ХАРАКТЕРИСТИКА НЕСПРАВНОСТЕЙ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН

Надійність електричних машин залежить у першу чергу від умов їх роботи, догляду за ними при експлуатації і якості ремонту.

Умови роботи електричних машин на локомотиві особливо важкі. Високі температури повітря в дизельному приміщенні, насиченого парами мастила і палива, запорошеність в літній період, попадання снігу і вологи, різкі перепади температур, підвищені вібрації при роботі дизеля сприяють зниженню опору ізоляції і її подальшому руйнуванню, приводять до механічних пошкоджень машин: електричних генераторів і двигунів. В особливо важких умовах працюють тягові електродвигуни при опорно-осьовому підвішуванні. Поштовхи й удари, що передаються через колісні пари від рейкових стиків і нерівностей, вібраційні процеси в зношеній зубчатій передачі приводять до погіршення з'єднань обмоток полюсів, порушенню роботи колектор-щіткового вузла, перетирання ізоляції і інших несправностей.

У зимовий період ще більш ускладнюється робота електричних машин: сніг, волога, різкі перепади температур приводять до зниження опору ізоляції, іскріння щіток і кругового вогню.

Несправності електричних машин по їх характеру підрозділяють на електричні, електромеханічні і механічні.

До електричних несправностей відносяться: зниження опору і пробій ізоляції (міжвиткове замикання обмоток) якоря, головних і додаткових полюсів, сильне іскріння щіток, круговий вогонь по колектору, пробій ізоляції пальців кронштейна щіткотримача.

Електромеханічні несправності пов'язані з вібраційними процесами і динамічними діями на струмопровідні з'єднання котушок полюсів, на вузли кріплення полюсів, колекторно-щітковий вузол. Ослаблення болтів кріплення полюсів приводить до опускання полюсів і зменшення повітряного зазору, що погіршує комутацію. Ослаблення котушок на полюсах приводить до перетирання ізоляції і подальшого замикання на корпус і міжвитковим замиканням. Вібрація приводить до тріщин і зламів вивідних кінців котушок, ослабленню болтових контактів міжкотушкових з'єднань і їх відгаранню.

Найуразливішим елементом якоря є його колектор. Відбувається зношування його робочої поверхні, утворення рисок і забоїн, підгарання і оплавлення пластин колекторів, (у тому числі на поверхні півників), виплавка припою в місцях паяння обмоток. Ушкоджується ізоляція (пропалення, підгарання міжламельної ізоляції, міканітових конусів і циліндрів).

Від дії динамічних і відцентрових сил, температурних напружень відбувається старіння ізоляції обмоток якоря. З втратою ізоляційних властивостей вона стирається і розривається, приводячи до міжвиткових замикань.

Від динамічних зусиль і струмового перевантаження зношуються щітки, з'являються тріщини, сколи, перетираються шунти, як у щіток, так і у натискних пружин, виникають тріщини в корпусі щіткотримачів, спрацьовуються направляючі гнізда під щітки.

До несправностей механічного характеру відносять ослаблення текстолітових клинів в пазах якоря, розрив бандажів, тріщини у валах, підшипникових щитах, остовах, руйнування якірних підшипників, ослаблення шестерні на валу двигуна, нагрів і задири моторно-осьових підшипників, зношування накладок опорних носиків двигуна.

Досвід експлуатації двигунів при опорно-осьовому підвішуванні показує, що кількість відмов по названих ознаках розподіляється приблизно порівну. Найбільш часто тягові електродвигуни потрапляють в ремонт через пошкодження ізоляції (30%) і її низького опору (5%), а так само по перекиданню (круговому вогню) по колектору.

Руйнування тягових електродвигунів при опорно-рамному підвішуванні в 10—15 разів нижче, ніж при опорно-осьовому підвішуванні. Пояснюється це тим, що двигуни при опорно-рамному підвішуванні захищені від динамічної дії колії.

Механічні несправності, як правило, виявляються при зовнішньому огляді. До них слід віднести наступні несправності:

Ослаблення болтових кріплень частин машин до остова, а так само кріплення остова до місця посадки перевіряють легким обстукуванням болтів.

Похитуючи, виявляють ослаблення кріплень щіткотримачів, щіткових шунтів, збірних шин, міжполюсних перемичок і кабелів.

Частіше за інші зустрічаються випадки ослаблення і обриву болтів кріплення додаткових полюсів. Нещільне кріплення полюсів двигунів помітно по руйнуванню заливальної мастики під головками болтів. При частих розладах цих з'єднань визначають і усувають причини підвищеної вібрації або ударної роботи частин машини. До них відносяться надмірні зазори в моторно-осьових підшипниках, порушення плавності зачеплення в тяговій передачі, відрив вантажів балансування якоря, порушення співвісності вала генератора з валом дизеля, або надмірний перекіс привідного вала двомашинного агрегату.

