Обслуговування та ремонт електричних двигунів ремонт синхронного двигуна

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Спеціальність: електромонтер
ДИПЛОМНА РОБОТА
На тему: «Обслуговування та ремонт електричних двигунів
(Ремонт синхронного двигуна) »
Виконав: ___Галімов І.І., студент ... ..
гр.
Керівник :__________
м. Єлабуга 2006

ЗМІСТ
ВСТУП
Глава 1. ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН
1.1. Основні типи і класифікація електричних машин
Глава 2. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО
ЕЛЕКТРИЧНОГО ДВИГУНА І ЙОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
Глава 3. ОСОБЛИВОСТІ ВИПРОБУВАНЬ СИНХРОННИХ ДВИГУНІВ
3.1. Випробування на стенді заводу-виготовлювача і на місці встановлення
3.2. Ремонт синхронних двигунів
Глава 4. ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ І РЕМОНТ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН
4.1. Обсяг робіт по технічному обслуговуванню і ремонту
4.2. Техніка безпеки при ремонті електричних машин
ВИСНОВОК
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ТА ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП
Прогрес у розвитку електромашинобудування залежить від успіхів у галузі теорії електричних машин. Глибоке розуміння процесів електромеханічного перетворення енергії необхідно не тільки інженерам-електромеханікам, що створює і експлуатує електричні машини, а й багатьом фахівцям, діяльність яких пов'язана з електромеханіком.
Електричні машини застосовуються у всіх галузях промисловості, на транспорті, в сільському господарстві та побуті. Майже вся електрична енергія виробляється електричними генераторами, а дві третини її перетвориться електричними двигунами в механічну енергію. Від правильного вибору і використання електричних машин багато в чому залежить технічний рівень виробів багатьох галузей промисловості.
Електротехнічна промисловість випускає в рік мільйони електричних машин для всіх галузей народного господарства. І звичайно ж від фахівців у галузі електромеханіки потрібні глибокі знання обслуговування і ремонту електричних машин, а також їх правильної експлуатації. Без електричних машин не може розвиватися жодна комплексна наукова програма. Електричні машини працюють в космосі і глибоко під землею, в океані і активній зоні атомних реакторів, у тваринницьких приміщеннях та медичних кабінетах. Без перебільшення можна сказати, що електромеханіка визначає технічний прогрес у більшості основних галузей промисловості.
Особлива роль відводиться електричним машинам в космічній, авіаційній і морської техніки. Електричні машини, що працюють на пересувних установках, випускаються у великих кількостях. Ці машини повинні мати мінімальні габарити при високих енергетичних показниках і високу надійність. Окрему область електромеханіки становлять електричні машини систем автоматичного управління, де електричні машини використовуються в якості датчиків швидкості, положення, кута і є основними елементами найскладніших навігаційних систем.
Неможливо для кожного замовника випускати окрему машину, тому електричні машини випускаються серіями. У нашій країні наймасовішою серією електричних машин є загальнопромислова серія асинхронних машин 4А. Серія включає машини потужністю від 0,06 до 400 кВт і виконана на 17 стандартних висотах осі обертання. На кожну з висот обертання випускаються двигуни двох потужностей, що відрізняються по довжині. На базі єдиної серії випускаються різні модифікації двигунів, які забезпечують технічні вимоги більшості споживачів. Великими серіями випускаються синхронні машини, машини постійного струму, мікромашини і трансформатори. Серійне виготовлення машин дозволяє модифікувати окремі вузли і деталі, застосовувати потокові автоматичні лінії і забезпечувати необхідний випуск електричних машин при мінімальних витратах.
В даний час перед електромеханіками стоять важкі і цікаві проблеми, які вимагають глибокого знання теорії, проектування та технології виготовлення електричних машин.
Електромонтер, який здійснює діяльність у сфері електромеханіки повинен знати призначення і технічні характеристики основних елементів і пристроїв систем електричних машин, а також електрообладнання, кабельні та електроізоляційні вироби, електричні апарати, трансформатори, напівпровідникові прилади, перетворювачі і т.д., щоб у свою чергу виконувати правильну експлуатацію, обслуговування і своєчасний ремонт, а також дотримуватися електробезпека.
У дипломній роботі наведено технічні дані по електричним машинам як загального, так і спеціального призначення, що широко застосовується у сучасному електроприводі. Розглянуто питання технічного обслуговування і техніки безпеки при експлуатації електричних машин.
У дипломній роботі розглядається теорія одного з виду електричних машин - синхронний двигун, його характеристики, пристрій, перехідні і встановилися режими роботи. Теорія електричних машин викладається на базі диференціальних рівнянь. Максимально використовуються сучасні досягнення загальної теорії електричних машин; розвивається класична теорія комплексних рівнянь, векторних діаграм та схем заміщення.
Метою дипломної роботи є вивчення основних організаційних і технічних положень з обслуговування і ремонту електричних двигунів.
У процесі вивчення ставляться такі завдання:
1. Дати загальне уявлення про електричні машини, їх класифікації;
2. Розглянути синхронний двигун і його призначення;
3. Розглянути особливості випробувань синхронних машин;
4. Вивчити технічні умови ремонту та обслуговування електричних машин (синхронного двигуна);
5. Визначити заходи з техніки безпеки при ремонті електричних машин.
При підготовці дипломної роботи використовувалася література наступних авторів Копилов І.П. «Електричні машини», Клокова Б. К. «Довідник по електричним машинам», Москаленко В.В. «Довідник електромонтера» і т.д.

Глава 1. ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯ
ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН
1.1. Основні типи і класифікація електричних машин
Електричні машини - це електромеханічні перетворювачі, в яких здійснюється перетворення електричної енергії в механічну або механічної в електричну. Основна відмінність електричних машин від інших перетворювачів в тому, що вони оборотні, тобто одна і та ж машина може працювати в режимі двигуна, перетворюючи електричну енергію в механічну, і в режимі генератора, перетворюючи механічну енергію в електричну.
По виду створюваного в машинах поля, в якому відбувається перетворення енергії, електричні машини поділяються на індуктивні, ємнісні та індуктивно-ємнісні. Сучасні широко застосовуються в промисловості та інших галузях народного господарства електричні машини - індуктивні. Перетворення енергії в них здійснюється в магнітному полі. Ємнісні електричні машини, хоча і були винайдені задовго до індуктивних, до цих пір не знайшли практичного застосування через складність створення досить потужного електричного поля, в якому відбувається перетворення енергії. Індуктивно-ємнісні машини з'явилися лише в останні роки. Перетворення енергії в них відбувається в електромагнітному полі, і вони об'єднують властивості індуктивних і ємнісних електричних машин. У практиці ці машини ще не застосовуються, тому в даній роботі розглядаються тільки індуктивні електричні машини, які в подальшому будуть називатися просто електричними машинами. [7, с. 6]
Для того щоб електрична машина працювала, у ній має бути створено обертове магнітне поле. Принцип утворення обертового поля у всіх машин один і той же.
Найпростішим електричної машиною є ідеальна узагальнена електрична машина (рис. 1), тобто машина симетрична, ненасичена, що має гладкий повітряний зазор. На статорі і роторі такої машини розташовані по дві обмотки: w s α і w s β на статорі, w r α і w r β на роторі, зсунуті в просторі відносно один одного на електричний кут, рівний 90 °. Якщо до обмоток статора або ротора такої машини підвести струми, зсунуті в часі на електричний кут 90 °, то в повітряному зазорі машини буде обертове кругове поле. При симетричному синусоїдальному напрузі поле буде синусоїдальний, так як ідеальна машина не вносить в зазор просторових гармонік. Усі реальні електричні машини в тій чи іншій мірі відрізняються від ідеальної машини, так як в повітряному зазорі реальної машини не можна отримати синусоїдальна полі.

Рис. 1. Узагальнена електрична машина
Для того щоб МДС, необхідна для створення магнітного поля, не була надмірно велика, статор і ротор електричної машини виконують з феромагнітного матеріалу, магнітна провідність якого в багато разів більше, ніж провідність неферомагнітному середовища (μ ст>> μ 0). При цьому магнітні силові лінії поля замикаються по муздрамтеатру машини і практично не виходять за межі її активних частин. Ділянки муздрамтеатру, у яких потік змінний, для зменшення втрат на вихрові струми і гістерезис виконують шіхтованнимі з тонких листів електротехнічної сталі. Ділянки муздрамтеатру машин, у яких потік постійний (наприклад, полюси і станини машин постійного струму), можуть бути виконані масивними з конструкційної сталі. [7, с. 6]
Неодмінною умовою перетворення енергії є зміна потокозчеплення обмоток в залежності від взаємного положення її частин - статора і ротора. Ця умова може бути виконане при різних варіантах конструктивних форм муздрамтеатру і при різних конструкціях і розташуванні обмоток (рис. 2, а - г). Той чи інший варіант вибирається залежно від роду живильного (або генерується) струму, найбільш зручного способу створення поля чи призначення. Для перетворення енергії в переважній більшості електричних машин використовується обертальний рух.
Електричні машини зазвичай виконуються з одного обертається частиною - циліндричним ротором і нерухомою частиною - статором. Такі машини називаються одновимірними. Вони мають одну ступінь свободи. Майже всі випускаються промисловістю машини - одномірні з циліндричним ротором і зовнішнім нерухомим статором. [7, с. 7]
Електромагнітний момент в електричних машинах прикладена й до ротора, і до статора. Якщо дати можливість обертатися обох частин машини, вони будуть переміщатися в протилежні сторони. У машин, в яких обертаються і ротор, і статор, два ступені свободи. Це двомірні машини. У навігаційних приладах ротором може бути куля, яка обертається щодо двох статорів, розташованих під кутом 90 °. Такі машини мають три ступені свободи. У космічній електромеханіки зустрічаються шестімерние електромеханічні системи, в яких і ротор, і статор мають по три ступені свободи.

