10
Изм
Лист
№ документа
Подпись
Дата
04КР.040000.005.ПЗ
Лист
Обслуживание и ремонт трансформаторов.
Наиболее уязвимой и часто повреждающейся частью трансформатора являются его обмотки ВН и реже НН. Повреждения чаще всего возникают вследствие снижения электрической прочности изоляции на каком-либо участке обмотки, в результате чего происходит электрический пробой изоляции между витками и их замыкание на этом участке, приводящее к выходу трансформаторов из строя. Нередки случаи перехода напряжения с обмотки ВН на обмотку НН из-за ухудшения состояния изоляции между ними.
В трансформаторах могут повреждаться также вводы, переключатели, крышка и другие детали. Примерное соотношение (в процентах) повреждений отдельных частей трансформатора следующее: обмотки и токопроводящие части-
53, вводы18, переключатели- 12, все остальные, взятые вместе, - 17.
Исследования причин аварийных выходов трансформаторов из строя показали, что обычно аварии происходят из-за удовлетворительного обслуживания и низкого качества ремонта.
Трансформатор с поврежденными обмотками или другими его частями подлежит немедленному выводу из работы и ремонту. Трансформатор поступает в дефектационно-подготовительное отделение, состоящее из трех участков: разборки и мойки, дефектировки обмоток и механической части трансформатора.
На разборочном участке очищают трансформатор, сливают масло из его расширителя, бака и маслонаполненных вводов, а затем, убедившись из записей в сопроводительных документах и путем предварительных испытаний в неисправности трансформатора, переходят к его разборке и дефектировке.
Разборку трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора дефектировку ряда его частей производят одновременно или с небольшим смещением во времени.
Дефектировкой трансформатора называют комплекс работ по выявлению характера и степени повреждения его отдельных частей. Работа по дефектировке- наиболее ответственный этап ремонта, поскольку при этом определяются действительный характер и размеры повреждений, а также объем предстоящего ремонта и потребность в ремонтных материалах и оснастке.
Поэтому производящий дефектировку должен хорошо знать не только признаки и причины неисправности, но и способы их безошибочного выявления и устранения. Характерные неисправности силовых трансформаторов и возможные причины их возникновения приведены в табл. 1.
Повреждения внешних деталей трансформатора (расширителя, бака, арматуры, наружной части вводов, пробивного предохранителя) можно выявить тщательными осмотрами, а внутренних деталей- различными испытаниями.
Однако результаты испытаний не всегда позволяют точно установить действительный характер повреждений, поскольку любое отклонение от нормы, выявленное в результате испытаний (например, повышенный ток холостого хода), может быть вызвано различными причинами, в том числе витковым замыканием в обмотке, наличием замкнутого контура тока через стяжные болты и прессующие детали, неправильным включени-
11
Изм
Лист
№ документа
Подпись
Дата
04КР.040000.005.ПЗ
Лист
ем параллельных обмоток и др. Поэтому в процессе дефектировки, как правило, разбирают трансформатор и при необходимости поднимают активную часть, что позволяет не только точно установить причины, характер и масштабы повреждений, но и приспособления, а также время.
Таблица 1. Неисправности трансформаторов и причины их возникновения.
|Элемент |Неисправность |Причина неисправности |
|трансформатора | | |
|Обмотки |Витковое замыкание |Естественное старение и износ |
| | |изоляции; систематические перегрузки |
| | |трансформатора; динамические усилия |
| | |при сквозных к. з. |
| |Замыкание на корпус |Старение изоляции; увлажнение масла и|
| |(пробой) межфазное к. |понижение его уровня. Внутренние и |
| |з. |внешние перенапряжения; деформация |
| | |обмоток вследствие прохождения |
| | |больших токов при сквозных к. з. |
| |Обрыв цепи |Отгорание отводов (выводных концов) |
| | |обмотки из-за низкого качества |
| | |соединения или электродинамических |
| | |усилий при к. з. |
|Переключатели |Отсутствие контакта |Нарушение регулировки переключающего |
|регулирования на-| |устройства. |
|пряжения |Оплавление контактной |Термическое воздействие на контакт |
| |поверхности |токов к. з. |
|Вводы |Электрический пробой |Трещины в изоляторах; понижение |
| |(перекрытие) на корпус |уровня масла в трансформаторе при |
| | |одновременном загрязнении внутренней |
| | |поверхности изоляторов. |
| |Электрический пробой |Повреждение изоляции отводов к |
| |изоляции между отводами|выводам или переключателю. |
| |отдельных фаз | |
|Магнитопровод |«Пожар стали» |Нарушение изоляции между отдельными |
| | |листами стали или стяжными болтами; |
| | |слабая прессовка стали; образование |
| | |короткозамкнутого контура при |
| | |повреждении изоляционных прокладок |
| | |между ярмом и магнитопроводом; |
| | |образование короткозамкнутого контура|
| | |при выполнении заземления |
| | |магнитопровода со стороны выводов |
| | |обмоток ВН и НН. |
|Бак и арматура |Течь масла из сварных |Нарушение сварочного шва и плотности |
| |швов и фланцевых |фланцевых соединений от механических |
| |соединений |или температурных воздействий. |
| |Течь масла из |Плохо притерта пробка крана, |
| |пробкового крана |повреждена прокладка под его фланцем.|
12
Изм
Лист
№ документа
Подпись
Дата
04КР.040000.005.ПЗ
Лист
Обслуживание и ремонт электрических машин.