Обрив лап підшипникового щита тягового генератора і двомашинного агрегату в місцях приварювання характеризується збільшеною вібрацією підшипникового щита, а так само биттям колектора при роботі.

Обриви і руйнування бандажа якоря є важким пошкодженням, що виводить машину з ладу. Руйнування бандажів тягових електродвигунів може бути наслідком поганого кріплення бандажа, так само при виповзанні з-під нього ізоляції при неодноразових перегрівах якоря. Найбільш часто зустрічаються випадки обриву бандажа, заздалегідь пошкодженого при боксуванні колісної пари, якщо реле боксування заклинено або відключено.

Повне розпускання бандажа викликає появу диму з двигуна і заклинювання якоря в остові.

Первинні ознаки руйнування бандажа у вигляді підпалів і тріщин можна заміряти на доступних частинах бандажа в процесі огляду камери колектора.

Ослаблення затягування і деформація колектора викликає ненормальну роботу щіток (підстрибування, злами, сильне іскріння). При огляді таку несправність колектора можна помітити по спучуванню і виступанню пластин. Місця колектора, що відхиляються від правильної форми, підгорають. Форма колектора порушується так само при надмірних його перегрівах.

Руйнування якірних підшипників електричних машин супроводжується сильним скреготом, ударами, нагрівом, викидом диму і змащування. В тягових електродвигунах при цьому часто заклинює якір в остові, а колісна пара йде юзом.

Руйнування підшипника не відбувається раптово. Уважний огляд і прослуховування роботи підшипника дозволяє встановити початкові ознаки пошкодження, такі як нерівна робота і струс підшипника при зупинці якоря, зсув лабіринтового кільця і підтікання змащування, ненормативний нагрів підшипника до температури вище 80°С.

При прийманні локомотива (з охолодженими непрацюючими машинами) пошкоджений підшипник можна виявити по слідах перегріву корпусу і кромки підшипника (кіптява, обгоряння фарби і змащування, запах мастила, що горіло).

Причинами пошкодження якірних підшипників електричних машин можуть бути:

• неправильний монтаж підшипника із застосуванням ударних зусиль і відхиленням від встановлених величин натягу і зазорів, що приводить до перенапруження деталей, утворення надривів або зриву і провороту внутрішнього кільця підшипника на валу якоря;

• порушення режиму змащування (якісне або кількісне), переповнювання порожнини підшипника мастилом не менше небезпечно, ніж робота без змащування;

• заклинювання роликів унаслідок накопичення бронзового пилу, попадання частинок металу, що викришився;

• значне ударне навантаження на підшипник при незадовільній роботі зубчатої передачі, перекосі якоря вала або порушення його балансування.

До механічних несправностей машин відносяться також задири робочої поверхні колектора сторонніми предметами, які випадково можуть потрапити під щіткотримач. Глибокі задири викликають міжвиткове замикання і вихід машини з ладу.

У процесі роботи електромашин відбувається зношуванняїх вузлів і деталей. По характеру зношування підрозділяється на природне і підвищене.

Природне зношування викликаний певними умовами роботи вузлів і деталей, властивостями матеріалів з яких вони виготовлені.

Підвищене зношування машин — це результат низької якості виготовлення та ремонту, незадовільного догляду і неправильної експлуатації.

До порушень експлуатації слід віднести перевантаження електромашин по струму, буксування колісних пар, неправильне застосування реостатного гальмування, невчасна підготовка і робота в зимових умовах.

До електричних несправностей можна віднести наступні:

Пошкодження міжкотушкових з'єднань (злам виводів полюсів, втрата контакту в з'єднаннях) викликаються ослабленням кріплення і підгорянням наконечників, а так само ослабленням посадки котушок на осердях.

Ланцюг обмоток полюсів тягових електродвигунів може бути порушений так само унаслідок незадовільної якості приварювання виводу до шини котушки або через погане впаювання кабелю в отвір виводу. Якщо обрив обмотки збудження тягових електродвигунів відбувся при ослабленому полі першого або другого ступеня, то в результаті падіння проти ЕРС в якорях двигунів до нуля, генератор замикається на омічний опір якоря і опір шунтування поля, які мають порівняно невелику величину. Відбувається коротке замикання тягового генератора, яке нерідко закінчується пожежею на тепловозі.

При частковій втраті контакту через окислення або підгоряння міжполюсного з'єднання тягових електродвигунів порушується рівність опорів паралельних гілок обмоток полюсів, а оскільки опір самих обмоток дуже малий, відбувається різкий перерозподіл струму між паралельними парами полюсів і викривлення магнітного поля машини.