Рис. 2. Основні конструктивні виконання електричних машин: а - асинхронна; б - синхронна; в - колекторна; г - індукторних
Знаходять застосування також електричні машини, в яких ротор (або і ротор, і статор) має форму диска. Такі машини називають торцевими.
Електричні машини крім обертального можуть мати і зворотно-поступальний рух (лінійні машини). У таких машинах статор і ротор розімкнуті і магнітне поле відбивається від країв, що призводить до спотворення поля в повітряному зазорі.
Крайової ефект в лінійних електричних машинах погіршує їх енергетичні показники. Низькі енергетичні показники обмежують застосування електричних машин з зворотно-поступальним рухом.
Зі звичайної машини з циліндричним статором і ротором виходять машини з сегментним статором та лінійні (рис. 3). Якщо збільшити діаметр ротора сегментної машини до нескінченності, отримаємо лінійний двигун (рис. 3, б).
Лінійні двигуни постійного і змінного струму знаходять застосування в промисловості для отримання лінійних переміщень.
У генераторному режимі лінійні машини практично не застосовуються.

Рис. 3. Модифікація конструктивного виконання електричних машин: а - машина з сегментним статором; б - лінійний двигун; 1 - статор; 2 - ротор
У більшості типів електричних машин магнітне поле створюється змінними струмами обмоток статора і ротора. Проте існує клас машин, в яких поле створюється постійними струмами обмоток, розташованих тільки на статорі. Перетворення енергії в них відбувається за рахунок зміни магнітного потоку в повітряному зазорі через зміну його провідності при обертанні ротора. Ротор в таких машинах має яскраво виражені зубці, переміщення яких відносно статора викликає зміна магнітного опору на ділянках зазору і потокозчеплення обмотки статора. Такі машини називають параметричними або індукторних. Конструктивні виконання індукторних машин вельми різноманітні. Найбільшого поширення набула конструкція індукторної машини з двома роторами 1 і статора 2 (рис. 4). Якщо ротори зрушені щодо один одного на електричний кут 90 °, загальне магнітне опір машини під час обертання роторів не змінюється і в обмотці збудження 3, що живиться постійним струмом, не наводять змінна складова напруги. Обмотки на роторах відсутні. При роботі машини з обмоток змінного струму 4, розташованих в пазах кожного статора, знімається напруга. Потік збудження замикається по корпусу статора і втулці ротора 5, насадженої на вал.
У залежності від роду споживаного або віддається в мережу струму електричні машини поділяються на машини змінного і постійного струму. Машини змінного струму діляться на синхронні, асинхронні і колекторні.

Рис. 4. Індукторних машина з двома роторами
У синхронних машинах поле збудження створюється обмоткою, розташованої на роторі, яка харчується постійним струмом. Обмотка статора з'єднана з мережею змінного струму. У звичайному виконанні машин обертовий ротор з обмоткою збудження розташовується всередині статора, а статор нерухомий. Звернена конструкція, при якій ротор з обмоткою збудження нерухомий, а обертається статор, у синхронних машинах зустрічається рідко через складність підведення струму до обертається обмотці змінного струму.
Ротор синхронної машини може бути явнополюсним, тобто з явно вираженими полюсами, що мають феромагнітні сердечники з насадженими на них многовіт-ковимі котушками порушення. Ротори синхронних машин, розрахованих на частоту обертання 1500 і 3000 об / хв і вище, зазвичай виконуються неявнополюснимі. При цьому обмотка збудження укладається в профрезеровано в роторі пази. Обмотка змінного струму синхронних машин, як правило, розподілена, тобто розташована рівномірно по окружності внутрішнього діаметра статора в пазах його муздрамтеатру. [7, с. 7]
В асинхронних машинах спеціальна обмотка збудження відсутня, робочий потік створюється реактивної складової струму обмотки статора. Цим пояснюється простота конструкції і обслуговування асинхронних двигунів, тому що відсутні ковзаючі контакти для підведення струму до обертається обмотці збудження і відпадає необхідність у додатковому джерелі постійного струму для порушення машини. Обмотки статорів та роторів асинхронних машин розподілені і розміщені в пазах їх магнітопроводів.
На роторах асинхронних машин розташовується або фазна, тобто має звичайно стільки ж фаз, скільки і обмотка статора, ізольована від корпусу обмотка, або короткозамкнена. Короткозамкнена обмотка ротора складається з розташованих в пазах ротора замкнутих між собою по обох торцях ротора неізольованих стрижнів з провідникового матеріалу. Вона може бути також виконана заливкою пазів алюмінієм. Залежно від типу обмотки ротора розрізняють асинхронні двигуни з фазними роторами або асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором. [7, с. 8]
Нормальне виконання асинхронних машин - з ротором, розташованим у межах статора. Однак для деяких приводів, наприклад приводу транспортера, виявляється вигідніше розташувати обертовий ротор зовні статора. Такі машини називають зверненими або машинами із зовнішнім ротором. Вони виконуються зазвичай з короткозамкненим ротором.
Серед колекторних машин змінного струму отримали поширення в основному однофазні двигуни малої потужності. Вони знаходять застосування в приводах, до яких підвід трифазного або постійного струму утруднений або недоцільний (у електрифікованому інструменті, побутової техніки і т. п.). У машинах середньої і тим більше великої потужності колекторні машини змінного струму в даний час в СРСР не застосовуються. Виняток становлять окремі спеціальні машини, наприклад машини типу двигуна Шраге - Ріхтера.
Більшість машин постійного струму - це колекторні машини. Вони випускаються потужністю від часток вата до кількох тисяч кіловат. Обмотки збудження машин постійного струму розташовуються на головних полюсах, закріплених на станині. Висновки секцій обмотки ротора (якоря) упаяні в пластини колектора. Колектор, що обертається на одному валу з якорем, і нерухомий щітковий апарат служать для перетворення постійного струму мережі у змінний струм якоря (у двигунах) або змінного багатофазного струму якоря в постійний струм мережі (у генераторах постійного струму).
Конструкція машин постійного струму більш складна, вартість вище і експлуатація дорожча, ніж асинхронних, тому двигуни постійного струму застосовуються в приводах, що вимагають широкого і плавного регулювання частоти обертання, або в автономних установках при харчуванні двигунів від акумуляторних батарей. [7, с. 8]
Переважна кількість машин постійного струму виконується з колектором - механічним перетворювачем частоти. Але існує кілька типів і безколекторних машин, наприклад уніполярні генератори (рис. 5), які використовуються для отримання великих струмів (до 100 кА) при низьких напругах. У таких машинах колектор відсутня, але вони можуть працювати тільки при наявності ковзаючого контакту, який складається з щіток 1 і кілець 2. Постійний магнітний потік, створений струмами обмотки збудження 5, замикається по станині 3, масивного ротора 4 і двом зазорам. Постійні струми наводяться в масивному роторі і знімаються щітками. Щоб зменшити електричні втрати в роторі, у ньому роблять пази, в які укладають мідні стрижні 6. Стрижні, приварені до контактних кілець, утворюють на роторі короткозамкнутую обмотку.

