Міністерство освіти і науки України
Рівненське обласне управління освіти
Рівненський професійний ліцей
Письмова екзаменаційна робота
за фахом: Електромонтер з ремонту та обслуговування електроустаткування
на тему: «Технологія монтажу, ремонту та правила технічного обслуговування синхронних двигунів»
учня групи № 18
Кравчука Сергія Миколайовича
Керівник роботи: Костюкевич І.Г.
м. Рівне
2010
Зміст
Вступ
1 Організація робочого місця електромонтажника
2 Синхронні машини
2.1 Призначення і улаштування синхронних машин
2.2 Принцип дії синхронного двигуна
2.3 Робота трьохфазної синхронної машини в режимі двигуна
2.4 Характеристика трифазного синхронного двигуна
2.5 Синхронні машини малої потужності
2.6 Монтаж електричних машин
2.7 Ремонт електричної машини
3 Інструменти, вимірювальний і контрольний інструмент
4 Матеріали, що застосовуються при виконанні роботи
4.1 Матеріали, що використовуються в двигунах
4.2 Група провідникових матеріалів
4.3 Електроізоляційні матеріали
4.3.1 Електроізоляційний картон ЕВ, ЕВС та ЕВТ
4.3.2 Бавовняна стрічка (кіперна, тафтана, міткалева, батистова)
4.3.3 Склострічка ІЕС
4.3.4 Електрізоляційні лакотканини
4.3.5 Склолакотканина ЛСК-7
4.4 Просочувальні лаки
4.4.1 Просочувальний лак № 447
4.4.2 Просочувальний лак № 458
4.4.3 Просочувальний лак № 460
4.5 Припої
4.5.1 Припої, які складаються в основному із сплаву олова та свинцю
4.5.2 Мідно-фосфористі та срібні припої
4.6 Мастильні матеріали
4.7 Матеріали, що використовуються для виготовлення сердечників, статора та ротора, та корпусу двигуна
4.7.1 Використання заліза
4.7.2 Використання металевих магнітом’яких матеріалів
5 Техніка безпеки при виконанні роботи
5.1 Обслуговування двигунів, генераторів, синхронних компенсаторів
5.2 Виводи обмоток і кабельні воронки в електродвигунів
5.3 Робота в колах реостата
Використана література
Вступ
З усіх видів енергії найчастіше застосовується електромагнітна, яку на практиці називають електричною.
Енергія – це кількісна міра руху та взаємодія всіх форм матерії.
Для будь-якого виду енергії можна назвати її носія. Наприклад, механічною енергією володіє вода, що падає на лопаті гідротурбіни, заведена пружина; тепловою – нагрітий газ, пара, гаряча вода. Носієм електричної енергії є електромагнітне поле, яке виявляється за силовою дією на електрично заряджені частини.
Широке використання електричної енергії пояснюється можливістю ефективного перетворення її на інші види енергії (механічну, теплову, світлову, хімічну) з метою приведення в дію машин і механізмів, одержання тепла і світла, зміни хімічного складу речовини, виробництва і обробки матеріалів тощо.
Перетворення електричної енергії на механічну за допомогою електродвигунів дає змогу найбільш зручно, технічно досконало й економічно ефективно приводити в рух численні робочі машини та механізми (металорізальні верстати, прокатні стани, підіймально-транспортні машини, насоси, вентилятори, швейні та взуттєві машини, молотилки, зерноочищувальні, борошномельні тощо).
Електродвигун робочих машин дає змогу не лише механізувати, але й максимально автоматизувати силові процеси, оскільки електродвигун дозволяє в широких діапазонах регулювати потужність і швидкість приводу.
У багатьох технологічних процесах використовують перетворення електричної енергії на теплову та хімічну. Наприклад, електронагрівання та електроліз дає змогу одержувати високоякісні спеціальні сталі, кольорові метали та ін. При електротермічній обробці металів, гумових виробів, пластмас, скла, деревини одержують продукцію високої якості.
Електрохімічні процеси, що складають основу гальванотехніки, дозволяють одержувати антикорозійні покриття, ідеальні поверхні для відбивання променів і т.д.
Електроенергія є практично єдиним видом енергії для штучного освітлення. Завдяки використанню електричної енергії одержано вражаючі результати в галузі зв’язку, автоматики, електроніки, в керуванні і контролі за технологічними процесами.
У таких галузях як медицина, біологія, астрономія, геологія, математика та ін. Використовуються спеціалізовані електричні прилади, апарати, установки, які забезпечують їх подальший розвиток як в науковому, так і прикладному відношенні.
Важливе значення для розвитку науки і техніки має використання комп’ютерної техніки, яка є поширеним і високоефективним засобом наукових досліджень, економічних розрахунків у плануванні, керуванні виробничими процесами, діагностиці захворювань. Без неї не було б розвитку кібернетики, обчислювальної та космічної техніки.
Єдиним недоліком електричної енергії є неможливість її накопичення та зберігання впродовж тривалого часу. Запаси електроенергії в акумуляторах, гальванічних елементах і конденсаторах достатні лише для роботи малопотужних установок, причому терміни зберігання цих запасів обмежені. Тому електроенергія повинна бути вироблена в такій кількості, яка потрібна споживачу.
Глобальне використання електричної енергії при концентрації природних енергетичних ресурсів в окремих географічних районах зумовило необхідність передачі її на великі відстані, розподіл між електроприймачами у великому діапазоні потужностей.
Електрична енергія розподіляється по приймачах довільної потужності.
В автоматичній та вимірювальній техніці використовуються пристрої малої потужності (одиниці та частки вата). Разом з тим є електричні пристрої (двигуни, нагрівальні установки) потужністю в тисячі та десятки тисяч кіловат).
Для передачі й розподілу електричної енергії використовуються повітряні лінії електропередач, кабельні лінії, в цехах промислових підприємств – шинопроводи та електропроводи, які використовують з металевих приводів із алюмінію, сталі та міді. В проводах установлюється електромагнітне поле, яке несе енергію.
За наявності проводів поле досягає високої концентрації, тому передача здійснюється з високим коефіцієнтом корисної дії. При дуже високій напрузі між проводами починається короткий розряд, що призводить до втрат енергії. Допустима напруга має бути такою, щоб при заданому поперечному перерізі проводу втрати енергії внаслідок короткого розряду були незначними.
Електричні станції областей країни об’єднані високовольтними лініями передач і утворюють загальну електромережу, до якої приєднані споживачі. Таке об’єднання називається електросистемою. Енергосистема дає змогу нівелювати «пікові» навантаження у ранкові та вечірні години й безперебійно подавати енергію споживачам незалежно від місця їх розташування та оперативно перекидати енергію в ту зону, де споживання енергії в даний момент максимальне.
Безперечно, без електричної лінії неможливе нормальне життя сучасної цивілізації. Тому надзвичайно важливим є забезпечення високої надійності постачання електроенергії, раціональне використання, максимальне скорочення у процесі її використання, виробництва, передачі та розподілу.
Для уникнення «енергетичного голоду» та усунення шкідливого впливу на навколишнє середовище вчені шукають нові шляхи одержання електричної енергії, збільшення потужності й коефіцієнта корисної дії установок для прямого перетворення теплової, хімічної та сонячної енергії на електричну. Рівень розвитку продуктивних сил суспільства, здатність виробляти матеріальні блага і створювати кращі матеріальні умови для життя визначається рівнем виробництва і споживання електричної енергії.
Електрична енергія має дві чудові якості: вона може передаватися на великі відстані з порівняно малими втратами і може легко перетворюватися в інші види енергії.
Зростання масштабів споживання електричної енергії, загострення проблеми охорони навколишнього середовища значно активізували пошуки екологічно чистіших способів дослідження електричної енергії. У всьому світі проводяться дослідження способів освоєння термоядерної енергії, прямого безмашинного перетворення внутрішньої і хімічної енергії в електричну магнітогідродинамічні, термоелектричні й термоелектронні генератори, паливні елементи тощо.
Інтенсивно розробляються способи використання не паливної відновлювальної енергії – сонячної, вітрової, геотермальної, енергії хвиль, припливів та відпливів тощо.
