04.05.2008
Корпусная изоляция может быть гильзовой или непрерывной.
При полуоткрытой и открытой формах паза прямолинейную абзац проводов или катушек с гильзовой изоляцией обматывают несколькими слоями изоляционного материала, а для скрепления слоев оплетают изоляционными лентами. При полузакрытой форме паза гильзы из нескольких слоев помещают в пазы перед укладкой обмотки. Гильзовая изоляция простая в исполнении и занимает немного места в пазу, но ее можно применять в машинах с рабочим напряжением не выше 660 В. Это объясняется тем, что для стыках между гильзами и ленточной изоляцией лобовых частей катушек может быть пробой изоляции. Поэтому обмотки всех машин напряжением выше 1000 В имеют сплошную изоляцию.
В этом случае катушки или стержни обмоток оплетают изоляционной лентой сообразно всему контуру. Материал ленты подбирают в зависимости от класса нагревостойкости обмотки, количество слоев определяется рабочим напряжением машины.
Существует несколько способов обматывания проводников и катушек обмотки с изоляционной лентой.
Обматывание лентой вразбежку (рис. 2.23, а) — изоляционный разряд не образуется, поэтому этот способ применяется только чтобы стягивания витков катушки или удерживания слоев гильзовой изоляции.
а б
Обматывание лентой встык (рис. 2.23, б) — непрерывный слой изоляции не получается, так ровно в местах стыков могут быть
оголенные участки катушки. Такое изолирование применяют только для защиты пазовых частей катушки.
Обматывание лентой внахлестку (рис. 2.23, в) — образуется основная изоляция катушки или стержня. быть этом перекрывают предыдущий виток ленты на 1/3,. 1/2 или 2/3 ее ширины. Чаще всего применяют перекрытие для 1/2 ширины ленты. При этом действительная толщина изоляции получается вдвое больше расчетной.
Кроме межвитковой и корпусной изоляции катушек в обмотках применяют дополнительные изоляционные прокладки: на дне паза, между слоями обмоток, перед проволочными бандажами, между лобовыми частями. Эти прокладки изготавливают из электрокартона, лаковой ткани и изоляционных пленок, а в машинах с нагревостойкой изоляцией — из стеклоткани, микафолия, гибкого миканита и т. д.
Нагревостойкость изоляции является одним из важнейших ее свойств. В зависимости от этого параметра изоляционные материалы разделяют на семь классов: Y (90 °С), А (105 °С), Е (120 °С), В (130 °С), F (155 °С), Н (180 °С), С (более 180 °С).
Диэлектрические свойства изоляции характеризуются ее электрической прочностью и величиной электрических потерь. Высокой электрической прочностью обладают материалы на основе слюды. примерно, электрическая прочность микаленты в зависимости от марки и толщины составляет 16 - 20 кВ/мм, непропитанной хлопчатобумажной ленты — только 6, а стеклоленты — 4 кВ/мм.
Электрическая прочность изоляционных материалов может значительно снизиться в результате деформаций при изготовлении обмоток. затем пропитки соответствующими растворами электрическая и механическая прочность некоторых изоляционных материалов повышается.
Для обмоток электрических машин применяют провода с волокнистой, эмалевой и комбинированной изоляцией и голые провода круглого, прямоугольного и фасонного сечений.
Провода с эмалевой изоляцией круглого и прямоугольного сечения все в большей степени используются вместо проводов с волокнистой изоляцией, так чистый эмалевая изоляция более тонкая, чем волокнистая.
Обмотка электрической машины состоит из витков, катушек и катушечных групп.
Виток — два последовательно соединенных между собой проводника, размещенных под соседними разноименными полюсами. Виток может состоять из нескольких параллельных проводников. день витков зависит от номинального напряжения машины, а площадь сечения проводников — от ее тока.
Катушка — несколько витков, уложенных соответствующими сторонами в два паза и соединенных посреди собой последовательно. Части катушки, которые лежат в пазах сердечников, называют пазовыми или активными, а размещенные за пазами — лобовыми.
Шаг катушки — день пазовых делений, заключенных между центрами пазов, в которые укладываются стороны витка или катушки. Шаг катушки может быть диаметральным иначе укороченным. Диаметральным называют шаг, равный полюсному делению, а укороченным — несколько меньший диаметрального.