Рис. 5. Уніполярна електрична машина
В останні роки набули поширення також безколекторні машини постійного струму з вентильним управлінням, в яких механічний перетворювач частоти замінений перетворювачем частоти на напівпровідникових елементах.
Незважаючи на велику кількість різних типів електричних машин і незалежно від їх конструктивного виконання, роду і числа фаз струму живлення і способів створення магнітних полів перетворення енергії в машинах відбувається тільки при наступній умові: у всіх електричних машинах в сталих режимах поля статора і ротора нерухомі відносно один одного. Поле ротора, яке створюється струмами, що протікають в обмотці ротора, обертається щодо ротора. При цьому механічна частота обертання ротора і частота обертання поля щодо ротора в сумі дорівнюють частоті обертання поля статора, тому частоти струмів в статорі і роторі жорстко пов'язані співвідношенням f 2 = f 1 s, (1)
де f 1, f 2 - частоти струму і напруги статора і ротора; s - відносна частота обертання ротора або ковзання, визначається частотою обертання поля статора n 1 і частотою обертання ротора машини n 2:
s = (n l ± n 2) / n 1 (2)
У синхронних машинах обмотка збудження ротора харчується постійним струмом (f 2 = 0), і, отже, з (1) s = 0, звідки по (2) n = N 1 т. е. ротор синхронної машини обертається синхронно з полем, створеним струмами обмотки статора.
Жорсткий зв'язок частоти струму та частоти обертання визначила сферу застосування синхронних машин. Синхронні генератори є практично єдиними потужними генераторами електричної енергії на електростанціях. Синхронні двигуни з урахуванням труднощів їх пуску застосовуються як приводи промислових установок, які тривалий час працюють при постійній частоті обертання і не потребують частих пусків, наприклад як приводні двигуни повітродувок, компресорів і т. п. [7, с. 9]
В асинхронних машинах струм в обмотці ротора обумовлений ЕРС, наведеної в провідниках обмотки магнітним полем статора.
Наведення ЕРС відбувається тільки при перетині провідниками магнітних силових ліній поля, що можливо лише при нерівності частот обертання ротора і поля статора (n 2 ≠ n 1). Частота струму в роторі дорівнює f 2 = f 1 s, що забезпечує взаємну нерухомість поля струмів ротора і поля статора, а частота обертання ротора при цьому дорівнює n 2 = n 1 (1 - s). При ковзанні s = l ротор нерухомий (f 2 = f 1), перетворення механічної енергії не відбувається і має місце трансформаторний режим роботи машини.
При харчуванні обмотки ротора постійним струмом машина переходить в синхронний режим роботи. При харчуванні ротора змінним струмом асинхронний двигун може обертатися з частотою більшою, ніж частота поля статора. Такі режими використовуються рідко через складність пуску машини: необхідний розгінний двигун або перетворювач частоти. Прикладом двигуна цього типу є двигуни Шраге - Ріхтера, в яких для перетворення частоти струму ротора використовується колектор, з'єднаний з додатковою обмоткою ротора. Регулювання частоти обертання двигуна проводиться зміною додаткової ЕРС, що вводиться в обмотку ротора, шляхом зміни положення щіток на колекторі.
У машинах постійного струму поле збудження створюється постійним струмом, а поле якоря - перемінним. Перетворення постійного струму мережі в багатофазних змінний струм якоря відбувається за допомогою механічного перетворювача - колектора. Частота змінного струму якоря визначається частотою його обертання, і магнітне поле, створюване струмом якоря, нерухомо щодо поля збудження машини. [7, с. 9]
Безколекторні (вентильні) машини постійного струму, як правило, звернені, тобто їх обмотки збудження, що живляться постійним струмом, розташовані на обертовому роторі, а якірні обмотки - на нерухомому статорі. Частота живлення якірних обмоток задається статичним перетворювачем частоти. Умова взаємної нерухомості полів статора і ротора призводить до можливості регулювання частоти обертання вала двигуна зміною частоти живлення його якірних обмоток. З цієї точки зору вентильні машини постійного струму можуть розглядатися як синхронні, обмотки змінного струму яких живляться від перетворювача частоти.
У однофазних колекторних машинах обмотки збудження харчуються змінним струмом і створюють пульсуюче поле. Колектор перетворює однофазний струм харчування в багатофазних змінний струм з частотою, що залежить від частоти обертання ротора, при якій магнітні поля статора і ротора нерухомі відносно один одного. Через утрудненою комутації колекторні машини змінного струму виконуються лише невеликої потужності

Глава 2. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ДВИГУНА І ЙОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
Синхронні машини, як і інші електричні машини, оборотні, тобто вони можуть працювати як в руховому, так і генераторному режимах. Однак електропромисловість випускає синхронні машини, призначені для роботи тільки в генераторному або тільки в руховому режимі, так як особливості роботи машини в тому чи іншому режимі висувають різні вимоги до конструкції машини. [6, с. 431]
Синхронні двигуни частіше працюють у пускових режимах і повинні розвивати більший пусковий момент, ніж генератори. Це накладає певні умови на конструкцію ротора: демпферного (пускову) обмотку синхронних двигунів розраховують на великі струми і більш тривалий режим.
Для збудження синхронних двигунів використовується електромашинні система збудження або тиристорна система збудження. У електромашинних системах порушення якір збудника - генератора постійного струму - з'єднується з валом синхронного двигуна жорстко або в тихохідних машинах - через клиноременную передачу, яка забезпечує збільшення частоти обертання збудника і зниження його маси. Системи збудження синхронних двигунів принципово не відрізняються від систем збудження генераторів.
Рівняння синхронного двигуна відрізняються від рівнянь синхронного генератора лише тим, що в них змінюється знак моменту опору.
Щоб з генераторного режиму перейти в руховий, треба змінити знак моменту опору, прикладеної до валу синхронної машини. Тоді зміниться знак кута θ і напрям активної потужності; машина почне споживати потужність з мережі.
На кутовий характеристиці (рис. 6) область рухового режиму знаходиться в зоні негативних кутів θ. Сталою частиною кутовий характеристики в руховому режимі є область від 0 до - 90 °. Номінальний момент, відповідний θ ном, знаходиться в області 20-30 °. Двигун з неявнополюсним ротором має максимум моменту при θ = - 90 °:
(3)
Максимальний момент залежить від розміру повітряного зазору двигуна. Чим більше зазор, тим менше x d і більше М ем мах. Однак при великому зазорі ростуть габарити машини. Межа статичної стійкості
(4)

Рис. 6 Кутова характеристика синхронної машини
Питома синхронізуючий момент, як і в генераторному режимі, максимальний при θ = 0 і дорівнює нулю при θ = 90 °.
Для явнополюсного двигуна залежність М с, М ем = f (0) має такий же вигляд, як і для генератора, але розташовується в зоні негативних кутів θ. [6, с. 432]
U-образні характеристики синхронних двигунів мають той же вигляд, що і для генераторів. При перезбудженні синхронний двигун по відношенню до неї є ємністю, недозбудження двигун споживає з мережі реактивну потужність, будучи по відношенню до мережі індуктивністю. При недозбудження реакція якоря в синхронному двигуні - подмагнічівающая, при перезбудженні - розмагнічує. Важливе значення для дослідження процесів перетворення енергії в синхронних двигунах мають робочі характеристики (рис. 7).

Рис. 7. Робочі характеристики синхронного двигуна
Із зростанням навантаження на валу двигуна збільшується момент і струм в якорі, спочатку по лінійному закону, а потім через зміну параметрів - за нелінійному закону. Якщо не змінюється I f, cos φ може падати, рости або мати максимум. Це залежить від значення I f і може бути простежено за U-подібним характеристикам: при збільшенні Р 2 - перехід з одного U-образної характеристики на іншу cos φ змінюється, так як з-за внутрішнього падіння напруги крива cos φ = 1 зміщується в область великих навантажень. При зміні I f можна отримати постійне значення cos φ при різних Р 2 (рис. 8). Крива 1 на рис. 8 відповідає роботі синхронного двигуна з постійним струмом порушення в зоні недозбудження на U-образних характеристиках, крива 2 - роботі синхронного двигуна з перепорушенням; крива 3 можлива при регулюванні струму збудження.

Рис. 8. Залежності cos φ синхронного двигуна від навантаження
Залежність ККД від навантаження така ж, як і для всіх електричних машин.
Характерною відмінністю синхронних двигунів є сталість частоти обертання при зміні навантаження. Синхронні двигуни мають гранично жорсткі механічні характеристики. [6, с. 432]
Одним з основних недоліків синхронних двигунів є погані пускові властивості, які обмежують їх застосування. Пуск синхронних двигунів може бути частотним, за допомогою розгінного двигуна або синхронні двигуни можуть включатися на повне напруга мережі (асинхронний пуск). Найбільш поширеним є асинхронний пуск. Внаслідок наявності короткозамкнених контурів на роторі (демпферного обмотки, масивних полюсних наконечників) ротор розганяється до частоти обертання, близької до синхронної. Обмотка збудження при асинхронному пуску закорачивается на активний опір. Після підходу ротора до частоти обертання, близької до синхронної (s ≈ 0,05), обмотка збудження підключається до збудника і здійснюється груба синхронізація машини.
Застосовується також пуск з наглухо приєднаним збудником. У цьому випадку при частоті обертання, рівній (0,5 год 0,7) n ном, в обмотці збудження синхронного двигуна починає протікати постійний струм і машина втягується в синхронізм. Пуск двигуна з наглухо приєднаним збудником супроводжується великими кидками струмів і може здійснюватися, якщо навантаження не перевищує (0,4-0,5) М ном. Однак схема пуску з наглухо приєднаним збудником більш проста і знаходить все більше застосування.
При важких умовах пуску потужних синхронних двигунів застосовується реакторний або автотрансформаторного пуск за схемами, розглянутим для асинхронних двигунів.
При пуску синхронного двигуна за допомогою розгінного двигуна синхронний двигун доводиться до майже синхронної частоти обертання. Як розгінного двигуна може використовуватися асинхронний двигун, що має більшу, ніж синхронний, синхронну частоту обертання або двигун постійного струму, якщо є мережа постійного струму. Пуск з допомогою розгінного двигуна застосовується рідко, тому що розгінний двигун використовується тільки при пуску. [6, с. 432]
При частотному пуску обмотка статора синхронного двигуна підключається до перетворювача частоти, який змінює частоту від декількох герців до номінальної частоти. При частотному пуску синхронний двигун входить в синхронізм при малих частотах. Частотний пуск зручно використовувати, якщо перетворювач частоти можна застосовувати для пуску декількох двигунів.
Порівнюючи синхронні двигуни з асинхронними, слід зазначити основну перевагу синхронних двигунів - можливість працювати з cos φ = 1, а при перезбудженні - і з випереджаючим cos φ
Максимальний момент синхронного двигуна пропорційний U, а асинхронного - U 2. Тому синхронні двигуни менш чутливі до зміни напруги мережі і мають велику перевантажувальну здатність. Регулювання потоку порушення шляхом зміни струму збудження забезпечує регулювання реактивної потужності при падінні напруги та зменшення частоти мережі.
Недоліком синхронних двигунів є їх більш складна конструкція, необхідність у джерелі постійного струму і гірші порівняно з асинхронними пускові властивості.
При потужності двигунів від декількох кіловат до 100 кВт виявляється ще один недолік синхронних двигунів - схильність до хитання. При певному співвідношенні параметрів синхронних двигунів ротор погойдується близько синхронної частоти обертання.
Синхронні двигуни за умови легких пусків доцільно застосовувати при потужності понад 200 кВт. Області застосування синхронних двигунів безперервно розширюються, і їх потужності зростають до 50 МВт.
Синхронні двигуни потужністю до 1-2 кВт виконуються з явнополюсним ротором без обмотки збудження. За рахунок відмінності провідності по поздовжній і поперечній осях машини в таких машинах виникає реактивний момент, а асинхронний пуск забезпечується демпферного обмоткою. [6, с. 433]
На рис. 9 показані дві найбільш поширені конструкції роторів синхронних реактивних двигунів. Чотирьохполюсних конструкція ротора (рис. 9, а) має сталевий шіхтованний явнополюсний магнітопровід 1 і демпферного обмотку 2. Двополюсний шіхтованний ротор, залитий алюмінієм, даний на рис. 9, б. Сердечник ротора 3 заливається алюмінієм 4, який скріплює сердечник і утворює демпферного обмотку.