Енергетична – одна з найпотужніших галузей народного господарства України. За розвитком енергетики визначають стан розвитку країни в цілому. Електроенергія сьогодні виробляється на електростанціях різного типу. В Україні працюють теплові, гідро, атомні, вітрові та іншого типу електростанції.
Найбільші теплові електростанції розміщені в Донбасі. Серед них найпотужнішими є Луганська, Миронівська, Старобишівська (по 2,4 млн. КВт кожна), Слов’янська (2,1 млн. КВт), Вуглегірська (3,6 млн. КВт), Курахівська і Штерівська. Тут діє потужна лінія електропередачі Донбас – захід України.
У Придніпров’ї, не зважаючи на дещо іншу сировинну базу і наявність гідроресурсів, виробництво електроенергії на теплових електростанціях також переважає. Тут працює Криворізька ДРЕС (13 млн. кВт), Придніпровська (2,4 млн. кВт) та Запорізька (3,6 млн. кВт). В Енергодарі розміщена Запорізька АЕС. Крім цього енергетичний потенціал доповнює три ГЕС на Дніпрі: Дніпровська (538 тис. кВт), Дніпродзержинська (352 тис. кВт) та Кременчуцька (625 кВт).
Потужні електростанції різного типу розміщені поблизу Києва – Трипільська ДРЕС (1,8 млн. кВт), Київська ГЕС (361,2 тис. кВт), Київська ГЕС (225 тис. кВт).
Новий електричний район сформовано в західній частині України на базі теплових та автономних електростанцій. Серед них Добротвірська ДРЕС (700 тис. кВт), Бурштинська ДРЕС (2,4 млн. кВт), Рівненська АЕС, Хмельницька АЕС та Дністровська ГЕС (700 тис. кВт).
Південні райони країни найгірше забезпечені електроенергією власного виробництва. З великих електростанцій тут є Південноукраїнска АЕС (4 млн. кВт), Ладижинська ДРЕС (1,8 млн. кВт). Загроза забруднення довкілля стала причиною відмови від введення в експлуатацію фактично збудованої Кримської АЕС та припинення спорудження Одеської атомної теплоелектростанції (АТЕЦ). Тут планується будівництво електростанцій, що використовують енергію вітру, сонця і термальних підземних вод.
На території України розташовані атомні електростанції сумарною потужністю 13 млн. кВт).
Атомна енергетика пропонує екологічно найчистішу технологію виробництва електроенергії. Перевагою АЕС є також стабільність режиму їх роботи. Увімкнена в мережу атомна електростанція дає сталий потік електроенергії.
Зараз електроенергії необхідно все більше і більше, але запаси природного вугілля, нафти, обмежені, атомні електростанції недосконалі і їх робота загрожує довкіллю.
Вихід вбачається у використанні нетрадиційних або просто забутих видів енергії – сонячної, вітрової, океанічної, геотермальної, найбільше енергії може дати сонячне випромінювання. Без шкоди для біосфери можна використати близько 3 % сонячного випромінювання, що надходить до Землі. Це дасть енергію потужністю понад 1000 млрд. кіловат, що у 100 разів перевищує сучасну потужність виробництва у світі. У Криму, поблизу селища Щолкіно, споруджується перша в країні дослідно-промислова геліостанція. Першу вітроенергетичну станцію (ВЕС) потужністю 100 кВт в Україні та й у світі збудовану в 1931 р. поблизу Севастополя. У 1994 р. почала діяти Донузлавська ВЕС, Ноовозерна ВЕС та було розпочато будівництво ВЕС потужністю 50 МВТ на сході Кримського півострова. В Україні також створюються вітроенергетичні установки (ВЕУ) потужністю 2000 кВт, які могли б підключитися до енергосистеми.
Серед нетрадиційних видів енергії можливе використання біомаси і створення на її основі біогазу. З’явилися і методи вирощування рослин, які дають нафту.
Нині загальний технічний стан електроенергетики України незадовільний. Це пов’язано з тим, що тривалий час не проводилася модернізація енергетичного господарства.
За рівнем енергоспоживання на одну людину (понад 5 тис. кВт годин на рік) Україна належить до країн, що мають середні показники.
Одним з провідних чинників, що обмежує розвиток енергетики в Україні, є екологічний. Викиди становлять 30 % всіх твердих часток, що надходять в атмосферу внаслідок господарської діяльності людини. За цим показником електростанції зрівнялися з підприємствами металургії та іншими галузями промисловості. Крім цього, енергетика викидає до 63 % сірчаного ангідриду і понад 53 % оксидів азоту, що надходить в повітря від стаціонарних джерел забруднення.
Щоб зменшити викиди в атмосферу шкідливих речовин, необхідно дотримуватися таких заходів:
1)економити електричну і теплову енергію у всіх сферах діяльності;
2)збільшувати частку природного газу на ТЕС за рахунок зменшення його перевитрат у металургії та інших галузях промисловості;
3)підвищувати ефективність використання різних видів пального;
4)впроваджувати ефективні й економічно виправдані очисні споруди;
5)удосконалювати структуру промисловості.
Негативний екологічний вплив має гідроенергетика, оскільки затоплюються великі площі, підвищується рівень ґрунтових вод навколишньої місцевості, змінюються умови життя водної флори і фауни, в рукотворних морях накопичуються шкідливі відходи і радіонукліди. Якщо в рахувати ціну землі, затопленої водосховищем, вартість переселення людей і будівництва на новому місці, то вони абсолютно не співрозмірні з вартістю виробленої енергії.
Важливою для України є безпека роботи атомних станцій. Катастрофа на Чорнобильській АЕС перетворила державу на зону екологічної катастрофи. В навколишнє середовище було викинуто близько 1 млрд. Кюрі різних радіонуклідів, забрудненими виявилися області України.
Електричну енергію на електростанціях виробляють генератори, що обертаються паровими машинами, турбінами, двигунами внутрішнього згорання. Електричний струм, що виробляється генераторами, має частоту 50 Гц. Електростанції переважно будують біля джерел енергоресурсів, оскільки дешевше будувати лінії електропередач і таким чином передавати енергію до споживача. Отже, при побудові електростанцій потрібно враховувати такі фактори:
1)вартість енергоресурсів;
2)будівництво споруд;
3)вартість обладнання;
4)екологію;
5)соціальні аспекти;
6)питання безпеки.
1 Організація робочого місця електромонтажника
Робочим місцем називають певну ділянку виробничої площі, закріплену за даним робітником і оснащену необхідним устаткуванням, інструментами, пристроями, допоміжним обладнанням і приладами.
Робочим місцем при ревізії, монтажі та ТО синхронних двигунів може бути будь-яка вільна від апаратів ділянка будівлі, оснащена потрібними інструментами, а якщо двигун має велику масу, то й підйомними механізмами.
Для підготовки робочого місця при роботах зі зняттям напруги повинні бути виконані у вказаному порядку наступні технічні заходи:
– проведені необхідні відключення і прийняті міри, які перешкоджають подачі напруги до місця роботи, внаслідок помилкового або самовільного ввімкнення комутаційною апаратурою;
– на приводах ручного і на ключах дистанційного управління комутаційною апаратурою вивішені забороняючи плакати;
– перевірено відсутність напруги на струмоведучих частинах, на яких повинно бути накладено заземлення для захисту людей від ураження електричним струмом;
– накладено заземлення (ввімкнені заземляючі ножі, а там де вони відсутні, встановлені переносні заземлення);
– вивішені попереджувальні і запобіжні плакати, загороджені при необхідності робочі місця і струмоведучі частини, які залишилися під напругою.
2
Синхронні машини
2.1 Призначення і улаштування синхронних машин
Синхронна машина – машина змінного струму, в якої швидкість ротора при постійній частоті струму в обмотках статора зберігається постійною і не залежить від величини навантаження на валу машини. Синхронні машини застосовують головним чином для перетворення механічної енергії первинних двигунів в електричну, в якості генераторів електричної енергії змінного струму. Але синхронні машини використовують також в режимах двигунів, компенсаторів реактивної потужності і інших установок. В промислових установках найбільшого розповсюдження набули трьохфазні синхронні машини. Однофазні синхронні двигуни знайшли застосування в електричних годинниках, автоматичних самотисних приладах, пристроях програмування і т.п.
