§ 2. Дефектация, ремонт, изготовление деталей и узлов

После чистки, мойки и сушки все детали и узлы электрических машин подвергают дефектации в соответствии с техническими усло­виями. Дефектация осуществляется наружным осмотром, промером измерительным инструментом и путем специальных электрических испытаний.

Целесообразно рассмотреть четыре группы дефектов, харак­терных для электрических машин: дефекты узла токосъема (токоподвода), дефекты обмоток (якоря и статора), механические по­вреждения, повреждения антикоррозионных покрытий.

На рис. 273 представлены характеристики долговечности узлов электрической машины и ее совокупной долговечности. Кривая долговечности показывает, какой процент из взятой совокупности изделий отработает заданный срок службы с учетом остановок для обслуживания и текущего ремонта. Как видно, наименьшую долго­вечность имеет узел токосъема: коллектор и щетки. Это подтвержда­ется и практикой ремонта: для танковых генераторов, например, количество дефектов, приходящееся на детали этого узла, в общей сумме дефектов, требующих разборки генераторов при их ремонте, составляет 60%. Поэтому прежде всего рассмотрим дефектацию в ремонт этого наименее долговечного узла.

Ремонт деталей токосъема

Рис. 273. Характеристики долговечности узлов

электрических машин:

1 — щетки и коллектор; 2 — подшипники; 3 — обмотки; 4 — общая для электрической машины

К узлу токосъема относятся: коллектор, щетки, пружины и щет­кодержатели.

Низкая долговечность основных деталей этого узла (коллек­тора и щеток) объясняется тем, что они работают в очень тяжелых условиях, при которых их механический износ от трения усугубля­ется электроэрозионным разрушением вследствие появления искре­ния между щетками и коллектором.

Величина электрической эрозии пропорциональна интенсивно­сти искрения. Интенсивность искрения, а с ней и интенсивность из­носа щеток и коллектора зависят от целого ряда факторов, изме­няющихся в процессе эксплуатации электрических машин. Основ­ными из них являются: величина усилия прижатия щеток к коллек­тору, величина площади контакта между щеткой и коллектором, вибрация щеток на коллекторе, состояние поверхности коллектора.

Рассмотрим влияние всех этих факторов на интенсивность из­нашивания щеток и коллектора.

1. Зависимость износа щеток и коллектора от величины усилия прижатия щеток к коллектору показана на рис. 274.

Рис. 274. Зависимость износа щеток и коллектора от величины усилия прижатия щеток к коллектору

При уменьшении усилия щетки становятся более чувствитель­ными к вибрациям, неизбежным на машине и приводящим к усиле­нию искрения, следствием чего является повышенный электроэрозиойный износ щеток и коллектора. При увеличении усилия возрас­тает механический износ щеток и коллектора от трения.

Из графика видно, что для каждой электрической машины (в зависимости от материала щеток и других факторов) имеет место оптимальная величина усилия прижатия щеток к коллектору. При ремонте машин необходимо обеспечить эту величину.

2. Величина площади контакта между щеткой и коллектором оказывает существенное влияние на их износ: чем меньше площадь контакта, тем больше давление щетки на коллектор, а это приводит к увеличению механического износа; с другой стороны, чем меньше площадь контакта, тем больше плотность тока (энергия), что так­же приводит к увеличению износа за счет увеличения электроэро­зионного разрушения. Поэтому при ремонте машин нужно доби­ваться наилучшей притирки щеток по коллектору.

3. Вибрация щеток на коллекторе приводит к искрению и чем больше вибрация щеток, тем больше искрение, тем больше элек­троэрозионное разрушение щеток и коллектора. Повышенная виб­рация щеток является следствием:

—несбалансированности якоря. Влияние этого фактора сказы­вается тем больше, чем больше обороты машины, поэтому при из­готовлении сравнительно тихоходных электрических машин (п до 3000—4000 об/мин), например Г-74, проводят статическую балан­сировку якоря, а для быстроходных машин (п более 5000 об/мин), например Г-5, ЭМУ, проводят динамическую балансировку якорей:

—наличия эксцентриситета на коллекторе; допускается эксцент­риситет для машин первой группы не более 0,03 мм и второй груп­пы не более 0,02 мм;

—наличия выступающих частей на коллекторе;

—пониженного давления щеток на коллектор.