Рис. 9. Конструкції роторів синхронних реактивних двигунів
Реактивні двигуни мають низькі cos φ і ККД (η = 0,3 ч0, 4), їх вага більша, ніж у звичайних трифазних асинхронних двигунів.
Замість електромагнітного збудження можна застосовувати постійні магніти. Серії двигунів з постійними магнітами випускаються на потужності від десятків ватів до кількох кіловат. Вони мають кращі енергетичні показники в порівнянні з реактивними.
Для забезпечення пускового моменту двигуни з постійними магнітами мають пускову обмотку у вигляді білячої клітини, залитої алюмінієм. Ротор з магнітотвердих матеріалу виготовляється шляхом лиття із спеціальних сплавів. Цей процес трудомісткий, тому ротор має

Глава 3. ОСОБЛИВОСТІ ВИПРОБУВАНЬ СИНХРОННИХ ДВИГУНІВ
3.1. Випробування на стенді заводу-виготовлювача і на місці встановлення
На стенді заводу-виготовлювача виробляють приймально-здавальні випробування кожної машини та приймальні головних (досвідчених) машин.
За чинними стандартами (ГОСТ 183-74, ГОСТ 533-85, ГОСТ 5616-81, ГОСТ 609-84) приймально-здавальні випробування кожної машини включають: вимірювання опору ізоляції обмоток відносно корпусу та між обмотками, ізоляції закладених температурних перетворювачів, обмоток при постійному струмі в практично холодному стані, термометрів опору при постійному струмі в практично холодному стані; випробування ізоляції обмоток відносно корпусу та між обмотками на електричну міцність; визначення характеристики усталеного замикання (для гідрогенераторів на місці установки), холостого ходу (для гідрогенераторів на місці установки); випробування при підвищеній частоті обертання (для турбогенераторів); вимірювання опору ізоляції підшипників, температури масла в підшипниках (для гідрогенераторів на місці установки); перевірку стану ущільнень вала в зборі та визначення витоку повітря при надмірному тиску не менше номінального тиску водню (для машин з водневим охолодженням). [7, с. 209]
У приймальні випробування головних (дослідних) зразків (для гідрогенераторів на місці установки) додатково включають: випробування на короткочасне перевантаження по струму; визначення ККД; випробування на нагрівання; визначення коефіцієнта спотворення синусоидальности кривої напруги, індуктивних опорів і постійних часу обмоток; випробування при ударному струмі короткого замикання, на нагрів; визначення вібрацій, номінального струму збудження і регулювальної характеристики; вимірювання рівня шуму; перевірку роботи газо-масляної системи водневого охолодження та визначення витоку водню (для машин з водневим охолодженням); перевірку системи рідинного охолодження (для машин з рідинним охолодженням ).
Відповідно до діючих стандартів виконання частини приймальних випробувань можливо на місці встановлення машин.
Вимірювання опору ізоляції обмотки статора відносно корпусу машини і між обмотками виробляють за допомогою мегаомметра не менше ніж на 1000 В в практично холодному стані, при якому за температуру обмотки приймають температуру навколишнього середовища.
При вимірі опору ізоляції обмоток генераторів з безпосереднім водяним охолодженням висновок екрану мегаомметра з'єднують з водяним колектором, від якого від'єднують зовнішню водяну систему. Опір ізоляції визначають по черзі для кожної гілки обмотки статора, при цьому інші гілки з'єднують з корпусом машини. При визначенні абсолютного значення опору ізоляції вимірювання проводять не менш ніж через 60 с після прикладання напруги до ізоляції. Після вимірювання опору ізоляцію окремих частин обмотки розряджають на корпус генератора.
Вимірювання опору обмоток при постійному струмі проводять в практично холодному стані до початку сушіння генератора методом вольтметра і амперметра, при цьому використовують магнітоелектричні прилади класу точності не нижче 0,5. Відліки за приладами проводять одночасно при сталих значеннях визначених величин. Опору обмоток знаходять як середнє значення за даними не менше трьох вимірювань, які проводять при різних значеннях струму. Точність вимірювань в більшій мірі залежить від якості контактів в місцях приєднання вимірювальних приладів, при цьому приєднання вольтметра рекомендується робити окремо від струмових ланцюгів.
Вимірювання опорів термометрів опору при постійному струмі проводять при температурі навколишнього середовища методом вольтметра і амперметра з похибкою вимірювання опору не вище 0,5%. Вимірювання рекомендується проводити безпосередньо на складанні висновків.
Випробування (напругою частотою 50 Гц) ізоляції обмотки статора на електричну міцність виробляють випробувальним напругою, кВ,
U ІСП = 2U Ф + 1, (5)
де U Ф - номінальна фазна напруга.
Випробування проводять для кожної з фаз по відношенню до корпусу і двом іншим заземленим фаз. Для генераторів з водяним охолодженням обмотки статора випробування ізоляції виконують при циркуляції дистиляту. Для випробування рекомендується застосовувати випробувальні трансформатори, потужність яких не менше 1 кВ • А на 1 кВ напруги.
Випробувальна напруга вимірюють на стороні вищої напруги випробувального трансформатора через вимірювальний трансформатор напруги. Для машин з номінальною напругою 13,8 кВ і вище на стороні вищої напруги випробувального трансформатора рекомендується включати захисний розрядник, який налаштовується на напругу, рівну 110% випробувального.
Відповідно до ГОСТ 11828-75 випробування рекомендується починати з напруги не вище 1 / 3 випробувального, при цьому час, протягом якого проводиться підйом напруги від половинного значення до повного, повинно бути не менше 10 с.
Випробування випрямленою напругою ізоляції кожної фази обмотки статора по відношенню до корпусу і двом іншим заземленим фазам в машинах з непрямим охолодженням виробляють напругою, рівним 1,6 випробувального напруги частотою 50 Гц. [7, с. 212]
Випробувальна напруга в цих випробуваннях згідно з ГОСТ 11828-75 витримують протягом 1 хв, підйом напруги виробляють не менше ніж трьома ступенями, починаючи з половинного випробувальної напруги. На кожній із ступенів вимірюють струм витоку при сталих показаннях приладів. Після випробування вимірюють опору ізоляції мегаомметром.
Випробування междувітковой ізоляції катушечной обмотки статора проводять напругою, рівним 150% номінального, протягом 5 хв, стрижневою обмотки - протягом 1 хв.
Характеристика холостого ходу є залежність напруги обмотки статора від струму збудження при номінальній частоті обертання. Рекомендується проводити вимірювання напруги приладами класом точності не нижче 0,5, при цьому можуть бути використані експлуатаційні трансформатори напруги. Вимірювання струму збудження можна проводити також приладами класу точності 0,5 з застосуванням шунтів класу 0,1 або 0,2. Під час визначення характеристики контролюють частоту обертання гідрогенератора.
Попередньо напруга машини збільшують до 130% номінального. Характеристику знімають при плавному зменшенні струму збудження до нуля. При струмі збудження, що дорівнює нулю, визначають залишкову напругу.
У генераторів, що працюють в блоці з трансформатором, знімається також характеристика холостого ходу блоку.
Одночасно із зняттям характеристики холостого ходу визначається симетрія напруги, яка знаходиться по відношенню різниці найбільшого і найменшого виміряних лінійних напруг до середнього його значенню.
Коефіцієнт спотворення синусоидальности кривої напруги знаходять по амплітудам окремих гармонійних складових кривої напруги, певним при номінальній напрузі при холостому ході генератора. Амплітуди гармонійних складових вимірюють, як правило, за допомогою аналізатора гармонійних складових. При відомих амплітудах коефіцієнт спотворення знаходять за формулою
(6)
де А 1, А i - амплітуди першої та i-й гармонійних.
Характеристика усталеного короткого замикання представляє собою залежність струму в обмотці статора від струму збудження генератора при трифазному короткому замиканні. При знятті характеристики вимірюють струми в кожній фазі обмотки статора і струм збудження. Зняття характеристики справляють при плавному підйомі струму статора до номінального значення. Для генераторів, що працюють в блоці з трансформатором, характеристику короткого замикання знімають для замкнутого накоротко трансформатора. [7, с. 212]
При приймально-здавальних випробуваннях, як правило, визначають лише основні параметри: ставлення короткого замикання (ОКЗ), реактивність Потьє, синхронне індуктивний опір, сверхпереходние індуктивні опору і, перехідний індуктивний опір індуктивний опір зворотного прямування фаз, постійну часу при розімкнутому Tj0 і замкнутою накоротко обмотках статора.
За нормами МЕК машина вважається такою, що витримала випробування на раптове коротке замикання, якщо вона може бути включена в мережу одразу ж після випробування або після незначного ремонту обмотки статора. Перед включенням в мережу обмотка статора повинна бути випробувана на електричну міцність напругою, рівним 80% випробувального напруги, передбаченого для нової машини. Незначним вважається ремонт кріплення обмотки або зовнішніх шарів ізоляції, не пов'язаний із заміною стержнів.
На місці установки все турбо-, гідрогенератори і великі синхронні машини піддаються приймально-здавальних випробувань, які включають крім приймально-здавальних випробувань на стенді заводу-виготовлювача додатково випробування на нагрів; вимір вібрацій підшипників; перевірку роботи газомасляной системи водневого охолодження та визначення витоку водню ( для машин з водневим охолодженням); перевірку роботи системи рідинного охолодження (для машин з рідинним охолодженням). [7, с. 213]
На місці установки проводять також випробування гідрогенераторів і інших синхронних машин великого габариту, випробування яких на стенді заводу-виробника або не представляються можливими, або вимагають великих витрат на їх проведення.
Випробування на нагрівання. У гідрогенераторах вимірювання температури обмотки статора та активної сталі проводять за допомогою термометрів опору. Температуру обмотки визначають за показаннями термометра опору, закладеного між стрижнями (сторонами котушок) обмотки статора. Температуру активної сталі визначають за показниками термометрів опору, закладених на дно паза. Відповідно до вимог ГОСТ 5616-81Е для вимірювання температури обмотки в гідрогенераторах потужністю понад 10 MB А має встановлюватися 12 термометрів опору при одній або двох паралельних гілках обмотки і по два термометра на кожну паралельну гілку при числі гілок більше двох. Для вимірювання температури сердечника статора має встановлюватись не менше шести термометрів на гідрогенератор. Для генераторів з водяним охолодженням обмотки статора повинні встановлюватися термометри (або інші температурні індикатори) в кінці кожної паралельної ланцюга системи охолодження.
Для вимірювання температури повітря на виході з кожної секції повітроохолоджувача встановлюють по одному термометру, а в зоні гарячого повітря - два термометра на генератор.
Відповідно до ГОСТ 5616-8IE в гідрогенераторах за допомогою термометрів також вимірюють температуру сегментів підп'ятників і підшипників (встановлюють по два термометра на кожен сегмент) і температуру масла у ванні підп'ятника і кожного підшипника (за даними свідчень двох термометрів).
Визначення температури обмотки збудження виробляють за даними вимірювання опору обмотки в нагрітому і холодному станах. Якщо r r, RХ - опору обмоток в нагрітому і холодному станах, а - Температура обмотки в практично холодному стані, то перевищення температури обмотки збудження
(7)
Визначення температури активних і конструктивних елементів гідрогенераторів виробляють як методом безпосереднього навантаження, так і за даними випробувань в непрямих режимах.
При випробуванні методом безпосереднього навантаження визначення перевищень температури обмоток і сталі проводять при трьох-чотирьох різних навантаженнях (від 0,6 номінальної і вище). За даними випробувань будують залежності перевищення температур від квадрата струму статора, а з їх допомогою уточнюють (або визначають) перевищення температур при номінальній потужності. [7, с. 214]
Перевищення температури обмотки статора за даними вимірювань перевищення температури обмотки в непрямих режимах визначають у вигляді
(8)
де - Перевищення температури в режимі короткого замикання (зумовлено основними і додатковими втратами в обмотці, а також механічними втратами); - Перевищення температури в режимі холостого ходу (зумовлено втратами у сталі і механічними) - Перевищення температури в режимі холостого ходу без збудження.
Визначення номінального струму збудження. Номінальний струм збудження визначають методом безпосереднього навантаження або методом графічного побудови. В останньому випадку номінальний струм порушення знаходять за характеристиками холостого ходу, короткого замикання і реактивності Потьє х р (рис. 10). З характеристики холостого ходу з урахуванням х р знаходять струм І у, з характеристики короткого замикання - складову струму збудження І до, із і по цих величин - номінальний струм збудження І в, ном
Визначення ККД гідрогенератора. Для експериментального визначення ККД гідрогенератора використовують метод окремих втрат, який передбачає два способи вимірювання втрат - калориметричний і самогальмування. Кращим є метод самогальмування. [7, с. 214]
Калориметричних способом визначають втрати механічні, в сталі, а також додаткові. З цією метою послідовно проводять досліди холостого ходу без збудження, холостого ходу з порушенням до номінального напруги та усталеного симетричного короткого замикання з номінальним струмом в обмотці статора. Втрати в кожному досвіді визначають за кількістю тепла, що відводиться охолоджуючої середовищем (або охолоджувальними середовищами, якщо різні частини машини охолоджуються різними охолоджуючими середовищами), при сталому тепловому стані машини за формулою
(9)
де Vc - об'ємна витрата охолоджуючої середовища, м 3 / с; Сv - об'ємна теплоємність охолоджуючої середовища, кДж / м 3; - Температура охолоджуючої середовища на вході в машину і вихід з неї.
Для визначення втрат випробуваний гідрогенератор приводиться в обертання з номінальною частотою обертання в режимі незавантаженого двигуна від іншого гідрогенератора.