Трьохфазна синхронна машина складається із нерухомого статора і неявно чи явно полюсного ротора, який обертається в середині нього, між ними є повітряний зазор, радіальний розмір якого знаходится за номінальною потужністю машини, її швидкістю і змінюється від долей до декількох десятків міліметрів.
Статор такої машини практично не відрізняється від статора асинхронної машини, має трифазну обмотку, початки фаз якої означають , а кінці і виводять на зажими з аналогічними позначеннями, що дозволяє з’єднувати фази обмотки статора трикутником чи зіркою. Фази обмотки статора трьохфазного синхронного генератора з’єднують в основному зіркою, так як це дозволяє при трьхфазній чотирипровідній мережі керувати лінійними і фазними напругами, які відрізняються одна від одної в раз.
Ротор представляє собою електромагнітну систему постійного струму з обмоткою, що має такі ж числа полюсів, що й трифазна обмотка статора. Магнітні силові лінії замикаються між відповідними північними і південними полюсами ротора через повітряний зазор і магнітопровід статора. Обмотка ротора, чи обмотка збудження, отримує живлення від випрямляча чи -великого генератора постійного струму – збуджувача, потужність якого складає 0,5-10 % номінальної потужності синхронної машини. Збуджувач може знаходитись на одному валу з синхронною машиною, приводитись від неї гнучкою передачею чи мати привід від окремого двигуна.
Неявнополюсний ротор – суцільний або складендий циліндр з вуглецевої чи легованої сталі з пазами, профрезованими на його поверхні в осьовому напрямку. В ці пази вложена обмотка, виповнена ізольованим мідним чи алюмінієвим проводом. Початок і кінець цієї обмотки під’єднують до двох контактних кілець, закріплених на ізоляторі, який розміщений на валу машини, і які обертаються разом з ротором. До кілець прижаті нерухомі щітки, від яких виведені проводи до зажимів з маркуванням і для приєднання до джерела електричної енергії постійного струму. Великі зуби циліндра ротора, в яких нема пазів, являють полюси ротора. Неявнополюсний ротор зазвичай має два чи чотири полюси з почерговою полярністю, його використовують в швидкохідних синхронних машинах, особливо в турбогенераторах – трьохфазних синхронних генераторах, безпосередньо з’єднаних з паровими турбінами, розрахованими на частоту обертів 3 000 чи 1 500 обертів в хвилину при частоті змінного струму 50 Гц.
Явнополюсний ротор з числом полюсів від чотирьох і більше має масивне або шихтоване із стальних листів ярмо, на якому кріпляться аналогічної конструкції стальні полюси, які мають прямокутний переріз, який закінчується наконечниками. На полюсах розміщені з’єднані між собою котушки, які складають обмотку збудження. Такий ротор застосовують в тихохідних синхронних машинах, якими можуть бути гідрогенератори і дизельгенератори – трьохфазні синхронні генератори, безпосередньо з’єднані відповідно з гідравлічними турбінами чи двигунами внутрішнього згоряння, розрахованими на частоту обертів 1 500, 1 000, 750 і нижче обертів в хвилину при частоті змінного струму 50 Гц.
Багато які синхронні машини мають на роторі, крім обмотки збудження, ще й мідну чи латунну короткозамкнуту заспокоюючу обмотку, яка в неявнополюсному роторі мало відрізняється від аналогічної обмотки ротора асинхронної машишни, а явнополюсному роторі вона виконується у вигляді неповної короткозамкнутої обмотки, стержні якої заложені тільки в пази полюсних наконечників і відсутні в міжполюсному просторі. Ця обмотка допомагає затуханню коливань ротора при неустановлених режимах синхронної машини, а також забезпечують асинхронний пуск синхронних двигунів.
2.2 Принцип дії синхронного двигуна
За будовою синхронні двигуни і генератори майже не відрізняються. Якщо статори синхронних двигуна і генератора практично однакові, то конструкція ротора двигуна залежить від швидкості його обертання. У тихохідних двигунах ярмо нагадує колесо, до якого болтами прикріплено полюси. У швидкохідних ярмо складається із стальних листів, які стягуються шпильками. До такого ярма у Т-подібних пазах кріплять полюси, які складають з окремих листів електротехнічної сталі завтовшки 1-1,5 мм. На ці полюси намотують обмотку збудження, що живиться постійним струмом від збудника, якір якого кріплять на одному валу з двигуном. Якщо до обмотки статора синхронного двигуна підвести трифазний змінний струм, а до обмотки збудження постійний струм, то внаслідок взаємодії постійного магнітного потоку ротора Ф і змінного струму в статорній обмотці І виникає механічний момент:
М = кФІ.
Оскільки магнітний потік у двигуні сталий, а струм змінний, то обертаючий момент змінюватиме напрям дії через кожний півперіод (100 поштовхів за секунду при f – 50 Гц), а в результаті ротор двигуна вібруватиме і залишиться нерухомим. Отже, синхронний двигун не має свого пускового моменту.
Щоб такий синхронний двигун міг працювати, його ротор треба розкрутити іншим двигуном до синхронних обертів, які відповідають частоті струму мережі. При цьому одночасно із зміною напрямку струму в обмотці статора змінюється знак полюса ротора, тобто напрям магнітного потоку ротора.
Наприклад, якщо в якийсь момент часу проти провідника зі струмом, що напрямлений від спостерігача, буде північний полюс ротора, то через півперіод у цьому провіднику струм буде напрямлений на спостерігача, а ротор повернеться на кут 90°. Навпроти цього провідника стане південний полюс і при цьому напрям дії обертаючого моменту залишиться тим самим і ротор продовжуватиме свій рух. З цього часу ротор обертатиметься з синхронною швидкістю разом з обертовим магнітним полем статора, відстаючи від поля на невеликий кут θ. Тепер рознімний двигун можна від’єднати.
Отже, коли синхронна машина працює, як генератор, ведучою ланкою є ротор, вісь магнітного потоку якого випереджає вісь потоку статора на кут θ. У цьому разі синхронна машина перетворює механічну енергію в електричну. Коли синхронна машина працює, як двигун, ведучою ланкою стає потік статора, а веденою – потік ротора, який відстає на кут θ і обертається з тією самою швидкістю, що й поле статора; при цьому електрична енергія перетворюється в механічну.
Способи пуску синхронних двигунів
Пустити синхронний двигун безпосереднім вмиканням у мережу неможливо. Існує два способи його пуску: синхронний і асинхронний. Синхронний пуск полягає в тому, що спеціальний розгінний пусковий двигун (це може бути асинхронний двигун або двигун постійного струму потужністю до 10 % потужності синхронного двигуна), який з’єднують із синхронним двигуном рознімною муфтою, розкручує ротор ненавантаженого синхронного двигуна до синхронних обертів.
Асинхронний пуск полягає в тому, що синхронний двигун запускають як асинхронний. У полюсні наконечники (башмаки) ротора закладають пускову обмотку, яка складається з латунних стержнів, з’єднаних накоротко з обох торців пластинами, і утворює короткозамкнену обмотку, подібну до білячого колеса, асинхронних двигунів. Обертове поле статора в синхроннних двигунах перетинає коротко замкнені витки пускової обмотки й індукує в них струм. Взаємодія цього струму з обертовим потоком створює пусковий обертальний момент, який розганяє ротор до синхронної швидкості. Взаємодія обертового магнітного поля статора і полюсів ротора створює синхронізуючі сили, які обертають ротор із синхронною швидкістю.