Погіршення контакту в з'єднаннях між головними полюсами тягових електродвигунів можна помітити по помилковому спрацьовуванню реле буксування в момент рушання тепловоза.

Порушення контактів у міжкотушкових з'єднаннях виявляються обмацуванням у доступних місцях після зняття навантаження. Пошкоджене з'єднання перегрівається, а місце навкруги нього закопчене. Непрацюючі полюси визначають по ступеню нагріву сердечників відразу після короткочасного навантаження. Осердя таких полюсів менш нагріті.

Пошкодження колектора і щіток є наслідком багатьох несправностей електричних машин. Колектор повинен мати дуже гладку поліровану поверхню правильної циліндричної форми. Про добрий стан колектора свідчить рівномірна глянсова плівка коричневого кольору, що утворюється на контактній поверхні, що поліпшує роботу щіток і колектора.

Поява кольорів мінливості, викид крапельок олова з півників указує на значний перегрів колектора.

Абсолютно неприпустимо місцеве биття колектора, наявність на робочій поверхні задирів, запалих і витріщених пластин, слідів підгоряння і перекидання дуги, а також відкладень щіткового пилу, мастила і вологи.

Щітка повинна щільно прилягати до колектора (не менше 75% площі), мати встановлене зусилля натиснення і легко, але без перекосів переміщатися в гніздах щіткотримача.

Сусідні пластини колектора повинні бути чітко розділені доріжками без «затягування» їх міддю і брудом. Необхідно пам'ятати, що колектор і щітки не виходять з ладу несподівано. Незначні на перший погляд несправності колектора і щіток створюють умови для появи більш серйозних пошкоджень.

Посилення іскріння по колектору указує на погіршення комутації і ненормальну роботу колектора і щіток.

Ненормальне іскріння на колекторах електричних машин спричиняється наступними причинами:

· зміною рівномірності розподілу струму під щітками;

· вібрацією щіток, що порушує щільність прилягання їх до колектора;

· попаданням на колектор електродвигуна струмопровідних частинок і предметів.

Неправильний розподіл струму під щітками може бути як наслідок:

а) спотворення магнітного потоку головних полюсів. У тягових електродвигунах з послідовно-паралельним з'єднанням обмоток збудження робота полюсів порушується при пошкодженні міжкотушкових з'єднань. Спотворення магнітного потоку викликає перевантаження зрівняльних з'єднань і пластин колектора, з'єднаних з ними. Пластини темніють через дві на третю. Порушення полярності котушок полюсів або встановлення нерівномірного повітряного зазору під полюсами в процесі ремонту може бути причиною спотворення магнітного потоку;

б) ослаблення або втрата контакту в міжполюсній перемичці або збірній шині, що викликає припинення роботи однієї паралельної групи додаткових полюсів;

в) зсув щіток від встановленого положення частіше за все спостерігається на двомашинних агрегатах, допоміжних машинах і тягових генераторах, що мають поворотну траверсу щіткотримачів

Вібрація щіток спричиняється порушенням геометричної форми колектора і появою нерівностей на його робочій поверхні. При набіганні на нерівність, щітки відриваються від пластин і іскрять, а дефектні місця колектора підгорають. Щітки вібрують і при справному колекторі, а якщо допущене ослаблення кріплення щіткотримача, то порушується балансування якоря або співвісності валу якоря з валом приводу. Щітки тягових електродвигунів відчувають додаткові поштовхи при проході колісними парами нерівностей колії, і так само за наявності повзунів, нерівномірності прокату й овальності. Вібрація щіток від цих причин посилюється при недостатньому їх натисненні. При ударах об колектор, відбувається викрошування і откол кромок щіток. Вібрація тягових електродвигунів різко посилюється при боксуванні колісної пари. Відрив щіток від колектора викликає групове підгоряння пластин у різних місцях колектора. На силу іскріння впливає частота обертання якоря.

Іскріння, викликане нерівномірним розподілом струму, посилюється при збільшенні навантаження. Осередки іскріння в цьому випадку частіше розташовуються у збігаючих кромок щіток. Іскри мають голубувато-білий колір.

У процесі роботи на поверхні коллектора, в доріжках відкладаються частинки зношування щіток і мідних пластин, баластний пил, кіптява від електричних розрядів. Ці частинки добре затримуються на колекторі при попаданні на нього тонкої плівки змащування або палива.

Особливо схильні замасленню колектори тягових генераторів. Масляні пари і бризки змащування можуть проникати в генератор з охолоджуючим повітрям, через нещільність люків колекторів, а так само з підшипників вала якоря.