4. Состояние поверхности коллектора (шероховатость, риски, задиры и т. д.) также оказывает существенное влияние на износ щеток и коллектора.

Рассмотренные факторы учитываются во время ремонта деталей узла токоподвода (токосъема) электрических машин.

Ремонт коллекторов электрических машин

Характерными дефектами коллектора являются: износ коллек­тора, биение коллектора выше допустимого предела, ненадежная припайка концов секций обмотки якоря к пластинам коллектора, ослабление посадки коллектора на валу якоря и расшатанность пластин, замыкание пластин коллектора между собой и на массу (вал якоря).

Дефекты коллекторов определяются наружным осмотром и промером измерительным инструментом.

Замыкание пластин коллекторов между собой и на массу обна­руживают при проверке обмоток якорей. 540

Процесс ремонта коллекторов в случае наличия их износа или биения состоит из трех операций.

1. Проточка коллектора. Она осуществляется на токарных стан­ках. Для получения высокой чистоты поверхности коллектора и уменьшения силы удара миканита или слюды по резцу глубина ре­зания и подача должны быть минимальными. Рекомендуется сле­дующий режим резания для проточки коллекторов: глубина реза­ния h = 0,2 — 0,3 мм; подача s не более 0,1 мм/об; скорость реза­ния v = 50—60 м/мин и более; материал резца — сталь Р-9, Р-18, сплав Т15К6.

2. Фрезерование миканита или слюды между пластинами кол­лектора. Эта операция выполняется не на всех коллекторах, а толь­ко для электрических машин, имеющих меднографитные или электрографитированные щетки (Г-74, Г-5, Г-6,5, ЭМУ). Фрезерование осуществляется либо фрезой, либо ножовочным полотном на глу­бину 0,5—1,0 мм и на полную ширину паза. При этом после удале­ния миканита или слюды пазы должны иметь строго прямоугольное поперечное сечение.

На рис. 275 показано универсальное приспособление к токарно­му станку для фрезерования миканита на коллекторах электриче­ских машин. На рис. 276 показан специальный настольный станок для этой же цели^ Выбор того или иного оборудования определяет­ся типом ремонтного средства, его программой.

Рис. 275. Универсальное приспособление к токарному станку

для фрезерования межламельной изоляции коллекторов

электрических машин

3. Шлифование коллектора. В ряде случаев при небольшом из­носе коллектора ограничиваются только этой операцией (без про­точки). Коллектор шлифуется на токарном станке мелкозернистой стеклянной бумагой № 1 или № 0, которая применяется при ремон­те деталей электрооборудования (вместо наждачной бумаги). Для шлифования коллектора используют специальные деревянные оправки, укрепляемые в резцедержателе суппорта станка.

Рис. 276. Специальный настольный станок для фрезерования межламельной изоляции коллекторов электрических машин

После шлифования коллектор обдувают воздухом и протирают ветошью, смоченной бензином. Технические условия на ремонт электрических машин разрешают ремонтировать коллекторы меха­нической обработкой до размера, меньшего их номинального дна-метра не более чем на 3—5 мм. При больших износах коллектор за­меняют (перепрессовывают) или чаще заменяют целиком якорь.

Ненадежное подсоединение концов проводов обмоток якоря к пластинам коллектора устраняется путем пайки. Для пайки приме­няют мягкие припои: олово, ПОС-30 и ПОС-40, а также кадмиево-серебряные ПСр-ЗКд (для машин мощностью более 3 кВт).

Коллекторы с ослабленным креплением на валу якоря, с рас­шатанными пластинами, а также с замыканием между пластинами и на массу не ремонтируют, а заменяют новым путем перепрессов­ки или чаще заменяют якорь в сборе.

Дефекты щеток и их устранение

Характерными дефектами щеток являются: износ более допу­стимой величины, равной 1/3—1/4 номинальной их высоты; отколы и трещины; недостаточно полное прилегание к поверхности коллек­тора, которое должно быть не менее 2/3 их рабочей поверхности; ненадежное закрепление выводных проводничков.

Дефекты щеток можно обнаружить наружным осмотром и про­мером их высоты. Щетки, имеющие отколы, трещины, высоту менее допустимой и ненадежное крепление выводных проводников, вы­браковывают и заменяют новыми.