2.3 Робота трьохфазної синхронної машини в режимі двигуна
Трифазні синхронні машини мають властивість оборотності, що значить вони можуть без зміни їх конструкції працювати не тільки генераторами електричної енергії, але і двигунами, перетворюючи електричну енергію в механічну. При цьому обмотка статора має бути під’єднана до трифазної мережі змінного струму, що забезпечує збудження магнітного поля, яке обертається з синхронною швидкістю:
або частотою обертів
,
а обмотка ротора приєднана до випрямляча чи збуджувача, що призводить до встановлення в ній постійного струму збудження магнітного поля ротора, силові лінії якого замикаються між північними і відповідними південними полюсами через повітряні зазори і магнітопроводи статора і ротора. Але синхронну машину з нерухомим збудженим ротором не можна пустити в роботу двигуном, якщо обмотку статора під’єднати безпосередньо до трьохфазної мережі змінного струму, так як при цьому магнітне поле статора, яке обертається, буде почергово взаємодіяти то з однойменними, то з різнойменними полюсами ротора, яке має значний момент інерції і піддавати його рівним по величині, але оберненим по напряму механічним поштовхам, в результаті чого ротор залишається нерухомим. По цій причині ротору необхідно задати початкову швидкість, близьку чи рівну швидкості обертання магнітного поля статора, що забезпечить встановлення сили взаємодії цього поля з полюсами ротора в одному напрямі, і він стане рухатись в напрямку руху магнітного поля з синхронною швидкістю .
В сучасних трьохфазних синхронних двигунах, які мають на роторі коротко замкнуту заспокоюючу обмотку, розгін ротора здійснюється так само, як у асинхронних двигунів з коротко замкнутим ротором. Але для збільшення пускового моменту до значення зменшення величини перенапруг в обмотці ротора при пуску, як і при розімкнутій обмотці ротора в момент пуску можуть перевищувати номінальну напругу цієї обмотки в 20-30 раз і призвести до пробою ізоляції, а також для скорочення часу розгону до підсихронної швидкості обмотку ротора замикають на розрядний резистор, опір якого
,
де – опір обмотки ротора.
При дотриманні цих вимог короткочасність початкового пускового струму:
складає 4-5, а обертовий момент двигуна при підсинхронній швидкості називається вхідним, рівний приблизно початковому пусковому моменту . Після розгону ротора до підсинхронної швидкості розрядний резистор відмикають, а обмотку збудження приєднуютть до джерела живлення постійного струму, в результаті чого двигун переходить на синхронний режим роботи.
При необхідності зміни напряму обертання ротора синхронного двигуна його необхідно зупинити відмиканням кола статора від трьохфазної мережі, при нерухомому роторі змінити розміщення двох із трьох фаз.
Можливо виконати пуск трьохфазного синхронного двигуна при допомозі допоміжного, зазвичай синхронного двигуна, повертаючого ротор синхронної машини майже до синхронної швидкості з наступним ввімкненням її на паралельну роботу з трифазною, яка живить мережею по способу самосинхронізації, що часто використовується при пуску потужних синхронних компенсаторів синхронних машин полегшеної конструкції, працюючих в режимі двигуна без навантаження з перезбудженням для компенсації реактивної потужності, а також для регулювання напруги в мережах енергетичних систем.
2.4 Характеристика трифазного синхронного двигуна
Якщо знехтувати незначними втратами електроенергії в магнітопроводі статора і його обмотці, то можна рахувати електромагнітну потужність і потужність споживання електроенергії із трьохфазної мережі однаковими, а крутний момент синхронного двигуна представити так:
,
де максимальний момент, який відповідає куту ,
.
У встановленому режимі при незмінному струмі збудження , яким знаходять величину ЕРС Ех
, напрузі мережі u і частоті змінного струпу f обертовий момент синхронного двигуна прямопропорційний значенню , що графічно відображається кутовою характеристикою машини . В режимі холостого ходу кут , а це відповідає спів падінню осей різноіменних полюсів статора і ротора та моменту М, який рівний нулю. При збільшенні навантаження кут θ зростає і при номінальному режимі досягає значення . Короткочасна перенапруга синхронного двигуна можлива, якщо виробнича , що має місце при куту , або при куту виробнича і машина випадає із синхронізму і ротор зупиняється.
Здатнісь до перевантаженння синхронного двигуна оцінюється відношенням:
,
яке при значенні кута складає відповідно 4-2.
Оскільки обертовий момент синхронного двигуна прямо пропорційний напрузі на затискачах обмотки статора в першій степені, а оборотний момент асинхронного двигуна – квадрату напруги, то синхронні двигуни менш чутливі до зміни напруги в мережі живлення, ніж асинхронні.
Збільшення струму збудження синхронного двигуна викликає зріст ЕРС Ех
і підвищує стійкість роботи, так як при цьому збільшується максимальний момент, а, відповідно, кутова характеристика розміщується над кутовою характеристикою, яка відповідає за номінальне збудження.
Механічна характеристика синхронного двигуна в межах від холостого ходу не тільки до номінального навантаження, але і до граничної короткочасно допустимої перенапруги представляє собою пряму паралельну осі абсцис.
Робочі характеристики синхронного двигуна представляють собою залежності швидкості обертання , оборотного моменту М, струму І, коефіцієнта потужності , ККД від корисної потужності на валу машини за умови, що напруга u, частота f і струм збудження Ів
залишаються незмінними. Для підтримки коефіцієнта потужності на заданому рівні при зміні навантаження на валу двигуна треба регулювати струм збудження в повній відповідності з регулювальною характеристикою , яка відповідає заданому значенню коефіцієнта потужності при незмінних значеннях напруги u і частоти f.
Синхронні двигуни зазвичай працюють в режимі перезбудження, ціллю яких є компенсація реактивної потужності паралельно ввімкнених з ними асинхронних двигунів. При цьому синхронні двигуни, які працюють з 50 %-вим навантаженням на валу, експлуатуються при коефіцієнті потужності , а при навантаженні 100 % при і .
Орієнтовно повну потужність синхронної машини, яка віддає на вал корисну потужність при ККД і реактиву Q в трьохфазну мережу, можна визначити за формулою:
.
2.5 Синхронні машини малої потужності
Синхронні машини малої потужності – трьохфазні та однофазні використовують головним чином в якості двигунів електроприводів невеликої потужності. Обмотка статора таких двигунів викоунється трьохфазною або двохфазною і живиться відповідно від трьохфазної чи однофазної мережі змінного струму. В останньому випадку одна із фаз обмотки статора вмикаєтсья через конденсатор. Більшість цих машин відрізняється від машин нормального виконання тільки конструкцією ротора, який, як правило, не має обмотки збудження контактних кілець і щіток, які до них прижимаються. Для виникнення обертового момента ротор виконують із магнітотвердого сплаву з наступним однократним намагнічуванням його в шнельовому імпульсному магнітному полі, в результаті чого надалі полюси зберігають залишкову намагніченість.
При використовуванні магнітом’якого матеріалу ротору надають особливу форму, яка забезпечує різний магнітний опір його магнітопровода в радіальних напрямках.
Синхронні двигуни з постійними магнітами мають циліндричний явно полюсний ротор із магніто-твердого сплаву і короткозамкнуту пускову обмотку. Тяжкість механічної обробки магнітотвердих сплавів змушує ротор цих машин робити складним – в середній частині розміщувати звичайний ротор асинхронного короткозамкнутого двигуна, а по краях закріплювати із магнітотвердого сплаву. Дороговизна магнітотвердих сплавів обмежує номінальну міцність синхронних двигунів з постійними магнітами величиною 30-40 Вт.
В момент пуску, коли ковзання s=1, двигун працює як синхронний і його початковий обертовий момент Мп
створюється за рахунок взаємодії обертового магнітного поля статора з наведеними ним струмами в короткозамкнурій обмотці ротора. Так як двигун запускається в хід в збудженому стані, то магнітне поле постійних магнітів ротора, який обертається, наводить в обмотці статора ЕРС змінної частоти , а це викликає струми із-за яких виникає гальмівний момент . Результуючий момент на валу дв
,
який залежить від величини ковзання. В процесі розгону ротора, коли ковзання , величина цього моменту досягає мінімального значення , яке при правильному виборі пускової обмотки має бути більше значення номінального моменту . Коли швидкість наближається до синхронної і ковзання стає рівним , ротор, в результаті взаємодії поля постійних магнітів з обертовим магнітним полем статора при вхідному моменті , втягується в синхронізм і далі обертається з синхронною швидкістю.
Робочі характеристики синхронного двигуна з постійними магнітами мало відрізняються від аналогічних характеристик синхронного двигуна з обмоткою збудження ротора.
Синхронні реактивні двигуни мають явнополюсний ротор із магнітом’якого матеріалу з впадинами, чи секційний, дякуючи чому його магнітний опір в радіальних напрямках різний.
Ротор із впадинами збирається із штампованих листів електротехнічної сталі і має короткозамкнену пускову обмотку. Зустрічаються ротори із суцільного феромагнітного матеріалу з аналогічними впадинами. Ротор секційний складається із листів електротехнічної сталі, залитих алюмінієм чи іншим діамагнітним матеріалом, який виконує роль короткозамкнутої обмотки.
При ввімкненні обмотки статора збуджується обертове магнітне поле і проходить асинхронний пуск двигуна. Після закінчення розгону ротора до підсинхронної швидкості він під дією реактивного обертового момента, обумовленого різницею магнітних опорів в радіальних напрямках, входить в синхронізм і розміщується відносно обертового магнітного поля статора так, щоб його магнітний опір для цього поля був найменшим. Кут різниці між осями полюсів стаотра і ротора визначається величиною навантаження на валу двигуна. Якщо не рахуватися з величиною активного опору обмотки статора, то максимальний оборотний момент відповідає куту різниці , а при врахуванні цієї величини кут зменшується і стає рівним 25-40°.
Зазвичай синхронні двигуни виготовляють номінальною потужністю до 100 Вт, а інколи в івище, якщо простоті конструкції і підвищеній надійності надається особливе значення.
При однакових габаритах номінальна потужність синхронних двигунів в 2-3 рази менша номінальної потужності синхронних двигунів з постійними магнітами, але по конструкції вони простіші, відрізняються меншою вартістю, але номінальний коефіцієнт потужності їх не перевищує 0,5, а номінальний ККД цих двигунів номінальною потужністю в декілька десятків ватт , в той час як у двигунів номінальною потужністю в декілька ватт він складає .
Синхронні гістерезисні двигуни мають ротор із магнітотвердого сплаву з широкою петлею зі стерезису. З ціллю економії цього дорогого металу ротор виконують збірної конструкції, при якій на вал кріпиться втулка із феро- чи діамагнітного матеріалу, а на ній закрплюється суцільний чи набраний з пластин полий циліндр, який затягнутий штопорним кільцем.
Використання магнітотвердого сплаву для виготовлення приводить до того, що в працюючому двигуні хвилі розподілення магнітої індукції по поверхнях статора і ротора зміщені один відносно іншого на деякий кут , який називається кутом гістерезису, що обумовлює виникнення гістерезисного оборотного моменту, направленого в бік оборотів ротора. Різниця між синхронними двигунами з постійними магнітами і синхронними гістерезисними двигунами полягає в тому, що у перших ротор при виготовлені машин піддається попередньому намагнічуванню в сильному імпульсному магнітному полі, а в інших він намагнічується оборотнім магнітним полем статора.
При запуску синхронного гістерезисного двигуна, крім основного гістерезисного оборотного моменту, в машинах з суцільним ротором виникає ще й асинхронний обертовий момент, обумовлений вихровими струмами в магнітопроводі ротора, що допомагає розгону ротора, входженню його в синхронізм і подальшу роботу із синхронною швидкістю при постійному русі ротора відносно оборотного магнітного поля статора на кут , який визначається величиною навантаження на валу машини. Якщо цей кут не перевищує величину кута гістерезису , який залежить від магнітних властивостей матеріалу циліндру ротора, то ротор обертається синхронно з оборотнім магнітним полем статора. При збільшенні навантаження і встановлелнні кута ротор переходить на асинхронний режим роботи, що супроводиться появленням підвищених втрат енергії через перемагнічування магнітопровода ротора. Через те синхронні гістерезисні двигуни зазвичай експлуатують в синхронному режимі чи асинхронному, але в останньому випадку при малому значенні ковзання.
Синхронні гістерезисні двигуни відрізняються великим початковим пусковим моментом, плавністю входу в синхронізм і не сильно змінюють струм в межах 20-30 % при переході від холостого ходу до режиму короткого замикання. Ці двигуни мають кращі показники, ніж синхронні реактивні, виготовляються номінальною потужністю до 400 Вт на промислову і підвищені частоти як одно-, так і двохшвидкісні відрізняються простотою конструкції, надійністю і безшумністю в роботі, малими габаритами і незначною масою. Відсутність короткозамкнутої обмотки призводить до розкачування ротора при змінних навантаженнях, що дає визначену нерівномірність оборотів ротора, обмежену область застосування цих машин. Номінальний коефіцієнт потужності синхронних гістерезисних двигунів не перевищує 0,5, а номінальний ККД доходить до значення 0,65.
Синхронні реактивно-гістерезисні двигуни мають явно полюсний статор з обмоткою, розміщеною на магнітопроводі, зібраному із двох симетричних пакетів листів електротехнічної сталі зі стиком в середині каркаса обмотки. Магнітопровід має два полюса, розрізані повздовжнім пазом на рівні чатини, при чому на одній із них на кожному полюсі знаходяться коротко замкнуті витки. Між цими розщепленими полюсами знаходиться ротор, складений із пари тонких кілець з перемичками із закаленої магнітотвердої сталі, посаджених на вал, з’єднаний з редуктором, який понижує частоту обертів вихідного вала до пари сотих долей чи пари десятків обертів в хвилину.
При ввімкненні обмотки статора, завдяки короткозамкнутим виткам, створюється зсув по фазі в часі між магнітними потоками неекранованих і екранованих частин полюсів, що призводить до збудження результуючого оборотного магнітного поля. Це поле, взаємодіючи з ротором, сприяє створенню асинхронного і гістерезисного оборотних моментів, викликаючих розгін ротора, який по досяганні підсинхронної швидкості під впливом реактивного і гістерезисного обертових моментів входить в синхронізм і обертається в напрямку від неекранованої частини полюса до його екранованої частини, де розміщені його короткозамкнені витки.
У реверсивних двигунів замість коротко замкнутих витків застосовують чотири катушки, які розміщують на обох частинах кожного розщепленого полюса і для прийнятного напрямку оборотів ротора замикають відповідну пару катушок накоротко.
Синхронні реактивно гістерезисні двигуни мають відносно великі габарити і масу, номінальна потужність їх не перевищує 12 мкВт, працюють вони при дуже низькому коефіцієнті потужності, номінальний ККД їх менше 0,01.
Крокові двигуни перетворюють керівні електричні сигнали в заданий кут повороту, який забезпечується дискретним шляхом. Вони мають статор, на магнітопроводі якого знаходяться дві або три однакові просторово зсунуті обмотки, які почергово приєднуються до дежрела електроенергії у вигляді прямокутних сигналів регульованої частоти. Під впливом сигналів струму або полюси статора відповідно намагнічуються зі змінною полярністю. Зміна напряму струму в обмотках статора призводить до відповідного перемагнічування полюсів і встановлення нової протилежної полярності.
Явнополюсний ротор крокових двигунів може бути активним і реактивним. Активний ротор має обмотку збудження постійного струму, контактні кільця і щітки або систему постійних магнітів з почерговою полярністю, а реактивний ротор виконується без обмотки збудження. Число полюсів ротора в два рази менше числа полюсів статора.
Кожне перемикання обмоток статора призводить до повороту результуючого магнітного поля машини і викликає синхронне переміщення ротора на один крок. Напрямок повороту ротора залежить від полярності сигналу, поданого на відповідну обмотку статора.
Величина кроку ротора двигуна виражена в градусах і визначається за формулою:
,
де – число явних полюсів ротора;
т – число просторово зміщених обмоток статора.
Оскільки активний ротор можна виконати із обмеженим числом явних полюсів , а рекативний ротор без обмотки збудження – на значно більше число полюсів, допускаючи мінімальний крок по окружності 2 мм, то крокові двигуни з реактивним ротором дозволяють здійснювати поворот ротора на долі градуса, чого не можна досягнути при активному роторі.