Забруднення, що нагромадилися в доріжках колекторів, утворюють «перемички», які згоряють при протіканні по них струму, виникають, так звані «одиничні спалахи» на колекторі і створюються передумови для перекриття (перекидання) колектора електричною дугою. Особливо небезпечні спалахи від замикання пластин колектора наволоченням міді, мідними задирками, осколками щіток, що потрапили між пластинами.

Невелика електрична дуга, що виникла між окремими сусідніми пластинами на колекторі, що швидко обертається, сприймається зором, як вогненне кільце. Звідси і з'явився термін «круговий вогонь».

Причиною появи потужних і небезпечних спалахів на колекторі може бути замикання групи сусідніх пластин колекторів щітковими шунтами, шайбами або болтами щіткового апарату, що випали, або сторонніми металевими предметами.

При роботі електричних машин з підвищеною потужністю, коли підвищується напруженість електричного поля між сусідніми щіткотримачами, посилюється іонізація повітря в камері колектора, одиничні спалахи на колекторі легко переростають у «перекидання дуги» по колектору між сусідніми щіткотримачами.

При цьому виникає коротке замикання машини між щітками різної полярності через потужну електричну дугу.

Практично процес перекидання по колектору відбувається майже миттєво. Перекидання дуги нагадує сильний постріл з яскравим спалахом і виділенням диму. Звичайно, при цьому спрацьовує реле заземлення і знімається навантаження з тягового генератора. При забрудненні ізоляторів щіткотримачів або бандажа міканітової манжети коллектора, перекидання дуги на корпус може мати місце і за відсутності осередків кругового вогню на самому колекторі.

Не допускається іскріння, перекидання дуги по колектору, коротке замикання пластин колектора або перекидання на корпус, ці явища супроводжуються почорнінням робочої поверхні колектора; відкладенням кіптяви на ньому і навколишніх частинах машини; слідами оплавлення і краплями металу на робочій поверхні і торцях пластин колектора, на щіткотримачах і підшипниковому щиті; прогаром міканіта між пластинами колекторів і руйнуванням окремих щіток.

Велику небезпеку для колекторів тягових електродвигунів представляє тривала робота дизеля під навантаженням при рушанні поїзда. Велика сила струму викликає прогари і викривлення пластин, виплавлення олова в півниках.

Пробій ізоляції струмоведучих частин машини може бути результатом теплового старіння, а також пошкоджень ізоляції, викликаних температурними деформаціями, поганим зміцненням і вібрацією ізольованих частин, неправильним доглядом і експлуатацією.

Дуже небезпечне для ізоляції попадання вологи і мастила всередину машини. Пробої ізоляції частіше за все відбуваються в зимовий час з причини великого зволоження машин, особливо тягових електродвигунів.

Найбільше число пошкоджень ізоляції припадає на котушки додаткових полюсів і обмотку якоря тягових електродвигунів (до 50% всіх відмов).

У тягових генераторах, що працюють в безпосередній близькості від дизеля і його допоміжного устаткування, ізоляція може забруднюватися маслом. Попадання мастила на ізоляцію можливе при незадовільному ущільненні підшипників валу якоря і переповненні їх мастилом. Під дією мастила ізоляція втрачає механічну міцність. Графітний пил, що осідає на замаслених місцях, приводить до витоку струму. Пробою або перекриттю ізоляції, як правило, передує пониження опору ізоляції щодо корпусу. Експлуатація тягових електродвигунів і тягових генераторів недопустима, якщо опір ізоляції нижче 0,5 МОм.

Ізоляцію доступних частин машини оглядають при кожному відкритті колектора. Про псування ізоляції свідчить обвуглювання, спучування і викрошування її під невеликим зусиллям.

Пробій ізоляції в машинах під навантаженням супроводжується спрацьовуванням реле заземлення, появою диму і характерного запаху.

На старіння ізоляції впливає абсолютна температура її нагріву, тому для кожного класу ізоляції нормовані гранично допустимі перевищення температур частин тягових електромашин над температурою охолоджуючого повітря.

Перегрів обмоток машин вище гранично допустимих температур виникає тоді, коли кількість виділеного в машині тепла перевищує розрахункові значення. Небезпека перегріву машин виникає під час руху локомотива з малою швидкістю і великими струмами.

Робота машин при надмірних температурах обмоток обмежує потужність машин, приводить до передчасного старіння ізоляції, ослабленню кріплення котушок полюсів обмоток якоря, до пошкодження паяних з'єднань.

Контрольні питання:

1. Як умови експлуатації впливають на роботу електричних машин?

2. Назвіть електричні несправності електричних машин, їх причини.

3. Назвіть електромеханічні несправності електричних машин, їх причини.

4. Назвіть механічні несправності електричних машин, їх причини.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: