этого механизма машина отправляется в капитальный ремонт.

Неисправности электрической части скрыты от глаза человека, об-наружить их труднее, нужна специальная аппаратура. Число повреждений обмотки статора при этом ограничено следующими дефектами: обрыв электрической цепи, замыкание отдельных цепей между собой или на корпус, витковые замыкания. Обрыв обмотки и замыкание ее на корпус может быть обнаружено с использованием мегаомметра. Витковые замы-кания определяются с помощью аппарата ЕЛ–15. Обрыв стержней корот-козамкнутого ротора находят на специальной установке. Неисправности, устраняемые при проведении текущего ремонта (повреждение лобовых частей, обрыв или обгорание выводных концов), могут быть определены мегаомметром или визуально, в отдельных случаях требуется аппарат ЕЛ–15. При проведении дефектации измеряется сопротивление изоляции для установления необходимости сушки.

Непосредственно текущий ремонт электродвигателя заключается в следующем. При срыве резьбы нарезается новая (к дальнейшей эксплуа-тации допускается резьба, имеющая не более двух срезанных ниток), бол-ты заменяются, крышка заваривается. Поврежденные выводы обмоток покрываются несколькими слоями изоляционной ленты или заменяются, если изоляция их по всей длине имеет трещины, отслоения или механиче-ские повреждения. При нарушении лобовых частей обмотки статора на дефектный участок наносится лак воздушной сушки. Подшипники заме-няются новыми, если есть трещины, сколы, вмятины, цвета побежалости и другие неисправности. Посадку подшипника на вал обычно осуществляют путем предварительного его нагрева до °С в масляной ванне. Установка подшипников осуществляется вручную с помощью специаль-ных патронов и молотка или механизированным способом с использова-нием пневмогидравлического пресса. Необходимо отметить, что в связи с внедрением единых серий электрических машин объем ремонта механи-ческой части резко сократился, т. к. уменьшилось число разновидностей подшипниковых щитов и крышек, появилась возможность заменять их новыми.

Порядок сборки электродвигателя зависит от его габарита и кон-структивных особенностей. Для электродвигателей габаритов после запрессовки подшипника устанавливается передний подшипниковый щит, вводится ротор в статор, надевается задний подшипниковый щит, надева-ется и крепится вентилятор и крышка, после этого устанавливается полу-муфта. Далее согласно объему текущего ремонта проводятся прокрутка на холостом ходу, сочленение с рабочей машиной и испытание под нагрузкой. Проверку работы электродвигателя на холостом ходу или с нена-груженным механизмом осуществляют следующим образом. После про-верки действия защиты и сигнализации выполняют пробный пуск его с прослушиванием стука, шума, вибраций и последующим отключением. Затем электродвигатель запускают, проверяют разгон до номинальной ча-стоты вращения и нагрев подшипников, измеряют ток холостого хода всех фаз. Измеренные в отдельных фазах значения тока холостого хода не должны отличаться друг от друга более чем на ± 5 %. Разница между ни-ми более 5 % указывает на неисправность обмотки статора или ротора, на изменение воздушного зазора между статором и ротором, на неисправ-ность подшипников. Продолжительность проверки, как правило, состав-ляет не менее 1 ч. Работу электродвигателя под нагрузкой осуществляют при включении технологического оборудования.

Послеремонтные испытания электродвигателей должны включать две проверки – измерение сопротивления изоляции и оценка работоспо-собности защиты. Для электродвигателей до 3 к Вт измеряется сопротив-ление изоляции обмотки статора, а для двигателей более 3 к Вт дополни-тельно измеряется коэффициент абсорбции R60/R15. При этом у электро-двигателей напряжением до 660 В в холодном состоянии сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм, а при температуре 60 °С – 0,5 МОм. Измерение сопротивления изоляции производят мегаомметром на 1000 В. Проверка срабатывания защиты машин напряжением до 1000 В при системе питания с заземленной нейтралью осуществляется непосред-ственным измерением тока однофазного короткого замыкания на корпус с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петли фаза – нуль с последующим определением тока однофазного корот-кого замыкания. Полученный ток сравнивается с номинальным током за-щитного аппарата. Он должен быть больше тока плавкой вставки бли-жайшего предохранителя или расцепителя автоматического выключателя.

В процессе выполнения текущего ремонта для повышения надежно-сти электродвигателей старых модификаций рекомендуется проводить мероприятия по модернизации. Простейшая из них – трехкратная пропит-ка обмотки статора лаком с добавкой ингибитора. Ингибитор, диффунди-руя в лаковую пленку и заполняя ее, препятствует проникновению влаги. Можно также проводить капсулирование лобовых частей с помощью эпоксидных смол, но при этом электродвигатель может стать неремонто- пригодным.

В

В

В

В

В