Крокові двигуни можна запускати і зупиняти без втрати кроку, якщо частота наступних сигналів не перевищує допустиму, яку називають допустимою, яка для різних машин знаходиться в межах від 10 до 10 000 Гц.
Зміна напрямку обертання ротора крокових двигунів досягається зміною полярності однієї із напруг на затискачах обмотки статора при збереженні почерговості перемикання цих обмоток.
Крокові двигуни можуть працювати не тільки в статичному режимі – режимі фіксації ротора в заданому положенні, а і в режимі синхронного обертання при постійній частоті керуючих сигналів. В останньому випадку ротор обертається або з постійною швидкістю, або з деякими періодичними коливаннями на близькій до синхронної швидкості, якій відповідає синхронна частота обертання, яка виражається в оборотах на хвилину і визначається по формулі:
,
де – величина кроку ротора, визначається в градусах;
– частота, яка допустима для ротора, виражається в кроках на секунду.
2.6 Монтаж електричних машин
Монтують електричні машини змінного і постійного струму, які прибувають на місце установки в зібраному вигляді, установлюють без розбирання, але із попередньою ревізією. Монтаж починають з встановлення фундаментної плити, рами або полозків на металічні підкладки товщиною 10 мм і більше для неточного та 0,5-5 мм для точного вивіряння горизонтального положення плити, рами чи полозків. Підкладки встановлюють по всьому периметру опорних площин через кожні 400 мм так, щоб вони виступали за краї плити, рами чи полозків на 25-50 мм. Одночасно в анкерні колодці вставляють фундаментальні болти. З обох сторін фундаментальних болтів розміщують прокладки. Горизонтальне положення фундаментальних плит, рам і полозків перевіряють по рівню за допомогою перевірочних лінійок, укладених на опорні площини.
Після того, як фундаментні плити, рами чи полозки остаточно вивірені, на них встановлюють електричну машину за допомогою крана чи триноги з талю і вивіряють спряження валів електричної машини і робочого механізму. З усіх чотирьох положень відхилення не повинно бути більше, ніж 0,3 мм.
Взаємне переміщення валів електродвигуна і робочого механізму при пасовій чи клинопасовій передачі регулюють шнуром по кромках або середніх лініях шківів так, щоб кромки шківів (при їхній однаковій ширині) або їх середні лінії були розміщені на загальній прямій лінії.
Якщо монтують агрегат із двох і більше електричних машин (наприклад, двигун – генератор – збудник), регулювання положень ліній валів починають із машини, яка має два підшипника. Вал цієї машини встановлюють горизонтально, а лінії валів у проміжних підшипниках – по плавній кривій, яка відповідає природньому прогину валів від власної ваги. При спряженні двох валів, які мають три підшипника, нахили шийок вала, який лежить на двох підшипниках, не повинні змінюватись при приєднанні другого валу. Це досягається регулюванням третього підшипника в вертикальній площині. Правильність спряження перевіряють вимірюванням величини биття кінця вала, який має один підшипник, за допомогою індикатора.
Після кінцевої перевірки положення електромашини на фундаментній плиті, рамі чи полозках, спряження її з робочими механізмами і здавання по акту виконаного центрування фундамент разом з плитою, рамою чи полозками заливають цементним розчином. При цьому стараються заповнити отвори, в яких поставлені фундаментні болти і зазори під плитою, рамою чи полозками. Якщо дозволяє конструкція плити чи рами, то цементним розчином заповнюють всю внутрішню частину, залишаючи вільними лише місця проходження болтів через плиту.
Після того мегомметром перевіряють стан ізоляції обмоток електричної машини, повітряні зазори по всій окружності, промивають і заливають чистим маслом підшипники ковзання. В машинах постійного струму перевіряють стан колектора, щіток, щіткового механізму. Полірують і при необхідності прочищують ізоляцію між кластинками колектора. Індикатором перевіряють бій секцентричність колектора, який має бути не більше 0,02 мм. Якщо бій колектора більше 0,2 мм, доходить до 0,5 мм, то його шліфують. Якщо бій більше 0,5 мм, колектор проточують.
2.7 Ремонт електричної машини
Електричні машини можуть тривалий час працювати без ремонту за умови: забезпечення режимів роботи, найбільш відповідних призначенню, виконання і номінальним даним (потужності, напрузі і ін.) електрообладнання; систематичного проведення профілактичних огялдів, перевірок і випробувань електродвигунів; своєчасного усунення виявлених дефектів і несправностей, правильного підбору і застосування мастильних матеріалів.
Ремонти поділяють на: 1) планово-попереджувальний; 2) аварійний; 3) капітальний. Планово-попереджувальний ремонт, в свою чергу, поділяються на: поточний, середній та капітальний.
Поточний і середній ремонти охоплюють такі роботи, які не вимагають повного розбирання електродвигунів.
Поточний ремонт складається з таких операцій: перемивання підшипників і заміна в них мастила, огляд і усунення неполадок в його ПРА, заміні щіток і т.д. Поточні ремонти в більшості випадків виконує, без розбирання обладнання, при відключеній напрузі персонал, який обслуговує електроустановку. При середньому ремонті старанно оглядають і зачищають обладнання, замінюють зношені частини, здійснюють регулювання частин машин, апаратів та інших елементів електроустановки. Капітальним ремонтом називають роботи по заміні чи реконструкції основних і, як правило, найбільше складних частин, збірних одиниць чи деталей електродвигунів, наприклад, перемонтування роторної або статорної обмотки електродвигуна.
3 Інструменти, вимірювальний і контрольний інструмент
Правильно організоване інструментальне господарство забезпечує нормальний хід і безперебійність ремонтних робіт. Інструмент, пристосування та механізми повинні бути заздалегідь підготовлені по номенклатурі, технічним даним і у відповідній кількості в залежності від розмірів, конструкції та виконання машин, які поступають на ремонт.
Вимірювальні інструменти – метрометри, штангенциркулі, мікрометричні штихмаси, рівні вагові та гідростатичні, щупи для вимірювання повітряних зазорів, індикатори годинникові, пластинчаті щупи для вимірювання повітряних зазорів піж площинами напівмуфт, динамометри пружинні, рулетки стальні, лінійки металічні, лінійки перевірочні стальні довгі.
Мікрометрами вимірюють довжини і зовнішні діаметри розміром до 1 000 мм, штангенциркулями – довжини деталей машин і діаметри отворів розміром до 2 000 мм, штихмасами – внутрішні і діаметри (напівмуфт, статорів) чи відстань між двома поверхнями. Валовий рівень – мірний інструмент, який застосовується при центруванні валів і установці вала першої із машин агрегата в нормальне положення. Спеціальна форма виїмки в основі рівня зроблена для того, щоб він міг стійко утримуватися на циліндричній поверхні вала. Рівнем знаходиться прогин вала і виконується установка в положення з визначеним нахилом його шийок в підшипниках. Радіальне биття сердечника ротора відносно шийок вала перевіряється індикатором. Гідростатичний рівень призначений для установки і вивірки підшипників в горизонтальній площині, складається з двох скляних трубок, з’єднаних гумовою трубкою, довжина якої залежить від відстані між вимірними площинами.
Мірні інструменти для пробного пуску – манометр, віброметр, тахометр, секундомір, компас, ртутні термометри, термопари, термометри опору.
Такелажне пристосування – канати стальні та пенькові, страти, коуші, зажими, коромисла, полозки з катками, знімачі для знімання шківів і напівмуфт.
Монтажні пристосування та механізми – пристосування для виймання та заводження роторів, для знімання та накладання муфт, шківів, підшипників кочення, для підйому кінця вала на декілька міліметрів для центрування валів, пневмоінструменти, механізми для шліфування, проточування та прочищення колекторів, пилосос, пульверизатор, станок для притирання щіток, електричні паяльники, слюсарні ножиці по металу, клинові домкрати для регулювання висоти рам.
