Найпоширеніші несправності та ремонт синхронних машин - Школа для електрика все про
У процесі вібрації активної сталі відбувається стирання ізоляції листів. Листи з пошкодженою ізоляцією контактують між собою і в сталевому неізольованому пакеті, що утворився, вихрові струми нагрівають сердечник. При цьому може відбутися розширене замикання по всій розточці статора або місцеве.
Залежно від площі замикання в листах може виникнути так звана «пожежа в залізі», що сильно перегріває ізоляцію і призводить до її пошкодження. Це небезпечне у великих синхронних машинах, особливо у турбогенераторах.
Позбавляються такого небезпечного явища в активній сталі наступним чином:
• великі синхронні машини мають вимірювальні засоби струму і потужності (амперметри та ватметри), тому рівень навантаження легко контролюється, і заходи щодо зниження навантаження можна вжити швидко. Нагрів обмотки та активної сталі контролюється за допомогою термопар, закладених у статор для вимірювання температури обмотки та сердечника;
• у разі замикання активної сталі, особливо місцевого характеру, це явище виявляється у працюючій машині тільки на слух. Виникає свербляча вібрація, і її чутно приблизно там статора, де замкнута активна сталь. Для усунення цього явища машину слід розібрати. Зазвичай великі синхронні двигуни виготовляють із подовженими валами, щодає можливість зняти щити та зрушити статор, в якому можна працювати.
Потім для ущільнення сталі в зубці забивають клини з текстоліту, промазані одним з лаків, що клеять (№ 88, МЛ-92 та ін.). Перед розклинанням зубців активну сталь ретельно продують сухим компресорним повітрям.
Якщо з будь-якої причини виникло замикання та оплавлення заліза в зубцях, пошкоджені ділянки ретельно вирубують, зачищають, між листами заливають лак повітряного сушіння та листи розклинюють. Якщо після цього свербляча вібрація не зникає, слід повторити розклинання до повного зникнення вібрації активної сталі.
У високовольтних великих машинах перевірку якості ремонту та шихтування листів проводять індукційним способом.
Однак таке відновлення ізоляції статора не можна вважати надійним, хоча й відновлена ізоляція може тривалий час надійно працювати до зупинки двигуна на плановий ремонт.
У статорних обмотках синхронних машин можливі несправності, аналогічні несправностям в обмотках асинхронних двигунів, наприклад, навантаження по струму при зниженні напруги в мережі. У цьому випадку потрібно підвищити напругу мережі до номінальної.
Перегрів обмотки збудження. На відміну від статорної обмотки синхронних машин, обмотки збудження живляться постійним струмом. Змінюючи струм збудження у синхронній машині, можна регулювати коефіцієнт потужності. Струм збудження регулюють у межах номінальних значень для кожного типу синхронних машин.
Зі збільшенням струму збудження підвищується перевантажувальна здатність синхронних двигунів, покращується коефіцієнт потужності завдяки високим компенсуючим здібностям таких машин, підвищується рівень напруги в зоні їхньої дії. Однак зі збільшенням струму в обмотці збудження підвищується нагрівання цієї обмотки, а також збільшується струм статорної обмотки. Тому струм в обмотці збудження регулюють до такого рівня, при якому струм в статорній обмотці стає мінімальним, коефіцієнт потужності рівним одиниці, а струм збудження знаходиться в межах номінального значення.
При замиканні ланцюга обмотки збудження підвищується температура обмотки, перегрів може бути недопустимим; виникає вібрація ротора, яка може виявитися тим сильнішою, чим більша частина витків обмотки виявиться замкненою.
Можливість виникнення замикання в обмотці збудження пояснюється так. В результаті усихання та усадки ізоляції котушок полюсів з'являється рух котушок, у зв'язку з цим корпусна і виткова ізоляція стирається, що у свою чергу створює умови для виникнення замикання між витками і на корпус полюса.
Для того щоб зрозуміти причини появи несправностей уУ процесі пуску синхронних двигунів необхідно знати їх пристрій.
Статор та обмотки синхронного двигуна за конструкцією аналогічні статору асинхронного двигуна. Синхронний двигун відрізняється від асинхронної конструкцією ротора.
Ротор синхронного двигуна з частотою обертання до 1500 об/хв має явно полюсне виконання, тобто полюси зміцнюють на роторній зірці (обід). Ротори швидкохідних машин виготовляють неявно полюсними. У полюсних наконечниках у штамповані отвори вставлені мідні або латунні стрижні пускової обмотки. На полюси (на корпусну ізоляцію) насаджено котушки обмотки збудження, з'єднані послідовно між собою.
Зазвичай запуск синхронного двигуна з пусковою обмоткою здійснюють в асинхронному режимі. Якщо обмотка збудження синхронного двигуна глухо з'єднана з збудником, проміжний апарат для подачі збудження не потрібно; машина входить у синхронізм, будучи збудженою від постійно підключеного збудника до обмотки збудження.