Катушечная группа представляет собой порядком последовательно соединенных катушек одной фазы, стороны которых лежат под двумя соседними полюсами.
Обмотка — несколько катушечных групп, уложенных в пазы и соединенных по определенной схеме.
Обмотки электрических машин разделяют для петлевые, волновые и комбинированные. По способу заполнения паза они могут быть однослойными и двухслойными. При однослойной обмотке сторона катушки занимает круглый паз по его высоте, а при двухслойной — только половину, вторую его половину заполняет соответствующая грань другой катушки.
Основным типом статорной обмотки асинхронных машин является двухслойная обмотка с укороченным шагом. Однослойные обмотки применяются только в электродвигателях малых габаритов.
На рис. 2.24 показаны развернутая и фронтальная (торцевая) схемы двухслойной трехфазной обмотки. Стороны катушек в пазовой части обозначают двумя линиями — сплошной и штриховой. непрерывный линией изображают сторону катушки, которая уложена в верхнюю часть паза, а штриховой — нижнюю сторону катушки, уложенной на дно паза. В разрывах вертикальных линий указывают номера пазов сердечника. Нижний и верхний слои лобовых частей изображают сообразно штриховыми и сплошными линиями.
Начала первой, второй и третьей фаз обозначают CI, С2, СЗ (по старому, но широко используемому ГОСТу) или Ul, VI, W1 (сообразно новому ГОСТу), а концы этих фаз — соответственно С4, С5, С6 или U2, V2, W2. На схеме указывается вид обмотки, а также даются ее параметры: 2 — контингент пазов; 2р — число полюсов; у — шаг обмотки по пазам; а — число пар параллельных ветвей в фазе; т — количество фаз; способ соединения фаз — Y — звездой, Л — треугольником.
Обмотки статоров выполняют однослойными и двухслойными. Намотку однослойных обмоток осуществляют механизированным способом на специальных станках.
Однослойные обмотки имеют разную форму, а лобовые части одной катушечной группы — одинаковую форму, но разные размеры
(рис. 2.25). Чтобы убивать обмотку в пазы сердечника статора, лобовые части катушек располагают по окружности в два или три ряда. Наиболее распространены однослойные двух- и трехплоскостные обмотки (лобовые части обмотки располагаются на двух или трех уровнях.
Роторы асинхронных двигателей выполняют с короткозамкнутой либо фазной обмоткой. Короткозамкнутые обмотки электрических машин старых конструкций изготовлялись в виде "беличьей клетки" из
Пожалуйста, зарегистрируйте свою копию pdfFactory Pro www.pdffacto
Рис. 2.25. Схемы однослойных двухплоскостных обмоток (г = 24; р = 2):
а — с четным числом пар полюсов; б — расположение лобовых частей; в — с нечетным числом пар полюсов; г — расположение лобовых частей
медных стержней, концы которых были запаяны в отверстиях, высверленных в медных короткозамкнутых кольцах (см. рис. 2.3). В современных асинхронных электрических машинах мощностью до 100 кВт
короткозамкнутую обмотку ротора образуют заливкой его пазов расплавленным алюминием.
В фазных роторах асинхронных двигателей чаще только применяют волновые или петлевые обмотки. Наиболее распространены волновые обмотки, преимущество которых заключается в минимальном числе межгрупповых соединений. Основным элементом волновой обмотки является обычный стержень. Двухслойную волновую обмотку выполняют, вставляя с торца ротора в круг его закрытый или полузакрытый паз по два стержня. Схема волновой обмотки четырехпс-люсного ротора, что имеет 24 паза, показана на рис. 2.26, а. Шаг волновой обмотки равен числу пазов, разделенных на число полюсов. чтобы схемы, изображенной рис. 2.26, а, он будет равен 6. Это означает, что верхний стержень паза 1 подходит к нижнему стержню паза 7, какой при шаге обмотки, равном 6, соединяется с верхним стержнем паза 13 и нижним стержнем паза 19. Для продолжения обмотки шагом, равным 6, необходимо соединить нижний стержень паза 19 с верхним стержнем паза 1, а следовательно, замкнуть обмотку, что недопустимо. Чтобы избежать этого, укорачивают или удлиняют шаг обмотки для один паз. Волновые обмотки с укороченным шагом на один углубление называют обмотками с укороченными переходами, а с увеличенным шагом на один паз — обмотками с удлиненными переходами.
На схеме обмотки цифра пазов на полюс и фазу равно двум, поэтому необходимо сделать два обхода ротора, а ради образования четырехпо-люсной обмотки не хватает соединений с противоположной стороны ротора, которые можно получить при его обходе, но уже в обратном направлении.
В волновых обмотках различают передний аллюр обмотки со стороны выводов (контактных колец) и задний шаг обмотки со стороны, противоположной контактным кольцам. Обход ротора в обратном направлении, в данном случае переход на задний походка, достигается соединением нижнего стержня паза 18 с нижним стержнем, который отстает от него на один поступь. Далее делается два обхода ротора. Продолжая обход ротора задним шагом, нижний стержень паза 12 соединяют с верхним стержнем паза 6. Дальнейшие соединения делают так. Нижний стержень паза 1 соединяют с верхним стержнем паза 19, что (как видно из схемы) соединяется с нижним стержнем паза 13, а тот в свою очередь с верхним стержнем паза 7. Второй конец верхнего стержня этого паза соглашаться на вывод, образуя конец первой фазы.
Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей соединяют преимущественно "звездой" с выводом трех концов обмотки к контактным кольцам. Выводы обмотки ротора обозначают PI, Р2, РЗ (сообразно старому ГОСТу) или Kl, LI, Ml (по новому ГОСТу), а концы фаз обмотки соответственно Р4, Р5, Р6 или К2, L2, М2.
Перемычки, которые соединяют начала и концы фаз обмотки ротора, указывают римскими цифрами, положим, в первой фазе перемычка, которая соединяет начало Р1 и конец Р4, обозначена I-IV, Р2 и Р5 - II-V, РЗ и Р6 - III-VI.
Для якорей машин постоянного тока применяют петлевые и волновые обмотки. Простая волновая обмотка якоря (рис. 2.26, б) получается соединением выводных концов секции с двумя коллекторны-
ми пластинами АС и BD, расстояние посреди которыми определяется двойным полюсным делением (2т). При выполнении обмотки конец последней секции первого обхода соединяют с началом секции, соседней с той, от которой был начат обход, и далее продолжают обходы сообразно якорю и коллектору, пока не будут заполнены все пазы и не замкнется обмотка.
Подготовка обмоток к ремонту. Ремонт обмоток выполняется умышленно обученными рабочими на обмоточных участках ремонтного подразделения или предприятия. Подготовка машин к ремонту заключается в подборе обмоточных проводов, изоляционных, пропиточных и вспомогательных материалов. Перечень материалов, необходимых чтобы ремонта обмоток, заносят в эксплуатационную документацию электрической машины.
Для выявления замыканий в обмотке между витками одной катушки или проводами разных фаз используют специальные приборы. Определив характер неисправности обмотки, начинают ее улучшение.
Технология капитального ремонта обмоток электрических машин включает следующие основные операции: k
• разборка обмотки;
• очистка пазов сердечника от старой изоляции;
• ремонт сердечника и механической части машины;
• очистка катушек обмотки от старой изоляции;
• подготовительные операции для изготовления обмотки;
• устройство катушек обмотки;
• изолирование сердечника и обмоткодержателей; ‘
• укладывание обмотки в паз;
• пайка соединений обмотки;
• крепление обмотки в пазах; ‘
• сушка и пропитка обмотки.
Ремонт обмоток статоров. Изготовление обмотки статора начинают с намотки отдельных катушек на шаблоне. для правильно выбрать размер шаблона, необходимо знать основные размеры катушек, главным образом их прямолинейной и лобовой частей. Размеры катушек обмотки демонтируемых машин определяют путем замеров старой обмотки.
Катушки всыпных обмоток статоров изготавливают обычно для универсальных шаблонах (рис. 2.27). Такой шаблон представляет собой стальную плиту 1, которая при.помощи приваренной к ней втулки 2 соединяется со шпинделем намоточного станка. Плита имеет форму трапеции. В ее прорези установлены четыре шпильки, закрепленные
гайками. При намотке катушек разной длины шпильки перемещают в прорезях. около намотке катушек разной ширины шпильки переставляют с одних прорезей в другие.
В обмотках статора машин переменного тока обычно несколько соседних катушек соединяют последовательно, и они образуют катушечную группу. Чтобы избежать лишних паечных соединений, все катушки одной катушечной группы наматывают цельным проводом. следовательно на шпильки 3 надевают ролики 4, выточенные из текстолита или алюминия. Число желобков на ролике равно наибольшему числу катушек в катушечной группе, размеры желобков должны фигурировать такими, чтобы в них могли поместиться все проводники катушки.
Рис. 2.27. Универсальный намоточный шаблон: 1 — доска; 2 — втулка; 3 — шпилька; 4 — ролики
Иногда при ремонте обмоток двигателей приходится заменять отсутствующие провода проводами других марок и сечений. сообразно тем же причинам вместо намотки катушки одним проводом используют намотку двумя (и более) параллельными проводами, суммарное сечение которых эквивалентно требуемому. При замене проводов ремонтируемых двигателей предварительно (до намотки катушек) проверяют коэффициент заполнения паза, что должен быть 0,7 - 0,75.
Катушки двухслойной обмотки укладывают в пазы сердечника группами, как они были намотаны на шаблоне. Провода распределяют в некоторый слой и кладут стороны катушек, которые прилегают к пазу. Другие стороны катушек не укладывают в пазы до тех пор, пока не будут уложены нижние стороны катушек во все пазы (рис. 2.28). Следующие катушки кладут сразу верхними и нижними сторонами. Между верхними и нижними сторонами катушек в пазах устанавливают изоляционные прокладки из электрокартона, согнутого в виде скобочки, а между лобовыми частями — из лакоткани или листов картона с наклеенными на них кусочками лакоткани.
около ремонте электрических машин старых конструкций с закрытыми пазами рекомендуется до начала демонтажа обмотки снять ее реальные обмоточные данные (диаметр провода, количество проводов в пазе, шаг обмотки сообразно пазам и др.), а затем сделать эскизы лобовых частей и отмаркировать пазы статора (эти данные могут понадобиться около восстановлении обмотки).
Рис. 2.29. Способ изготовления изоляционных гильз электрических машин с закрытыми пазами сердечника: 1 — стальной дорн; 2 — гильза
Изготовление обмотки с закрытыми пазами имеет ряд особенностей. Пазовую изоляцию таких обмоток делают в виде гильз из электрокартона и лакоткани. Предварительно сообразно размерам пазов машины изготовляют стальной дорн 1, который представляет собой два встречных клина (рис. 2.29). Дорн должен быть меньше паза на толщину гильзы 2. после по размерам старой гильзы нарезают заготовки из электрокартона и лакоткани на полный комплект гильз и приступают
к их изготовлению. Нагревают дорн накануне 80 - 100 °С и плотно обертывают заготовкой, пропитанной лаком. Сверху на заготовку вполнахлест-ку плотно укладывают хлопчатобумажную ленту. После охлаждения дорна до температуры окружающей среды разводят клинья и снимают готовую гильзу. Перед намоткой помещают гильзы в пазы статора, а кроме заполняют их стальными прутками, диаметр которых должен быть на 0,05 - 0,1 мм больше диаметра изолированного обмоточного провода. От бухты отрезают часть провода, необходимый для намотки одной катушки. Длинный провод усложняет намотку, при этом часто повреждается изоляция из-за частой протяжки его через паз.
Намотку в протяжку обычно производят два обмотчика, которые стоят с двух сторон статора (рис. 2.30). Изоляцию лобовых частей обмотки машин на старание до 660 В, предназначенных для работы в нормальной среде, выполняют стеклолентой ЛЭС, причем каждый следующий разряд полуперекрывает предыдущий. Каждую катушку группы обматывают, начиная от торца сердечника. Сначала обматывают лентой часть изоляционной гильзы, которая выступает из паза, а кроме часть катушки до конца выгиба. Середины головок группы обматывают стеклолентой вполнахлестку. Конец ленты закрепляют на головке клеем сиречь плотно пришивают к ней. Провода обмотки, которые лежат в пазе, удерживают с помощью пазовых клиньев, изготавливаемых из бука, березы, пластмассы, текстолита или гетинакса. Клин вынужден быть на 10 - 15 мм длиннее сердечника и на 2 - Змм
короче пазовой изоляции и толщиной не менее 2 мм. Для влагоустой-чивости деревянные клинья "варят" 3 - 4ч в олифе около 120 - 140°С.