В зависимости от габаритных размеров, массы и характера ремонта электрической машины, а также наличия или отсутствия необходимых условий для ремонта ее ремонтируют либо на месте, либо в электроремонтном цехе, или на электроремонтном заводе.
Машины повреждаются чаще всего из-за недопустимо длительной работы без ремонта, плохо эксплуатационного обслуживания или нарушения режима работы, на который они рассчитаны. Повреждения электрических машин бывают механические и электрические.
К механическим повреждениям относят: выплавку баббита в подшипниках скольжения; разрушение сепаратора, кольца, шарика или роликов подшипниках качения; деформацию или поломку вала ротора (якоря); образования глубоких выработок («дорожек») на поверхности коллекторов и контактных колец; ослабления крепления полюсов или сердечника статора к станине, разрыв или сползание проволочных бандажей роторов (якорей); ослабление прессовки сердечника ротора (якоря) и др.
Электрическими повреждениями являются пробой изоляции на корпус, обрыв проводников в обмотке, замыкание между витками обмотки, нарушение контактов и разрушение соединений , выполненных пайкой или сваркой, недопустимое снижение сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения и др.
Электрослесарь по ремонту электрических машин должен хорошо знать характерные признаки, а также способы выявления и устранения различных повреждений и неисправностей, возникающих в этих машинах.
Краткий перечень наиболее распространенных неисправностей и возможных причин их возникновения в электрических машинах приведен в табл. 2.
Неисправности и повреждения электрических машин не всегда удается обнаружить путем внешнего осмотра, так как некоторые из них (витковые замыкания в обмотках статоров, пробой изоляции на корпус, замыкания пластин коллектора. Нарушения пайки в обмотках и др.) носят скрытый характер и могут быть определены только после соответствующих измерений и испытаний.
В число предремонтных операций по выявлению неисправностей электрических машин входят: измерение сопротивления изоляции обмоток (для определения степени ее увлажнения), испытание электрической прочности изоляции, проверка на холостом ходу машины целости подшипников, величины осевого разбега ротора (якоря),правильности прилегания (притертости) щеток коллектору и контактным кольцам, величины вибрации, определение величины зазоров между вращающимися и неподвижными частями машинами, а также проверка состояния крепежных деталей, плотности посадки подшипниковых щитов на заточках станины и отсутствия повреждений (трещин, сколов) у отдельных деталей машины.
13
Изм
Лист
№ документа
Подпись
Дата
04КР.040000.005.ПЗ
Лист
Таблица 2. Неисправности электрических машин и возможные причины их возникновения.
|Признак неисправности |Возможная причина |
| |
|Асинхронные машины с короткозамкнутым ротором |
|Электродвигатель не развивает |Одностороннее притяжение ротора |
|номинальной частоты вращения и гудит |вследствие износа подшипников, перекоса|
| |подшипниковых щитов или изгиба вала |
|Электродвигатель гудит, ротор вращается|Обрыв одного или нескольких стержней |
|медленно, ток во всех трех фазах |обмотки ротора; неправильное соединение|
|различен и даже на холостом ходу |начала и конца фазы обмотки статора |
|превышает номинальный |(фаза «перевернута») |
|Ротор не вращается или вращается |Обрыв фазы обмотки статора |
|медленно, двигатель сильно гудит и | |
|нагревается | |
|Электродвигатель перегревается при |Витковое замыкание в обмотке статора; |
|номинальных нагрузках |ухудшение условий вентиляции вследствие|
| |загрязнения вентиляционных каналов |
|Недопустимо низкое сопротивление |Увлажнение или сильное загрязнение |
|изоляции обмотки статора |изоляции обмотки; старение или |
|электродвигателя |повреждение изоляции |
|Электродвигатель вибрирует во время |Нарушение соосности валов; |
|работы и после отключения при частоте |неуравновешенность ротора |
|вращения ротора, близкой к номинальной | |
|Электродвигатель сильно вибрирует, но |Короткое замыкание в обмотке статора |
|вибрация прекращается после отключения |электродвигателя |
|его от сети, двигатель сильно гудит, | |
|ток в фазах неодинаков, один из | |
|участков обмотки статора быстро | |