Рис. 10. До визначення номінального струму збудження
Для визначення втрат способом самогальмування частота обертання випробуваного гідрогенератора доводиться до значення, кілька перевищує номінальне, після чого джерело енергії відключається. При цьому проводять три досвіду: Самогальмування без порушення; при холостому ходу і номінальній напрузі; в режимі симетричного короткого замикання на виводах машини і номінальному струмі в обмотці статора.
З досвіду самогальмування при осушеній порожнини турбіни визначають механічні втрати всього агрегату. Сумарні механічні втрати в генераторі знаходять шляхом вирахування втрат на тертя обертових частин турбіни об повітря, які розраховують за емпіричними формулами. Втрати в подпятнике і підшипниках або приймають рівними розрахунковим, або вимірюють калориметричних способом.
Відповідно до вимог ГОСТ 10169-77 кожен досвід проводиться не менше 3 разів. У всіх дослідах визначається час, протягом якого частота обертання машини зміниться від 1,1 до 0,9 номінальної. Відліки за приладами, що вимірює електричні величини, виробляються в момент проходження випробуваної машиною синхронної швидкості.
Для синхронних машин за вимогами діючих стандартів вимірюється вібрація підшипників машин. Вимірювання вібрації (вібропереміщення або ефективного значення вібраційної швидкості) роблять на верхніх кришках підшипників у вертикальному напрямку і у роз'єму в поперечному і осьовому напрямках,
Для турбогенераторів ефективне значення вібраційної швидкості не повинно перевищувати 4,5 мм / с у всіх режимах роботи.
У гідрогенераторах вібрацію вимірюють в горизонтальній площині хрестовин. Відповідно до ГОСТ 5616-81Е до частоти обертання 100 об / хв допустима вібрація складає 180 мкм, понад 100 до 187,5 об / хв - 150 мкм, до 375 об / хв - 100 мкм, до 750 об / хв - 70 мкм.
Вібрація контактних кілець в турбогенераторах не повинна бути більше 200 мкм. Для машин з водневим охолодженням виробляють визначення витоку водню. Випробування проводять на опресовані машинах і машинах, випробуваних на газощільність в нерухомому стані після зборки на місці випробування. Визначення витоку повинно виконуватися при робочому тиску газу усередині машини і при обертанні з номінальною частотою обертання на холостому ходу без збудження.
Вимірювання опору ізоляції підшипників проводять при температурі навколишнього середовища мегаомметром на напругу не менше 1000 В. [7, с. 214]. Вимірювання електричної напруги між кінцями валу здійснюють на працюючій машині за допомогою вольтметра з малим внутрішнім опором, при цьому прилад приєднують безпосередньо до кінців валу.

3.2. Ремонт синхронних двигунів
Відповідно до Правил технічної експлуатації в системі планово-попереджувальних ремонтів електрообладнання передбачено два види ремонтів: поточний і капітальний.
Поточний ремонт проводиться з періодичністю, встановленою з урахуванням місцевих умов, для всіх електродвигунів, що знаходяться в експлуатації, в тому числі в холодному або гарячому резерві (докладне роз'яснення див. розділ 4). Поточний ремонт є основним видом профілактичного ремонту, що підтримує на заданому рівні безвідмовність і довговічність електродвигунів. Цей ремонт проводять без демонтажу двигуна і без повної його розбирання.
Капітальний ремонт. Періодичність капітальних ремонтів електродвигунів Правилами технічної експлуатації не встановлюється. Вона визначається особою, відповідальною за електрогосподарство підприємства на підставі оцінок загальної тривалості роботи електродвигунів і місцевих умов їх експлуатації. Капітальний ремонт, як правило, проводять в умовах спеціалізованого електроремонтного цеху (Ерц) або спеціалізованого ремонтного підприємства (УРП). В обсяг робіт при капітальному ремонті входять роботи, передбачені поточним ремонтом, а також роботи.
Розбирання електродвигуна проводиться в порядку, обумовленому особливостями конструкції електродвигунів. Послідовність розбирання електродвигунів малої і середньої потужності, що мають підшипникові щити з підшипниками кочення і ковзання. [6, с. 500]
Збірка електродвигунів після ремонту. Підшипники кочення напресовують на вал ротора. Кулькові підшипники встановлюють цілком. У роликових підшипників на вал насаджують внутрішнє кільце з тілами кочення. Зовнішнє кільце встановлюють окремо в підшипниковий щит. Зовнішнє кільце встановлюють в посадкове гніздо підшипникового щита з рухомою посадкою (ковзної або руху). Перед складанням посадочні поверхні протирають і змащують. Внутрішні кришки підшипників встановлюють на вал до посадки підшипників. Підшипники невеликих розмірів насаджують на вал в холодному стані. Для посадки використовують монтажну трубу, яка транслює ударні зусилля запресовування тільки на внутрішнє кільце підшипника. Для кращого центрування ударного посилення трубу постачають мідним кільцем і сферичним оголовком. Внутрішнє кільце підшипника має щільно прилягати до заплечніку валу. Зовнішнє кільце має легко обертатися вручну. Нероз'ємні вкладиші підшипників ковзання запресовуються в посадочні гнізда підшипникових щитів і фіксуються стопорним гвинтом.
Слід зауважити, що у підшипників типу 180000 (закритих), що застосовуються в електродвигунах серії 4А, консерваційного мастила видаляють обтиральним матеріалом, змоченим в ацетоні. Встановити на вал внутрішню кришку підшипника, змастити посадочне місце на валу машинним або дизельним маслом і молотком з наставкой напрессовать підшипник на вал ротора. Перед напресування підшипник нагріти, заповнити порожнину підшипника мастилом і закласти залишилася мастило в камери підшипників. Порожнини підшипників електродвигунів серії 4А з висотами обертання 112-280 мм заповнюють мастилом ЛДС-2, серії 4А з висотами обертання 56-100 мм - мастилом ЦИАТИМ-221, а решту електродвигунів - мастилом 1-13. [6, с. 500]
Усунути дефект при зібраному електродвигуні та знятої кришці щіткового пристрою, для чого провести наступні операції і включити електродвигун в мережу. З боку, протилежного щітковому пристрою, докласти по черзі до кожного контактного кільцю ізольовану планку із закріпленою на ній шліфувальною шкуркою й шліфувати поверхню кілець до зникнення слідів плям і дрібних подряпин і отримання чистоти не нижче 8-го класу. Прошліфувати поверхню контактних кілець на токарному верстаті за допомогою суппортно-шліфувального пристосування або дерев'яної колодки, під яку покладена шліфувальна шкурка. Биття проточенной і прошліфовані кілець у радіальному напрямку не повинно перевищувати 0,06 мм, а в осьовому - 0,1 мм. Зняти пошкоджену ізоляцію з контактною шпильки ножем. Обмотати шпильку кабельної або телефонної папером до одержання розмірів шпильки з ізоляцією електродвигуна 6-го габариту по ширині 12 і товщині 4 мм, а 7-го і 8-го габаритів - по ширині 16 і товщині 6 мм. При намотуванні на шпильку перший і останній шари кабельної або телефонного паперу змастити клеєм БФ-2. Поверхня ізоляції шпильки покрити ізоляційним лаком БТ-99 і просушити на повітрі протягом 3 годин.

Глава 4. ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ І РЕМОНТ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН
4.1. Обсяг робіт по технічному обслуговуванню і ремонту
Найважливішою умовою правильної експлуатації електричних машин є своєчасне проведення планово-попереджувальних ремонтів та періодичних профілактичних випробувань.
Поряд з повсякденним доглядом і оглядом електричних машин у відповідності з системою планово-попереджувальних ремонтів через певні проміжки часу проводять планові профілактичні огляди, перевірки (випробування) і різні види ремонту. За допомогою системи планово-попереджувальних ремонтів електричні машини підтримують у стані, що забезпечує їх нормальні технічні параметри, частково запобігають випадки відмов, покращують технічні параметри машин при планових ремонтах в результаті модернізації. В даний час відповідно до ГОСТ 18322-78 використовують два види ремонту - поточний і капітальний, хоча для окремих видів електрообладнання передбачається і середній ремонт. [7, с. 129]
Період між двома плановими капітальними ремонтами називається ремонтним циклом. Для нововведених в експлуатацію електричних машин ремонтний цикл - це напрацювання від введення в експлуатацію до першого планового капітального ремонту.
Існують три форми організації ремонтів - централізована, децентралізована, змішана. При централізованій формі ремонт, випробування і налагодження електричних машин здійснюється спеціалізованими ремонтно-налагоджувальними організаціями. Ця форма є найбільш прогресивною, тому що забезпечує мінімальну вартість ремонту при більш високій якості.
При децентралізованій формі ремонт, випробування і налагодження виробляються ремонтними службами виробничих підрозділів підприємств, при змішаній частина робіт виконується централізовано, частина - децентралізовано, причому ступінь централізації залежить від характеру підприємства, типу і потужності електрообладнання.
Зі збільшенням кількості спеціалізованих ремонтних підприємств і їх потужності поліпшується якість ремонтних робіт, зменшуються їх собівартість і терміни ремонту, що робить централізований ремонт все більш вигідним як для окремих промислових підприємств, так і для народного господарства країни в цілому. Удосконалення централізованого ремонту передбачає створення централізованого обмінного фонду електричних машин і розширення їх номенклатури, поширення сфери послуг ремонтних підприємств на виробництво поточних ремонтів і профілактичного обслуговування.
Тривалість ремонтного циклу визначається умовами експлуатації, вимог до показників надійності, ремонтопридатністю, правилами технічної експлуатації, інструкціями заводу-виготовлювача. Зазвичай ремонтний цикл обчислюється в календарному часу виходячи з 8-годинного робочого дня при 41-годинному робочому тижні. Реальна змінність роботи обладнання і сезонність його роботи враховуються відповідними коефіцієнтами.
При визначенні тривалості ремонтного циклу виходять з графіка розподілу відмов електричних машин у функції часу експлуатацію. На ньому можна виділити три області: область І - післяремонтне приробітку, коли ймовірність відмов підвищена за рахунок можливого застосування при ремонті неякісних вузлів, деталей та матеріалів, недотримання технології ремонту і т. д.; область ІІ - нормальний етап роботи електричних машин з практично незмінним числом відмов у часі; область ІІІ - старіння окремих вузлів електричної машини, що характеризується зростанням кількості відмов. [7, с. 129]
Тривалість ремонтного циклу не повинна перевищувати тривалості нормального етапу роботи II. При плануванні структури ремонтного циклу (види і послідовність чергування планових ремонтів) виходять з того, що в електричній машині поряд з швидкозношуваних деталей (щітки, підшипники кочення, контактні кільця), відновлення яких проводиться їх незначним ремонтом або заміною на нові, є вузли з великим строком напрацювання (обмотки, механічні деталі, колектори), ремонт яких досить трудомісткий і займає багато часу, тому протягом напрацювання між капітальними ремонтами електричні машини повинні пройти декілька поточних ремонтів.
Поточні ремонти, як правило, не порушують ритму виробництва, у той час як капітальний ремонт при відсутності резерву пов'язаний з припиненням виробництва (технологічного процесу). Тому міжремонтний період для електричних машин слід прирівнювати до межремонтному періоду основного технологічного обладнання, якщо останній виявляється меншим.
Для електричних машин масового застосування, не віднесених до основного обладнання і мають достатній резерв, можна перейти від системи планово-попереджувального ремонту до послеотказовой системі ремонту. Доцільність такого переходу повинна підтверджуватися техніко-економічним аналізом.
Тривалість Т ремонтного циклу, а також тривалість міжремонтного періоду t визначають, виходячи з нормальних умов експлуатації при двозмінній роботі за даними, наведеними в табл. 1 табл, t табл). Для колекторних машин постійного і змінного струму наведені в табл. тривалості ремонтного циклу і міжремонтного періоду зменшують шляхом введення коефіцієнта β к = 0,75.

Таблиця 1
Умови роботи
електричних машин
Коефіцієнт попиту Кс
Т табл,
років
t табл,
міс
Сухі приміщення
Гарячі гальванічні, хімічні цехи
Забруднені ділянки - деревообробних
вающие, сухого шліфування та ін
Тривалі цикли безперервної роботи з високим ступенем завантаження -
приводи насосів, вентиляторів, компресорів, кондиціонерів та ін
0,25
0,45
0,25
0,75
12
4
6
9
12
6
8
9
Величини Т і t залежать також від змінності роботи електричних машин, коефіцієнта використання, характеру роботи (пересувні або стаціонарні установки, основне чи допоміжне обладнання). [7, с. 130]
Система планово-попереджувального ремонту передбачає технічне обслуговування, поточний та капітальний ремонти, профілактичні та післяремонтного випробування. У зв'язку з великою різноманітністю знаходяться в експлуатації електричних машин неможливо дати повний перелік робіт по кожному із складових цієї системи (крім випробувань), тому обмежимося типовими обсягами робіт. Перед ремонтом проводяться випробування електричних машин для виявлення та подальшого усунення дефектів.
Типовим обсягом робіт з технічного обслуговування включає: щоденний нагляд за виконанням правил експлуатації та інструкцій заводу-виробника (контроль навантаження, температури окремих вузлів електричної машини, температури охолоджуючої середовища при замкнутій системі охолодження, наявності мастила в підшипниках, відсутності ненормальних шумів і вібрацій, надмірного іскріння на колекторі і контактних кільцях і ін); щоденний контроль за справністю заземлення; контроль за дотриманням правил техніки безпеки працюючими на електрообладнанні; відключення електричних машин в аварійних ситуаціях; дрібний ремонт, здійснюваний під час перерв у роботі основного технологічного обладнання і не вимагає спеціальної зупинки електричних машин (підтяжка контактів і кріплень, заміна щіток, регулювання траверс, подрегуліровка пускорегулювальної апаратури та системи захисту, чищення доступних частин машини і т. д.); участь у приймально-здавальних випробуваннях після монтажу, ремонту і налагодження електричних машин і систем їх захисту і управління; планові огляди експлуатованих машин за затвердженим головним енергетиком графіком із заповненням карти огляду.
Типовим обсягом робіт при поточному ремонті включає: виробництво операцій технічного обслуговування; відключення від електромережі та від'єднання від приводного механізму (двигуна); очищення зовнішніх поверхонь від забруднень; розбирання електричної машини в потрібному для ремонту обсязі; перевірку стану підшипників, промивання їх, заміну підшипників кочення, якщо зазори в них перевищують допустимі, перевірку і ремонт системи примусової мастила, заміну мастила; перевірку, очищення і ремонт кріплення вентилятора, перевірку і ремонт системи примусової вентиляції; огляд, очищення і продування стисненим повітрям обмоток, колектора, вентиляційних каналів; перевірку стану і надійності кріплення лобових частин обмоток, усунення виявлених дефектів; усунення місцевих ушкоджень ізоляції обмоток, сушку обмоток, покриття лобових частин обмоток покривним лаком; перевірку і підтяжку кріпильних з'єднань та контактів із заміною дефектних кріпильних деталей; перевірку і регулювання щіткотримачів, траверс, короткозамикающіх пристроїв, механізму підйому щіток; зачистку і шліфування колектора і контактних кілець, продоражіваніе колектора; перевірку стану і правильності позначень вивідних кінців обмоток та клемних колодок з необхідним ремонтом; заміну фланцевих прокладок і ущільнень; приєднання машини до мережі і перевірку її роботи на холостому ходу і під навантаженням ; усунення пошкоджень забарвлення; проведення приймально-здавальних випробувань і оформлення здачі машини в експлуатацію. [7, с. 131]
Типовим обсягом робіт при капітальному ремонті включає: виробництво операцій поточного ремонту; перевірку осьового розбігу ротора і радіальних зазорів підшипників ковзання з подальшою перезаливання вкладишів; заміну підшипників кочення; повне розбирання машини з чищенням і промиванням всіх механічних деталей; заміну дефектних обмоток (включаючи ремонт корот- козамкнутих обмоток) *, очищення і продування зберігаються обмоток; просочення і сушку обмоток, покриття лобових частин обмоток покривними лаками і емалями; ремонт колекторів, контактних кілець і щіткових вузлів (аж до їх заміни на нові), ремонт муздрамтеатру статора і ротора, включаючи часткову заміну аркушів; відновлення пресування магнітопроводів; ремонт підшипникових щитів, корпусу, відновлення розмірів посадочних місць; ремонт валу; ремонт або заміну вентилятора; заміну несправних пазових клинів, різних ізоляційних деталей; збірку і забарвлення машини, проведення приймально-здавальних випробувань і оформлення здачі машини в експлуатацію.
* Обмотки з прямокутного проводу ремонтуються з використанням старого проводу. Круглий провід повторно, як правило, не використовується.
Перед установкою двигуна на робочу машину необхідно виконати такі підготовчі роботи:
Очистити корпус двигуна від пилу. Ганчіркою, змоченою в гасі або бензині, зняти антикорозійну мастило з вільного кінця валу. Перевірити кріпильні деталі двигуна. Переконатися у вільному обертання ротора в обидві сторони. Перевірити наявність мастила в підшипникових вузлах. Виміряти опір ізоляції між фазами і корпусом мегомметром на напругу 500В. Якщо опір ізоляції виявиться менше 0,5 МОм, обмотку двигуна необхідно підсушити.
Сушити обмотку можна струмовим способом (з розбиранням двигуна або без неї), у сушильній шафі або лампами розжарювання. Під час сушіння температура обмоток не повинна перевищувати 100 градусів за Цельсієм. У процесі сушіння струмовим чином необхідно контролювати температуру обмотки.
Виміряти температуру обмотки двигуна в будь-якій частині можна термопарою або термометром, кулька якого обгортають алюмінієвою фольгою, а зовнішню частину покривають теплоізоляцією (повстю, ватою і т. д.). Температура в пазової частини обмотки на 10 - 15 градусів вище, ніж у лобовій.
Температуру обмоток можна визначити і по зміні її опору (в Омах) в період нагрівання. Опір обмотки можна виміряти вольтметром - амперметром або мостом постійного струму. Температуру обмотки визначають з виразу R2-R1
t об = (235 + t 1) + t 1, (10)
R1
де t про - температура обмотки в період сушіння, в градусах
R1 - опір обмотки в холодному стані, Ом
R2 - опір обмотки під час сушіння, в градусах
t 1 - температура обмотки до початку сушіння, в градусах
Сушать обмотки до тих пір, поки, опір ізоляції не досягне значення 0,5 Мом. Якщо опір ізоляції не піднімається до вказаної величини (обмотка сильно відволожилася), сушіння продовжують. [7, с. 132]
Необхідно зробити установку двигуна на робочу машину відповідно до правил монтажу та підключити до мережі живлення. Якщо маркування вивідних кінців немає, можна визначити початку і кінці фаз дослідним шляхом. Для цієї мети можна використовувати два простих способи.
У першому випадку, визначивши контрольної лампою або мегомметром початку і кінці фаз, з'єднують між собою два провідники різних фаз. На ці дві послідовно з'єднані фази подають змінну напругу. До третьої фазі підключають вольтметр чи контрольну лампу. Якщо фази підключені однойменними висновками, наприклад «началами» або «кінцями», напруга на третій фазі буде відсутній. Підключену раніше до вольтметра або лампочці фазу міняють місцями з однією з двох послідовно з'єднаних фаз і аналогічно маркують третю фазу.
У другому випадку знайдені кінці фаз з'єднують по три разом і до отриманих точкам під'єднують міліамперметр постійного струму або прилад Ц-435, використовуючи його як амперметр постійного струму. Якщо при обертанні ротора двигуна від руки стрілка приладу відхиляється, потрібно поміняти місцями висновки однієї з фаз. Якщо після перемикання однієї фази стрілка буде відхилятися слід відновити первісне положення перемикань фази і поміняти місцями висновки іншої фази. В одному з трьох варіантів відхилення стрілки приладу припиниться, цим вказуючи на те, що всі фази з'єднані однойменними виходами. Обертати ротор при перемиканні висновків фаз потрібно в один бік.
Після ремонту електричні машини піддаються випробуванням на ремонтному підприємстві, обсяг яких залежить від типу машини і виду проведеного ремонту. Висновок про придатність до експлуатації дається не тільки на підставі порівняння результатів випробування з нормами, але і за сукупністю результатів проведених випробувань і оглядів. Значення отримані при випробуваннях параметрів повинні бути зіставлені з вихідними, а також з результатами попередніх випробувань електричної машини. [7, с. 132]

4.2. Техніка безпеки при ремонті електричних машин
При проведенні планово-попереджувальних робіт, технічного обслуговування, поточних та капітальних ремонтів електричних машин фахівця необхідно дотримуватися техніки безпеки при експлуатації.
І у свою чергу повинен знати наступне:
1. Висновки обмоток і кабельні воронки в електродвигунів повинні бути закриті огородженнями, зняття яких вимагає отвертиванія гайок або вигвинчування гвинтів. Знімати ці огородження під час роботи електродвигуна забороняється. Обертові частини електродвигунів: контактні кільця, шківи, ​​муфти, вентилятори - повинні бути обгороджені.
2. Відкривати ящики пускових пристроїв електродвигунів, встановлених у цеху, коли пристрій знаходиться під напругою, дозволяється для зовнішнього огляду особам, які мають кваліфікаційну групу не нижче 4-ої.
3. Операції з включення і виключення електродвигунів пусковою апаратурою з приводами ручного управління повинні здійснюватися із застосуванням діелектричних рукавичок або ізолюючого підстави (підставки).
4. Включення і відключення вимикачів електродвигунів проводиться черговим у агрегатів одноосібно.
5. У працюючого синхронного електродвигуна невикористовувана обмотка і живить його кабель повинні розглядатися як знаходяться під напругою.
6. Робота в ланцюзі пускового реостата працюючого електродвигуна допускається лише при піднятих щітках і замкнутому накоротко роторі.
Робота в ланцюгах регулювального реостата працюючого електродвигуна повинна розглядатися як робота під напругою в ланцюгах до 1000В і вироблятися з дотриманням запобіжних заходів. [8]
Шліфування кілець ротора допускається проводити на обертовому електродвигуні лише за допомогою колодок з ізоляційного матеріалу.
7. Перед початком роботи на електродвигунах, що приводять у рух насоси або тягодуттьові механізми, повинні бути вжиті заходи, що перешкоджають обертанню електродвигуна з боку механізму (насос може працювати як турбіна, димосос може почати обертатися у зворотній бік за рахунок засосу холодного повітря через трубу і т. д .). Такими заходами є закриття відповідних вентилів або шиберів, їх заклинювання або перев'язка ланцюгом із замиканням на замок (або зняттям штурвала) і вивішуванням плакатів «Не відкривати - працюють люди» або відчеплення муфт.
8. При від'єднанні від синхронного електродвигуна живильного кабелю кінці всіх трьох фаз кабелю повинні бути замкнуті на коротко і заземлені. [8]
Заземлення кінців кабелю повинно здійснюватись за допомогою спеціально пристосованого для цієї мети переносного заземлення, виконаного відповідно до загальних вимог, що висуваються до

Висновок
На підставі матеріалу, розглянутого в даній дипломній роботі можна зробити висновок, що майже вся електрична енергія (на частку хімічних джерел припадає незначна частина) виробляється електричними машинами. Але електричні машини можуть працювати не тільки в генераторному режимі, а й у руховому, перетворюючи електричну енергію в механічну. Володіючи високими енергетичними показниками і меншими, порівняно з іншими перетворювачами енергії, витратами матеріалів на одиницю потужності, екологічно чисті електромеханічні перетворювачі мають в житті людського суспільства величезне значення.
Електричний двигун - основний вид двигуна в промисловості електроприводної, на транспорті, в побуті і т.д. За родом струму розрізняють електродвигуни постійного струму, основна перевага яких полягає в можливості економічною і плавного регулювання частоти обертання, і двигуни змінного струму. До останніх відносяться:
синхронні електродвигуни, у яких частота обертання жорстко пов'язана з частотою струму живлення;
асинхронні електродвигуни, частота обертання яких зменшується з ростом навантаження;
колекторні електродвигуни з плавним регулюванням частоти обертання в широких межах.
Найбільш поширені асинхронні двигуни електричні, вони прості у виробництві та надійні в експлуатації (особливо короткозамкнені). Їх головні недоліки: значне споживання реактивної потужності і неможливість плавного регулювання частоти обертання. У багатьох потужних електроприводах застосовують синхронні двигуни електричні. У тих випадках, коли необхідно регулювати частоту обертання, користуються двигунами електричними постійного струму і значно рідше у цих випадках застосовують дорожчі і менш надійні колекторні двигуни електричні змінного струму. Потужність двигуна електричного від десятих часток Вт до десятків МВт.
У синхронних машинах в сталих режимах частота обертання ротора ω р дорівнює частоті обертання поля ω с. При ω р = ω з частота струму в роторі ѓ 2 = 0. У обмотці збудження, зазвичай розташованої на роторі, протікає постійний струм. Синхронні машини можуть працювати в режимах генератора, двигуна і синхронного компенсатора. Найбільш поширений режим роботи синхронних машин - генераторний. Майже вся електроенергія на Землі на електростанціях виробляється синхронними генераторами - турбо - і гідрогенераторами.
Синхронні двигуни застосовуються в електроприводах, де потрібна постійна частота обертання. Перевага синхронних двигунів перед асинхронними - можливість роботи з випереджаючим cos φ або cosφ = l, а також велика перевантажувальна здатність. Однак синхронні двигуни мають погані пускові властивості, і для живлення обмотки збудження потрібен постійний струм. Синхронні двигуни застосовуються в основному як потужні двигуни на потужності понад 600 кВт і як мікродвигуни на потужності до 1 кВт.
Синхронні машини знаходять застосування також в якості синхронних компенсаторів - генераторів реактивної потужності. При паралельній роботі з мережею за перезбудженні синхронна машина видає в мережу реактивну потужність і є ємністю, а при недозбудження по відношенню до мережі синхронна машина є індуктивністю і споживає з мережі реактивну потужність.
Синхронні компенсатори використовуються в енергосистемах як регульовані ємності або індуктивності.
У конструктивному виконанні синхронні машини діляться на явно - і неявнополюсние. Швидкохідні машини виконуються з неявнополюсним ротором, а тихохідні - з явнополюсним.
Найважливішою умовою правильної експлуатації електричних машин є своєчасне проведення планово-попереджувальних ремонтів та періодичних профілактичних випробувань.
Система планово-попереджувального ремонту передбачає технічне обслуговування, поточний та капітальний ремонти, профілактичні та післяремонтного випробування. У зв'язку з великою різноманітністю знаходяться в експлуатації електричних машин неможливо дати повний перелік робіт по кожному із складових цієї системи (крім випробувань), тому обмежуються типовими обсягами робіт. Перед ремонтом проводяться випробування електричних машин для виявлення та подальшого усунення дефектів.
При експлуатації і ремонті електричних машин і мереж людина може опинитися в сфері дії електричного поля чи безпосередньому зіткненні з знаходяться під напругою проводками електричного струму. Дія електричного струму на організм людини може з'явитися причиною електротравми, тобто може відбутися порушення його життєдіяльних функцій. Тому дуже важливо для електромонтера або іншого іншого фахівця, який здійснює ремонт електричних машин дотримуватися правил техніки безпеки.
Як у практиці електромашинобудування, так і в галузі теорії електричних машин, зроблено багато і досягнуті безсумнівні успіхи. Але не можна думати, що все основне вже зроблено і залишається тільки вивчати створене старшим поколінням електромеханіків.
До основної проблеми в галузі електромеханіки слід віднести створення електричних машин, що використовують нові нетрадиційні джерела енергії. Зараз близько 80% електроенергії виробляється на теплових електростанціях за рахунок спалювання органічного палива. Запаси нафти, газу і вугілля обмежені, і необхідно в найближчі роки значно зменшити частку органічного палива в паливному балансі країни. Електромеханічне перетворення енергії і в майбутньому буде основним в енергетиці, тому створення електрогенераторів, що використовують нові джерела енергії, є особливою турботою фахівців у галузі електромеханіки.

Список використаних джерел та літератури
1. Вешеневскій С.М. Характеристики двигунів в електроприводі - М.: Енергія, 1977. - 425 с.
2. Гольдберг О.Д. Гурін Я.С. Проектування електричних машин. - 2-е вид. перераб і доп. - М.: Вища школа. - 2001.
3. Іноземцев Є.К. Ремонт і експлуатація електродвигуна з безпосереднім водяним охолодженням типу ЛВ - 8000/6000 УЗ - М.: Енергія, 1980 - 546 с.
4. Іванов І.І., Равдонік В.С. Електротехніка: Підручник для вузів. - М.: Вища школа, 1984. - 375 с.
5. Копилов І.П., Клоков Б.К., Морозкін В.П. Проектування електричних машин: Навчальний посібник для вузів - 3-е вид. перераб. і доп. - М.: Вища школа, 2002 - 757 с.
6. Копилов І.П. Електричні машини: Учеб. для вузів. - 2-е вид., Перераб. - М.: Вищ. шк.; Логос; 2000. - 607 с.
7. Копилов І. П., Клокова Б. К. Довідник по електричним машинам: У 2 т. / Т. 1 і 2.-М.: Вища школа, 1988.-456 з:
8. Москаленко В. В. Довідник електромонтера 2005 р., 2-е вид., 288 стор
9. Столів Л.І., Афанасьєв А.Ю. Моментні двигуни постійного струму. - М.: Вища школа, 1989. - 224 с.
10. Токарєв Б.Ф. Електричні машини: Підручник для технікумів - М.: Вища школа, 1989. - 672 с.
11. Електродвигуни та електрообладнання. Каталог. Ч1 - М.: ІКФ «Каталог», 1994.
12. Електродвигуни та електрообладнання. Каталог. Ч3 - М.: ІКФ «Каталог», 1996.
13. Захист і діагностика агрегатів електродвигунів: Діагностика та ремонт електротехнічного обладнання / / Головний енергетик. - 2004. - № 5. - С. 65-67
14. Заякін С. Частотний перетворювач в системах водопостачання: Електротехнічне устаткування / / Обладнання: Ринок, пропозиція, ціни. - 2005. - № 1. - С. 63-65
15. Кімкетов М. Пристрій захисту електродвигуна від перевантаження без оперативного живлення / / Головний енергетик. - 2005. - № 11. - С.26-27
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Диплом
153.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Обгрунтування витрат на поточний ремонт і технічне обслуговування електричних мереж
Ремонт магнітної системи асинхронних двигунів
Ремонт двигуна Стукіт двигуна Стукіт глухого тону Частота стуку зростає із збільшенням оборотів
Ремонт двигуна автомобіля
Ремонт колінчастого вала двигуна ЗИЛ-130
Дефектація та ремонт гільз циліндрів двигуна ЗіЛ-130
Ремонт та обслуговування модемів
ВАЗ 2110 технічне обслуговування та ремонт
Технічне обслуговування і ремонт будівельних машин
© Усі права захищені
написати до нас