Такелажні механізми – лебідки, талі, блоки, домкрати гвинтові, реєчні, гідравлічні.
Матеріали та інструменти для такелажних робіт – шпали, бруси, дошки, труби стальні (катки), кувалди, молотки, пили, сокири, бури, зубила, лапи.
4 Матеріали, що застосовуються при виконанні роботи
4.1 Матеріали, що використовуються в двигунах
Всі матеріали, що використовуються в двигунах, поділяються на: 1) провідникові матеріали; 2) електроізоляційні матеріали; 3) просочувальні лаки; 4) мастила; 5) матеріали, що йдуть на виготовлення сердечників та корпусу; 6) припої.
4.2 Група провідникових матеріалів
В групу провідникових матеріалів входять обмоткові провідники, які виготовляються із електролітичної відпаленої червоної міді ММ (мідь м’яка) і МТ (мідь тверда).
Мідні обмоткові проводи ізолюють лаками, бавовняною пряжею, скловолокном, дельта-азбестом та ін. В ряді проводів використовують сполучення різних видів ізоляційних матеріалів, наприклад, провід ПЕЛБО ізольований (емальований) масляним лаком і обмотаний одним шаром бавовняної пряжі.
Для виготовлення обмоток більшості електричних машин загальнопромислового призначення частіше застосовують обмоткові проводи ПЕЛБО; ПЕЛ, емальований лаком на масляній основі; ПБД, ізольований двома шарами бавовняної пряжі; ПЕЛЛО, ізольований масляним лаком та одним шаром лавсанових ниток.
4.3 Електроізоляційні матеріали
До електроізоляційних матеріалів відносять: 1) електроізоляційний картон; 2) бавовняну стрічку; 3) склострічку; 4) просочену лаком тканину (склотканина); 5) склолакотканину.
4.3.1 Електроізоляційний картон ЕВ, ЕВС та ЕВТ
Електроізоляційний картон ЕВ, ЕВС та ЕВТ при товщині до 0,5 мм випускають в рулонах та листах, а вище 0,5 мм тільки в листах розміром 900 х 900; 900 х 1000; 1000 х 1000 мм та застосовують для ізоляції обмоток електромашин в якості пазової ізоляції та прокладок.
4.3.2 Бавовняна стрічка (кіперна, тафтана, міткалева, батистова)
Бавовняна стрічка (кіперна, тафтана, міткалева, батистова) виготовляється із бавовняної пряжі різного плетіння (саржове, полотняне) у вигляді тканих полосок товщиною 0,12-0,45 мм і шириною 10-60 мм і застосовується для захисту обмоток від механічних пошкоджень.
4.3.3 Склострічка ІЕС
Склострічка ІЕС виробляється із кручених скляних ниток і випускається товщиною 0,08-0,2 мм і шириною 8-50 мм. Склострічка відрізняється від бавовняної більшою міцністю на розрив, більш високими ізоляційними властивостями та застосовується для ізоляції обмоток електричних машин та захисту їх від механічних пошкоджень.
4.3.4 Електрізоляційні лакотканини
Електроізоляційні лакотканини виготовляють із бавовняної, шовкової та капронової тканини, просочених світлим масляним або чорним масляно-бітумним електроізоляційним лаком. Товщина бавовняної лакотканини 0,15-0,24 мм, шовкової та капронової 0,04-0,15 мм, ширина 700-1000 мм.
Електроізоляційні лакотканини застосовують для пазової ізоляції обмоток електричних машин, найчастіше разом із спеціальним папером або електроізоляційним картоном.
4.3.5 Склолакотканина ЛСК-7
Склолакотканину ЛСК-7 виготовляють із безлужної склотканини, просоченої теплостійким кремнійорганічним лаком К-44 і випускають товщиною 0,11 та 0,15 мм. Застосовують склолакотканину в якості нагрівостійкої та вологостійкої ізоляції обмоток електричних машин.
4.4 Просочувальні лаки
Найбільш розповсюдженими просочувальними лаками є масляно-бітумні №№ 447, 458, 460, МП-92 та ПФМ-86, а покривними – лаки БТ-99, БТ-982, КФ-95 та ГФ-92.
Просочувальні лаки використовуються для просочення обмоток електричних машин для підвищення механічної міцності обмотки, збільшення її теплопровідності та підвищення вологостійкості. За допомогою покривних лаків створюють на поверхні обмоток захисні вологостійкі, маслостійкі та термостійкі покриття.
4.4.1 Просочувальний лак № 447
Просочувальний лак № 447 призначений для сушіння в печі середньої жирності – представляє собою масляно-бітумний розчин. В якості розчинників та розбавників лаку застосовують толуол, ксилом, сольвент та бензин. Час висихання лаку при температурі 100°С – 6 годин. Лак № 447 застосовують для просочування обмоток електричних машин, працюючих при підвищених перегріваннях та в умовах підвищеної вологості.
4.4.2 Просочувальний лак № 458
Просочувальний лак № 458 – прискореного сушіння в печі малої жирності – широко застосовується для просочення обмоток електричних машин загально промислового призначення. Від лаку № 447 відрізняється меншим часом сушіння, який не перевищує 3 год. при температурі 100°С. Різновидом маложирного лаку № 458 являється лак № 458а на скипидарі, який застосовується для просочування обмоток, виконаних із емальованого провода ПЕП. Лаку № 458а властива добра просочувальна здатність та водостійкість, але не стійкий до дії масел. Розчинником лаку є толуол, ксилом, бензин та інші суміші.
4.4.3 Просочувальний лак № 460
Просочувальний лак № 460 – призначний для сушіння в печі, найбільш жирний з усіх масляно-бітумних просочувальних лаків. Відрізняється високою вологостійкістю. Час сушіння – 10 год. при температурі 100°С. Його використовують також в якості покривного лаку для покриття лобових частин обмоток електричних машин. Шляхом змішування різних кількостей готових лаків № 458 та № 460 можна отримати лак № 447.
Загальним недоліком просочувальних лаків є дія їх розчинників на емалеву плівку емальованих провідників обмотки. Тому для просочення обмоток, виконаних емальованими проводами, рекомендується застосовувати водоемульсійний лак ПФЛ-86, розчинником якого є вода.
4.5 Припої
З’єднання провідників обмоток електричних машин здійснюють зварюванням або паянням припоями. В залежності від температури плавлення припої бувають м’які та тверді.
4.5.1 Припої, які складаються в основному із сплаву олова та свинцю
Припої, які складаються в основному із сплаву олова та свинцю, мають низьку температуру плавлення (до 400°С), тому їх називають м’якими. При ремонті електричних машин застосовують м’які припої ПОС-30, ПОС-40 та ПОС-61 (букви означають припій олов’яно-свинцевий, а цифри, які стоять після букв, – відсоток олова в припої).
4.5.2 Мідно-фосфористі та срібні припої
Мідно-фосфористі та срібні припої називаються твердими. Мідно-фосфористий припій ПМФ-7, який вміщує близько 92 % міді та 8 % фосфору, має температуру плавлення 750-800°С.
Тверді припої на основі срібла (ПСр) використовують при паянні особливо відповідальних виробів електронної техніки.
В електровакуумній промисловості твердими припоями паяють вузли електронних ламп, електровакуумних пристроїв, а також герметичних корпусів. Такі припої називаються електровакуумними. Вони повинні мати такі властивості:
– забезпечувати високу механічну міцність паяного з’єданння в інертному газі або вакуумі без використання флюсу, оскільки залишки флюсу і оксиди, що утворилися, можуть забруднювати внутрішню поверхню електровакуумного пристрою;
– не випаровуватися при нагріванні і не забруднювати внутрішні деталі пристрою;
– температура плавлення припою повинна бути приблизно на 100°С вище температури нагрівання приладу Тп
при вакуумному відкачуванні;
– мати достатньо високу електро- і теплопровідність.
4.6 Мастильні матеріали
При поточному ремонті електричної машини з підшипниками кочення, як правило, обмежуються промиванням підшипників та закладанням нової порції відповідного мастила. Підшипник промивають керосином, потім вводять в нього консистентне робоче мастило, яке являє собою суміш мінерального масла та мила. Для підшипників машин малої та середньої потужності застосовують мастило УТВ (універсальне, тугоплавке, водостійке) або ЦИАТИМ-201.