|нагревается | |
| |
|Асинхронные машины с фазным ротором |
|Электродвигатель не развивает |Одностороннее притяжение ротора |
|номинальной частоты вращения |вследствие износа подшипников, перекоса|
| |подшипниковых щитов или изгиба вала; |
| |нарушение контакта в двух или трех |
| |фазах пускового реостата; нарушение |
| |электрической цепи между пусковым |
| |реостатом и обмоткой ротора |
| |электродвигателя |
|У электродвигателя медленно |Замыкание части обмотки ротора на |
|увеличивается частота вращения; ротор |заземленный корпус электродвигателя; |
|электродвигателя сильно нагревается |нарушение изоляции между контактными |
|даже при небольшой нагрузке |кольцами и валом ротора |
|Электродвигатель не развевает частоты |Нарушение контакта в местах пайки |
|вращения под нагрузкой, гудит, ток |обмотки ротора, соединения ее с |
|статора «пульсирует» |контактными кольцами или в |
| |соединительных проводах |
|Повышенное искрение между щетками и |Плохая притертость или загрязненность |
|контактными кольцами |щеток; заедание щеток в обоймах |
| |щеткодержателей; недостаточное нажатие |
| |щеток на контактные кольца; биение |
| |контактных колец; нарушение контакта в |
| |цепи щеток |
14
Изм
Лист
№ документа
Подпись
Дата
04КР.040000.005.ПЗ
Лист
Расчет двигателя
В производственной практике для ремонта могут поступать электродвигатели, у которых отсутствуют паспортные данные, а обмотка повреждена в такой степени, что не представляется возможным определить ее обмоточные данные. Чтобы восстановить обмотку таких двигателей, необходимо полный расчет машины.
Применяя исходные данные можно произвести расчет электродвигателя.
Серия двигателя А
Внутренний диаметр Di, мм 110
Наружный диаметр Dа, мм 230
Высота спинки hc, мм 264
Площадь паза Sn, мм2 240
Количество пазов Z1 20
Длина сердечников статора l, мм 120
Число фаз 3
Для определения числа витков в фазе необходимо предварительно определить площадь (мм2) полюсного деления. Для этого найдем число полюсов.
Число полюсов 2p принимают по паспарту (если он имеется) или определяют возможное наименьшее число полюсов, исходя из размеров электродвигателя, по формуле
[pic], где hс- высота спинки статора, мм. Полученный результат округляют до ближайшего четного числа.
[pic].
Находим синхронную частоту вращения:
[pic],
[pic] (об/мин).
Найдем площадь полюсного деления:
[pic],
где l- длина сердечника статора, мм; Di- внутренний диаметр статора, мм; 2p- число полюсов.
[pic] (мм2).
Далее по графику, изображенном на рис. 9 [1], определяют число
последовательно соединенных витков обмотки одной фазы (ф для наиболее
распространенного фазного напряжения 220 В. Для данного двигателя (ф=130.
Определив число витков в фазе, находят число эффективных проводников в
пазу:
15
Изм
Лист
№ документа
Подпись
Дата
04КР.040000.005.ПЗ
Лист
[pic],
где z1- число пазов статора; а- число параллельных ветвей электродвигателя.
Для практических целей при выборе числа параллельных ветвей
электродвигателей мощностью до 100 кВт можно пользоваться табл. 2 [1].
[pic].
Определяют число пазов на полюс и фазу:
[pic],
где m- число фаз статора, для данного случая m=3.
[pic].
Далее выбирают тип и шаг обмотки, обмоточный коэффициент. В асинхронных
двигателях единых серий при наружном диаметре статора более 200-500 мм
применяют двухслойные обмотки, при меньших диаметрах обычно используют
однослойные обмотки. Так как Dа=230 мм, то применяют двухслойную обмотку.
Шаг обмотки статора y1 принимают:
[pic],
где (- коэффициент укорочения (обычно от 0,75 до 0,85)
[pic].
Обмоточный коэффициент r( трехфазный двухслойных обмоток зависит от числа
пазов на полюс и фазу q, а также и от шага у1 (табл. 3 [1]).
Магнитную индукцию (Тл) в воздушном зазоре определяют:
[pic],
где rе- отношение ЭДС к напряжению, для данного случая оно равно 0,94
[pic] (Тл).
Определим полюсное деление:
[pic],
[pic] (мм).
Магнитную индукцию (Тл) в спинке статора:
[pic],
[pic] (Тл).
Если при допустимом значении индукции в зазоре получаются завышенные
индукции в спинке статора, следует увеличить число полюсов и тем самым
разгрузить спинку. Если же индукция Вс значительно меньше указанного в
табл. 1 [1], то следует уменьшить число полюсов и вновь произвести расчет.
16
Изм
Лист
№ документа
Подпись
Дата
04КР.040000.005.ПЗ
Лист
Далее определяют полное сечение (мм2) меди всех проводников паза Sм=Sп(rм,
где sп- площадь паза, мм2; rм- коэффициент заполнения паза медью, который
можно определить по табл. 4 [1].
[pic] (мм2).
Затем определяют сечение (мм2) элементарного проводника без изоляции:
[pic],
где nэл=2.
[pic] (мм2).
По табл. 8 [1], выбираем провод марки ПЭТВ с диаметром с изоляцией d=1,25
(мм).
Далее определяют мощность электродвигателя. Для этого предварительно
необходимо подсчитать фазный ток (А) статора Iф=sэл(nэлa, где (- плотность
тока, определяемая по табл. 5 [1].
[pic] (А).
Полная мощность (кВА) электродвигателя:
[pic],
[pic] (кВА).
Активная мощность (кВт):
[pic],
где ( и cos(- коэффициенты полезного действия и мощности, которые
приближенно можно принимать по данным, взятым из каталогов типовых
электродвигателей, или по табл. 6 [1], для данного двигателя (=0,87,
cos(=0,89.
[pic] (кВт).
17
Изм
Лист
№ документа
Подпись
Дата
04КР.040000.005.ПЗ
Лист
Расчет трансформатора
Правильный выбор трансформатора имеет большое значение. Сечение провода с
одной стороны должно быть такое, чтобы провод не нагревался под действием
прохождения по нему тока, с другой стороны при большом сечении
увеличивается затрата на изготовления проводов с алюминия и меди, то есть с
цветных металлов, которые дорого стоят.
Применяя исходные данные можно произвести расчет трансформатора.
Напряжение первичной обмотки U1, В 220
Напряжение вторичной обмотки U2, В 127
U(2, В 6,3
Токи вторичных обмоток I2, A 0,6
I(2, A 2
Тип стержня магнитопровода Стержневой
Частота питания цепи F, Гц 50
Расчет трансформаторов начинают с определения его вторичной мощности S2,
ВА:
[pic],
где U2- вторичное напряжение, В; I2- вторичный ток, А.
[pic] (ВА),
[pic] (ВА).
Найдем общую вторичную мощность:
[pic] (ВА).
Найдем его первичную мощность S1, ВА:
[pic] ,
где S2- вторичная мощность, ВА; (- КПД трансформатора взятое из табл. 7
[1]: (=0,9.
[pic] (ВА).
Поперечное сечение сердечника трансформатора Qс можно определить по
следующей эмпирической (т. е. Найденной опытным путем) формуле:
[pic],
где f- частота тока в сети, Гц; k- постоянная (4- 6 для масляных и 6- 8 для
воздушных трансформаторов)
[pic] (см2).
Сечение сердечника может быть выражено через его размеры Qc=ab, где а-
ширина пластин, см; b- толщина пакета пластин, см. Соотношение размеров
сечения сердечника может находиться в пределах b/a=1,2(1,8, где а=2,14 см,
а b=3,24 см.
Сечение стержня обычно имеет квадратную, прямоугольную или ступенчатую
форму вписанную в окружность. Стержни прямоугольного сечения
18
Изм
Лист
№ документа
Подпись
Дата
04КР.040000.005.ПЗ
Лист
обычно применяют для трансформаторов до 700 ВА. Высоту Hc, (см)
прямоугольного стержня можно вычислить по формуле:
[pic],
[pic] (см).
Ширину окна сердечника принимают по формуле:
[pic],
где m- коэффициент, учитывающий наивыгоднейшие размеры окна сердечника
(m=2,5(3).
[pic] (см).
Сечение ярма трансформатора с учетом изоляции между листами принимается
Qя=(1(1,15). Сечение проводов для первичной и вторичной обмоток определяют
в зависимости от тока в обмотках и допустимой плотности тока.
Ток первичной обмотки определяют следующим образом:
[pic],
где U1- входное напряжение, В; S1- мощность трансформатора, ВА.
[pic] (А).
Сечение провода первичной и вторичной обмоток определяют по формулам:
[pic],
где S1 и S2- сечение проводов первичной и вторичной обмоток, мм2; (-
плотность тока, А/мм2 взятый из табл. 7 [1]: (1=2,5; (2=2,7; ((2=4,5.
[pic] (мм2);
[pic]( мм2);
[pic] (мм2).
Число витков первичной и вторичной обмоток определяют по формулам:
[pic],
где Вс- магнитная индукция в сердечнике взятая из табл. 7 [1]: Вс1=1,35;
Вс2=1,4; Вс(2=1,1
[pic];
[pic];
[pic].