Новые щетки и щетки с недостаточно полным прилеганием ра­бочей поверхности притирают по коллектору. Для ускорения при­тирки под щетки на коллектор накладывается полоска мелкозерни­стой стеклянной бумаги абразивной поверхностью, обращенной к щеткам.

Ремонт щеткодержателей и пружин

Характерными дефектами щеткодержателей и пружин являются: шаткость в соединениях деталей, трещины и отколы деталей щетко­держателей, заедания щеток в направляющих (нет свободного 1вижения щеток), пробой изоляционных частей щеткодержателей, потеря упругости пружин.

Изоляционные части щеткодержателей проверяются на пробой эком напряжения 220 В, а также путем замера величины их сопротивления мегомметром (типа М1101).

Проверка упругости пружин осуществляется с помощью динамометра, когда щетки установлены на коллекторе.

Ремонт щеткодержателей и пружин состоит в следующем:

— шаткость в соединениях щеткодержателей устраняют пере­клепкой или подтяжкой винтов и болтов;

— поломанные детали, пробитую изоляцию и пружины, поте­рявшие упругость, заменяют.

Ремонт обмоток электрических машин

Характерными дефектами обмоток электрических машин явля­ются разрушение изоляции и обрывы .

Разрушения изоляции в зависимости от места проявляются как межвитковые замыкания или замыкания на массу. Обрывы возможны как самих обмоток, так и в местах припайки обмоток к коллекторным пластинам — для якорей или к выводным проводникам и наконечникам — для обмоток статоров.

Качество изоляции обмоток от массы проверяют путем испыта­ния изоляции на пробой напряжением и путем замера сопротивле­ния изоляции мегомметром. Проверка изоляции на пробой осуще­ствляется переменным напряжением 220 В.

Для проведения этих испытаний поступают так, как показано на рис. 277. Лампочка является индикатором и предохраняет от ко­ротких замыканий. Если в течение минуты лампочка не вспыхнет, то изоляция считается исправной. Загорание лампочки указывает на пробой изоляции. Этот способ хотя и прост, но не позволяет определить сопротивление изоляции. Для замера сопротивления изоляции обмоток используют мегомметр типа М1101. Сопротивление изоляции при напряжении 500 В должно быть не менее 2 5-5,0 МОм.

Проверка обмоток на отсутствие межвитковых замыканий осу­ществляется разными способами в зависимости от конструкции об­мотки.

Рис. 277. Подключение контрольной лампы и мегомметра при проверке

изоляции якорей

Исходя из учета возможности обнаружения межвитковых замы­каний, все обмотки можно разбить на две группы: обмотки прово­лочные, имеющие значительное сопротивление, и обмотки шинные, имеющие весьма малое сопротивление.

Межвитковые замыкания в обмотках первой группы обнаружи­ваются путем замера их сопротивления или падения напряжения на отдельных секциях этих обмоток. В обоих случаях через проверяе­мые обмотки пропускается ток от внешнего источника.

При проверке обмоток статоров таким внешним источником являются батарейки омметра. Омметр в этом случае подключается так, как показано на рис. 278. Если сопротивление проверяемой об­мотки соответствует номинальной величине, обмотка исправна. Если сопротивление меньше нормы, значит в обмотке часть витков замкнута накоротко. Естественно, что этим способом легко обнару­жить и обрыв: показания омметра в этом случае будут равны бес­конечности.

При проверке проволочных обмоток якорей (генераторы до , 1,5 кВт) в качестве источника используют аккумуляторные бата­реи, а в качестве индикатора — вольтметр. В этом случае через об­мотку пропускают ток номинальной величины (например, для Г-731 — 52Л), как показано на рис. 279. Затем вольтметром с пере­ключением пределов измерений на 3 и 30 В отыскивают дефекты. Прежде всего необходимо убедиться в том, что отсутствуют обры­вы в обмотке (рис. 280,а). Для этого следует поступить таким об­разом: один провод вольтметра (со шкалой 0—З0 В) соединить с

Рис. 278. Подключение оммет- Рис 279 Схема для проверки проволочных

ра при проверке сопротивления обмоток якорей методом вольтметра

вольтметра

Рис 280. Способы обнаружения дефектов

обмоток якорей методом вольтметра а — обнаружение обрыва; б — обнаруже­ние межвитковых замыканий

токоподводящей щеткой (левой), а другой вести по коллектору, на­чиная от второй (правой) щетки по направлению к первой.