Однак є схеми, особливо великих машин, коли збудження подається від окремо встановленого збудника через комутуючий апарат-контактор, зазвичай триполюсний. Такий контактор має таку кінематику: два полюси з нормально відкритими контактами, а третій – з нормально закритим контактом. Нормально закритий контакт при включенні контактора розмикається лише тоді, коли замикаються контакти нормально відкриті, і навпаки, розімкнуться вони тоді, коли замкнеться нормально закритий контакт. Під час регулювання контактів слід суворо дотримуватись порядку їх замикання та розмикання.
Такі вимоги до контактора подачі збудження викликані тим, що якщо при пуску двигуна нормально відкритий контакт контактора, через який обмотка збудженнязамкнута на опір, виявиться розімкненою, ізоляція котушок буде пошкоджена на корпус. Пояснюється це так.
У момент включення ротор нерухомий і машина є трансформатором, вторинною обмоткою якого є обмотка збудження, на кінцях якої напруга, пропорційна числу витків, може досягти декількох тисяч вольт і пробити ізоляцію на корпус. І тут машину розбирають.
Якщо синхронний двигун виконаний з подовженим валом, зсувають статор, знімають пошкоджений полюс і ремонтують пошкоджену корпусну ізоляцію. Потім полюс встановлюють на місце, після чого перевіряють мегомметр опір ізоляції щодо корпусу; відсутність виткового замикання решти обмотки збудження подачею змінної напруги на контактні кільця. У разі виникнення виткового замикання ця частина обмотки грітиметься. Місце замикання можна легко виявити.
Несправності в щітковому апараті та контактних кільцях. У процесі експлуатації синхронних двигунів у щітковому апараті та контактних кільцях з різних причин виникають несправності. Основні їх такі.
Інтенсивне зношування кільця на негативному полюсі пояснюється перенесенням частинок металу на щітку. При зносі контактного кільця з його поверхні з'являються глибокі борозни щітки швидко зношуються; при заміні нову щітку правильно по кільцю підігнати неможливо. Для обмеження зношування кільця слід змінювати полярність (тобто змінювати місцями підключення кабелю до траверси щіткотримача) з періодичністю один раз на 3 міс.
Внаслідок електрохімічних явищ під дією струму від гальванічної пари при контакті щітки з нерухомим кільцем у вологій атмосфері на поверхні кілець з'являються шорсткіплями, внаслідок чого під час роботи машини щітки інтенсивно спрацьовуються та виблискують. Спосіб усунення: кільця прошліфувати та відполірувати.
Щоб уникнути появи плям на поверхні кілець, під щітки заводять (при тривалій стоянці машини) прокладку з пресшпану.
При перевірці щіткового апарату з'ясовується, що частина щіток в обоймах щіткотримачів туго ходить, не торкаючись контактних кілець, і не бере участі в роботі. Щітки, що залишилися в роботі, будучи перевантажені, іскрять і гріються, тобто інтенсивно зношуються. Можливою причиною може бути наступне: щітки встановлені в обойми щіткотримачів щільно, без допусків; бруд, що розклинює щітки, через що вони зависають в обоймах; слабке натискання на щітки; погана вентиляція щіткового апарату; встановлені щітки з високою твердістю та великим коефіцієнтом тертя.
Способи усунення: щітки повинні відповідати рекомендаціям заводу-виробника машини; нові щітки повинні входити до обойми щіткотримачів із зазором 0,15—0,3 мм; тиск на щітку регулюють у межах 0,0175-0,02 МПа/см2 (175-200 г/см2) з допустимою різницею тисків у межах 10%; щітковий апарат, ізоляцію кілець слід утримувати в чистоті, періодично продуючи сухим компресорним повітрям; допустиме биття поверхні контактних кілець має бути не більше 0,03—0,05 мм.
Несправності у пусковій клітині ротора.
Пускова клітина (обмотка) ротора (аналогічна білій клітці асинхронних двигунів) є невід'ємною частиною синхронних двигунів і призначена для запуску їх в асинхронному режимі.
Пускова клітка знаходиться у важкому пусковому режимі, нагріваючись до температури 250 °С. При досягненні частоти обертання 95% понеділка в обмотку збудження подається постійний струм, ротор повністю входить усинхронізм з підлогою статора, що обертається, і частотою мережі. У цьому випадку в пусковій клітині струм знижується до 0. Таким чином, за час розгону ротора синхронного двигуна в пусковій клітині, крім зазначеної вище температури, виникають електродинамічні, а також відцентрові сили, що деформують стрижні клітини та їх з'єднання з короткозамкнутими кільцями.
У ряді випадків при уважному огляді пускових клітин виявляються обриви стрижнів, повні або руйнування короткозамикаючих кілець. Такі пошкодження пускової клітини негативно позначаються на пуску двигуна, який або зовсім неможливо пустити, або він не розгортається до номінальних оборотів. У цьому сила струму переважають у всіх трьох фазах однакова.
Несправності, що виникли в пусковій клітині, усувають запайкою твердим припоєм. Усі місця, що підлягають запаюванню, слід ретельно оглянути, з протилежного боку сполучної шини, перевірити якість паяння стрижнів за допомогою дзеркала. Потім усі пошкодження ретельно розчистити та запаяти.