Клинья забивают в пазы средних и малых машин молотком и с помощью деревянной надставки, а в пазы крупных машин — пневматическим молотком (рис. 2.31). Затем собирают схему обмотки. Если фаза обмотки намотана отдельными катушками, их последовательно соединяют в катушечные группы.
Рис. 2.31. инструмент для забивки клиньев в пазы: 1 — клин; 2 — пазовая изоляция; 3 — надставка
За начало фаз принимают выводы катушечных групп, которые выходят из пазов, расположенных вокруг выводного щитка. Эти выводы отгибают к корпусу статора и предварительно соединяют катушечные группы каждой фазы, скручивают зачищенные от изоляции концы проводов катушечных групп.
После сборки схемы обмотки проверяют электрическую прочность изоляции между фазами и для корпус, а также правильность ее соединения. Для этого используют самый простой способ — кратковременно подключают статор к путы (127 или 220В), а затем к поверхности его расточки прикладывают стальной шарик (от шарикоподшипника) и отпускают его. Если шарик вращается сообразно окружности расточки, значит схема собрана правильно. Такую проверку можно также осуществить с помощью вертушки. В центре диска из жести пробивают пройма, укрепляют «го гвоздем на торце деревянной планки, а затем эту вертушку помещают в расточку статора, который подключен к электрической сети. коли схема собрана правильно, диск будет вращаться.
Правильность сборки схемы и отсутствие витковых замыканий в обмотках ремонтируемых машин проверяют также электронным аппаратом Ел-1. Две одинаковые обмотки либо секции соединяют с аппаратом, а затем с помощью синхронного переключателя подают периодически импульсы напряжения на электронно-лучевую трубку аппарата. разве в обмотках нет повреждений, кривые напряжений на экране накладываются одна на другую, при наличии же дефектов они раздваиваются. ради обнаружения пазов, в которых находятся коротко-замкнутые витки, используют приспособление с двумя П-образными электромагнитами на 100 и 2000 витков. Катушку неподвижного электромагнита (100 витков) соединяют с выводами аппарата, а катушку подвижного электромагнита (2000 витков) — с выводами "Сигн. явл.". При этом средняя ручка должна обретаться поставлена в крайнее левое положение "Работа с приспособлением". Если переставить оба электромагнита приспособления с паза для паз по расточке статора, на экране появится прямая или кривая ряд с малыми амплитудами, которая свидетельствует об отсутствии в пазе короткозамкнутых витков. В противном случае на экране будут кривые линии с большими амплитудами.
Аналогично находят короткозамкнутые витки в обмотке фазного ротора или якоря машин постоянного тока.
Ремонт обмоток роторов. В асинхронных двигателях с фазным ротором используют два основных типа обмоток: катушечную и стержневую. образование всыпных и протяжных катушечных обмоток роторов почти не отличается от изготовления таких же обмоток статоров.
В машинах мощностью до 100 кВт применяют преимущественно стержневые двухслойные волновые обмотки роторов. В них повреждаются не сами стержни, а их изоляция (в результате частых чрезмерных нагревов), а также пазовая изоляция роторов.
Обычно медные стержни поврежденной обмотки используют повторно, следовательно после восстановления изоляции их кладут в те же пазы, в которых они находились до ремонта.
Сборка стержневой обмотки ротора состоит из трех основных операций: укладка стержней в пазы сердечника ротора, изгибание лобовых частей стержней и соединение стержней верхнего и нижнего рядов пайкой или сваркой. Изолированные стержни, которые используются повторно, поступают для укладку в пазы только с одной согнутой лобовой частью. Другие концы этих стержней изгибают специальными ключами после укладки в пазы. Сначала кладут в пазы стержни нижнего ряда, вставляя их со стороны, противоположной контактным кольцам. Уложив весь нижний шпалеры стержней, их прямые участки помещают на дно пазов, а согнутые лобовые части — на изолированный обмоткодержатель. Концы согнутых лобовых частей крепко стягивают временным бандажом из мягкой стальной проволоки, плотно прижимая их к обмоткодержателю. Второй временный бандаж из проволоки наматывают на середины лобовых частей. Временные бандажи служат для предотвращения сдвига стержней присутствие дальнейшем их изгибании.
Стержни изгибают с помощью двух специальных ключей (рис. 2.32).