Прибор будет давать максимальные отклонения, равные напря­жению аккумуляторных батарей, до тех пор, пока не будет прой­дена секция (если таковая окажется) с обрывом. В этом случае вольтметр показаний не даст и одно место обрыва будет обнару­жено. Найдя один обрыв, если таковой оказался, таким же обра­зом находят второй, если он есть, идя с обратной стороны. Если об­рывы отсутствуют, приступают к отысканию межвитковых замыка­ний в секциях обмотки и коротких замыканий между коллектор­ными пластинами. Вольтметром со шкалой до 3 В последовательно замеряют падение напряжения между двумя смежными коллектор­ными пластинами (рис. 280,6). В исправных секциях падение на­пряжения будет одинаково и равно

При межвитковом замыкании в секции падение напряжения в ней будет меньше, чем в исправных секциях. При коротком замы­кании между пластинами коллектора падение напряжения бу­дет равно нулю. Если при измерении падения напряжения на всех секциях падение напряжения равно нулю, а на одной паре пластин вольтметр даст максимальные показания (напряжение источника), то это указывает на обрыв в этой цепи.

Таким образом, и в этом случае удается определить обрыв в сек­ции, но имеется опасность того, что может сгореть чувствительный прибор, которым измеряется падение напряжения на секциях. По­этому и рекомендуется вначале вольтметром со шкалой до 30 В проверить обмотку якоря на отсутствие в ней обрывов, а затем уже производить все остальные испытания.

Проверка волновых обмоток якорей вольтметром ведется так же, как и петлевых. Но замеряемое в этом случае падение напряжения будет соответствовать падению напряжения в двух или более сек­циях.

Обмотки второй группы на наличие межвитковых замыканий нельзя проверить пропусканием по ним тока, так как для обнару­жения дефектов понадобились бы слишком чувствительные индика­торы или слишком большие токи. Поэтому, несмотря на простоту, этот способ в данном случае неприменим. Обмотки этой группы проверяются на индукционном аппарате. Этот способ является бо­лее универсальным, так как позволяет проверять обмотки как вто­рой, так и первой групп.

Если при испытании вольтметром к обмотке подводилось напря­жение от аккумуляторной батареи, то с помощью индукционного аппарата переменная э. д. с. индуцируется непосредственно в самих обмотках.

Индукционный аппарат для проверки обмоток якорей представ­ляет собой П-образное ярмо, набранное из листов трансформатор-546

ного железа. На горизонтальной полке ярма помещается обмотка, питаемая переменным током от сети.

Проверяемый якорь укладывается на ярмо и замыкает собой магнитную цепь аппарата. При включении аппарата в сеть пере­менного тока в секциях обмотки якоря индуцируется (наводится) переменная э. д. с. Схема проверки обмотки якоря на индукционном аппарате показана на рис. 281.

Рис. 281. Схема проверки обмоток якорей на индукционном аппарате

В секциях исправного якоря, одинаково удаленных от ярма и симметрично расположенных относительно вертикальной оси в каждый момент времени будут индуцироваться равные по величи­не и противоположные по знаку эдс

и т. д. Следовательно, э. д. с. каждой секции будет урав­новешиваться суммой э. д. с. всех остальных секций и, значит, тока в обмотке якоря не будет. Если, поворачивая якорь, каждую пару коллекторных пластин поочередно ставить в определенное положе­ние относительно ярма и вертикальной оси и подсоединять к ним щупы прибора, то прибор будет давать одинаковые показания.

В случае наличия межвиткового замыкания в секции ее э. д. с. окажется меньше, чем сумма э. д. с. всех остальных секций, при­паянных к этой же паре коллекторных пластин. Тогда неисправная секция окажется потребителем по отношению к другим, и по об­мотке якоря потечет ток. Следовательно, показания прибора умень­шатся на величину падения напряжения в обмотке якоря. С другой стороны, при наличии межвиткового замыкания или замыкания между коллекторными пластинами в секции образуется замкнутый контур abc или defgh. В этом контуре будет индуцироваться само­стоятельная э. д. с, которая ничем не уравновешивается, следова­тельно, в этом контуре потечет переменный ток. Этот ток вызовет возникновение своего магнитного потока Ф _i который будет замы­каться в близлежащих зубцах железа якоря. Если провести сталь­ной пластиной по железу якоря, то напротив паза с неисправной секцией пластина будет дребезжать.