4.7 Матеріали, що використовуються для виготовлення сердечників, статора та ротора, та корпусу двигуна
4.7.1 Використання заліза
Для виготовлення корпусу двигуна використовують залізо.
4.7.2 Використання металевих магнітом’яких матеріалів
Для виготовлення сердечників статорів та роторів використовують металеві магнітом’які матеріали, технічно чисте електролітичне і карбонільне залізо, низьковуглецеву електротехнічну сталь, кременисту електротехнічну сталь, пермалої (залізонікелеві сплави).
Технічно чисте залізо містить менше 0,05 % домішок при мінімальній кількості інших домішок. Воно має найвище значення індукційного насичення Bs із всіх феромагнітних матеріалів, низький питомий електричний опір ρ, тому його використовують для виготовлення виробів, які працюють у постійних магнітих полях. Коерцитивна сила Нс і магнітна проникність μ змінюються в широких межах. Це залізо технологічне, добре оброблюється на всіх металорізальних верстатах, має низьку вартість.
Технічно чисте залізо використовують як шихтовий матеріал для одержання практично всіх феромагнітних сплавів. Широко застосовують також електролітичне і карбонільне залізо.
Електролітичне залізо одержують у результаті електролізу або . Осаджене на катоді залізо після ретельного промивання і подрібнення в кульових млинах містить велику кількість водню, тому не має високих магнітних властивостей. Після переплавлення у вакуумі та багаторазових випалів його властивості суттєво покращуються. В результаті такої обробки одержують електролітичне залізо, яке містить меншу кількість домішок, ніж чисте залізо, тому воно має більш високі магнітні властивості: коерцитивна сила Нс = 30 А/м, максимальна магнітна проникність .
Через високу вартість електролітичне залізо використовують рідко.
Карбонільне залізо одержують у результаті розкладання пенту карбонілу заліза . За різних умов розкладання одержують порошкоподібне або губчасте залізо. В результаті термічної обробки у водні залізо набуває високих магнітних властивостей.
Використовують карбонільне залізо як феромагнітну фазу магнітодіелектриків.
Властивості заліза покращують введенням присадок. При цьому одержують різні марки сталей. Застосовують два основних різновиди магнітм’яких електротехнічних сталей: низьковуглецеві і кременисті.
Низьковуглецева електротехнічна сталь постачається в невипаленому стані з невисокими магнітними властивостями.
Тому сталь піддають термообробці, у процесі якої її повільно нагрівають до температури 900°С, витримують протягом 2…4 годин та повільно охолоджують зі швидкістю не більше 30-40 градусів за годину до температури 600°С. Процес ведуть або в захисному середовищі, щоб запобігти окисненню металу, або в активному середовищі (суміш азоту з воднем), яке забезпечує додаткове очищення сталей від домішок. У результаті термообробки зменшується кількість зерен в одиниці об’єму (збільшуються розміри окремих кристалічних зерен), що покращує магнітні властивості сталей.
Термічно оброблені деталі мають коерцентивну силу Нс = 64…94 А/м, максимальну магнітну проникність і вміст вуглецю 0,1 %.
Кременисті електротехнічні сталі – це тверді розчини кремнію в залізі. Легування кремнієм використовують як один із способів зниження втрат на вихрові струми в листах низькокварцевої сталі за рахунок підвищення питомого електричного опору ρ.
Пермалої – це сплави заліза з нікелем або заліза з нікелем та кобальтом , в основному леговані молібденом, хромом та іншими елементами. До специфічних властивостей пермалоїв відносять: високе значення початкової магнітної проникності в слабких полях; згинання пластини товщиною 0,1…0,3 мм під кутом 90° знижує початкову магнітну проникність у 2 рази; велику чутливість до деформації, особливо якщо при цьому виникає наклеп.
Високонікелеві пермалої використовуються як магнітний матеріал для осердь потужних силових трансформаторів та інших пристроїв, для яких важливо створення великого магнітного потоку.
5 Техніка безпеки при виконанні роботи
5.1 Обслуговування двигунів, генераторів, синхронних компенсаторів
Обслуговування двигунів, генераторів, синхронних компенсаторів пов’язане не тільки з небезпекою ураження електричним струмом, але і з небезпекою механічного травмування працюючого. Тому, як правило, не можна виконувати роботи на машинах, які обертаються. Виключенням являються ті роботи, які не можуть бути проведені на зупиненій машині, наприклад, випробування генераторів, синхронних компенсаторів і їх захисту, шліфування кілець ротора двигуна, перевірка щіток. Під час виконання цих робіт потрібно остерігатися захоплення одежі чи обтирального матеріалу валом машини. Генератор, який обертається, чи синхронний компенсатор, навіть якщо він не збуджений, вважається таким, що знаходиться під напругою, так як напруга в обмотці статора створюється за рахунок остаточного намагнічування сталі ротора.
5.2 Виводи обмоток і кабельні воронки в електродвигунів
Виводи обмоток і кабельні воронки в електродвигунів повинні бути огороджені, зняття огородження має бути можливим тільки після відкручування гайок і відгвинчування болтів. Знімати ці огородження під час роботи електродвигуна забороняється. Частини електродвигунів, які обертаються, контактні кільця, шківи, муфти, вентилятори мають бути загороджені.
Операції по відмиканню і вмиканню електродвигунів напругою вище 1000 В пусковою апаратурою з приводами ручного управління повинні проводитись із застосуванням діелектричних рукавиць та ізолюючого килима.
Дистанційне ввімкнення і вимкнення вимикачів електродвигунів виконується черговими агрегатів одноосібно.
Догляд за щітками, їх заміну на працюючому електродвигуні допускається виконувати одному працівнику оперативного персоналу чи спеціально навченим особам з кваліфікаційною групою не нижче ІІІ при дотриманні наступних заходів обережності: а) працюючі повинні остерігатись захоплення одежі чи обтирального матеріалу частинами машин, які обертаються; б) робота повинна виконуватись в нарукавниках, які стягуються на зап’ястках; в) у збудників з боку колекторів і біля кілець ротора повинні бути розстелені гумові діелектричні килимки, або робота повинна виконуватись в діелектричних галошах; г) забороняється торкатись руками одночасно струмоведучих частин різної полярності, чи струмоведучих частин і заземлення. Інструмент повинен бути з ізольованими ручками.
5.3 Робота в колах реостата
У працюючого двохшвидкісного двигуна обмотка, яка не використовується, і кабель, що її живить, повинні розглядатися як ті, що під напругою. Робота в колі пускового реостата двигуна, який обертається, допускається лише при піднятих щітках і замкнутому накоротко роторі. Робота в колах реостата регулювання двигуна, що обертається, повинна розглядатись, як робота під напругою в колах до 1000 В, і виконується з дотриманням правил техніки безпеки. Шліфування кілець ротора дозволяється виконувати на двигуні, який обертається лише при допомозі колодок із ізоляційного матеріалу.
Використана література
1. Принц М.В., Цимбалістий В.М. Освітлювальне і силове електроустаткування, монтаж та обслуговування, ремонт. – Львів: Видавництво Оріяна-Нова, 2005.
2. Принц М.В., Цимбалістий В.М. Електричні мережі, монтаж, обслуговування та ремонт. – Львів: Видавництво Оріяна-Нова, 2005.
3. Вартабедян В.А. Загальна електротехніка. – Київ: Головне видавництво «Вища школа», 1986.
4. Иванов А.А. Справочник по электротехнике. – Главное издательское объединение «Высшая школа», 1979.
5. Атабеков В.Б. Ремонт электрооборудования промышленных предприятий. – Москва: «Высшая школа», 1979.
6. Зюзин А.Ф., Поконов Н.З., Вишток А.М. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок. – Москва: «Высшая школа», 1980.
7. Журавльова Л.В., Бондар В.М. Електроматеріалознавство. – Київ: «Грамота», 2006.