Таким образом, секцию якоря, имеющую межвитковое замыка­ние, можно обнаружить на индукционном аппарате с помощью при­бора или стальной пластины; также обнаруживается замыкание между коллекторными пластинами.

Принцип индуцирования э. д. с. в проверяемой обмотке исполь­зуется и при проверке обеих групп статорных обмоток. Если статорные обмотки сняты с полюсных башмаков, то они могут быть про­верены на том же индукционном аппарате, что и обмотки якоря. Снятую обмотку одевают на наборный железный сердечник и укла­дывают на ярмо индукционного аппарата, как показано на рис. 282. При наличии в обмотке замкнутых накоротко витков по ним поте­чет электрический ток, и обмотка будет греться. В исправной об­мотке индуктированная э. д. с. не вызовет появления тока и обмот­ка останется холодной.

Если обмотки не снимались с полюсных наконечников, их мож­но проверять индукционным аппаратом специальной конструкции, как показано на рис. 283.

Индикатором наличия межвитковых замыканий в этом случае является для обмоток второй группы милливольтметр, а для обмо­ток первой группы — вольтметр. Измерительный прибор подключа­ется поочередно к каждой из проверяемых обмоток. Уменьшение показаний прибора на одной из обмоток по сравнению с другими свидетельствует о межвитковом замыкании.

Обрывы в проволочных обмотках обнаруживаются до их испы­таний на отсутствие межвитковых замыканий или в процессе этих испытаний, как указывалось выше. Обрывы шинных обмоток прак­тически не встречаются.

Рис 282. Проверка обмоток стато­ров, снятых с Рис. 283. Проверка обмоток стато­ров, не снимаемых с полюсных

полюсных башмаков, с помощью индукционного баш­маков, с помощью индукционного аппарата

аппарата

При капитальном ремонте электрических машин можно приме­нять способ проверки технического состояния обмоток путем срав­нения импульсов падений напряжения на них или их частях. Блок-схема аппарата для таких испытаний представлена на рис. 284. Способ этот основан на том, что если сравниваемые обмотки не имеют никаких дефектов и совершенно одинаковы между собой, то их полные сопротивления равны между собой. Поэтому импульс­ные падения напряжения на каждой из двух сравниваемых обмоток при посылке одинаковых ступенчатых импульсов напряжения бу­дут иметь одинаковую форму и амплитуду. Следовательно, при по­даче на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки напря­жения с проверяемых обмоток кривые падений напряжения на экра­не сольются в одну.

Если же одна из обмоток имеет дефект, то на экране электрон­но-лучевой трубки появятся две кривые. Этот способ является весь­ма универсальным. Он позволяет обнаруживать дефекты в любых обмотках, допускающих деление на две равные части. Якорная об­мотка проверяется в два приема, причем якорь подключается так, как показано на рис. 285: сначала проверяется часть обмотки САД, а затем — СВД.

Кроме универсальности, следует подчеркнуть еще такие преиму­щества этого способа, как возможность контроля обмоток без раз­борки машин, высокая чувствительность и надежность способа, вы­сокая производительность.

Рис. 284. Блок-схема аппарата СМ-2 для проверки обмоток методом сравнения падений напряжения

Якоря и статоры, имеющие дефектные обмотки, при текущем ремонте в войсковых условиях, как правило, заменяются в сборе. При капитальном ремонте в условиях танкоремонтных заводов ино­гда перематывают проволочные обмотки или меняют их наружную изоляцию, поступая при этом так же, как при изготовлении новых якорей или обмоток возбуждения.

Рис. 285. Подключение обмотки яко­ря к аппарату СМ-2

Устранение механических дефектов и повреждений антикоррозионных покрытий

Характерными механическими неисправностями деталей и узлов электрических машин являются: изгиб валов якорей, износ шеек валов, износ подшипников, гнезд под подшипники в крышках, сры­вы резьб, нарушение антикоррозионных покрытий.

Все эти дефекты обнаруживают и устраняют с помощью спосо­бов дефектации и ремонта, описанных в предыдущих разделах.

При ремонте электрических машин приходится изготавливать целый ряд мелких деталей: наконечники проводов, латунные сталь­ные и изоляционные шайбы, втулки, а также детали крепежа.

Для этой цели используют штамповочные, револьверные и дру­гие станки.