Наладку асинхронных двигателей выполняют в следующем объеме:
• внешний осмотр;
• проверка механической части;
• измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками;
• измерение сопротивлений обмоток постоянному току;
• испытание обмоток повышенным напряжением промышленной частоты;
• пробный пуск.
Внешний осмотр асинхронного двигателя начинают со щитка.
На щитке должны быть следующие данные:
• наименование или товарный знак завода-изготовителя,
• тип и заводской номер,
• номинальные данные (мощность, напряжение, сила тока, частота вращения, схема соединения обмотки, коэффициент полезного действия, коэффициент мощности),
• год выпуска,
• масса и ГОСТ на двигатель.
Ознакомление со щитком двигателя в начале работы является обязательным. Затем проверяют состояние внешней поверхности двигателя, его подшипниковых узлов, выходного конца вала, вентилятора и состояние клеммных выводов.
Если трехфазный двигатель не имеет составных и секционированных обмоток на статоре, то выводы обозначают в соответствии с табл. 1, а при наличии таких обмоток — выводы обозначают теми же буквами, что и простые обмотки, но с дополнительными цифрами впереди прописных букв. Для многоскоростных асинхронных двигателей впереди букв ставят цифры, указывающие на число полюсов данной секции.
Таблица 1
Таблица 2
Примечание: клеммы с нумерацией П — подключены к сети, С – свободны, З – закорочены
Маркировку щитков многоскоростных двигателей и способы их включения на разные скорости можно объяснить с помощью табл. 2.
При внешнем осмотре асинхронного двигателя особое внимание надо обращать на состояние коробки выводов и выводные концы, в которых очень часто встречаются различные нарушения изоляции, при этом измеряют расстояние между токоведущими частями и корпусом. Оно должно быть достаточно велико, чтобы не происходило перекрытия по поверхности. Не менее важной является величина выбега вала в осевом направлении, которая по нормам не должна превышать 2 мм (по 1 мм в одну сторону) для двигателей до 40 кВт.
Большое значение имеет величина воздушного зазора, так как оказывает существенное влияние на характеристики асинхронных двигателей, поэтому после ремонтов или в случае неудовлетворительной работы двигателя измеряют воздушный зазор в четырех диаметрально противоположных точках. Зазоры должны быть одинаковы по всей окружности и не должны отличаться в любой из этих четырех точек более, чем на 10% от среднего значения.
К асинхронным двигателям целого ряда станков, таких как резьбошлифовальные и зубошлифовальные, предъявляют особые требования с точки зрения биения и вибраций. На биение вала и вибрации электрических машин большое влияние оказывает точность обработки и состояние вращающихся частей машины. Особенно велики биения и вибрации при прогнутом вале двигателя.
Биение — отклонение от заданного (правильного) взаимного расположения поверхностей вращающихся или колеблющихся деталей типа тел вращения. Различают радиальные и торцовые биения.
Для всех машин биения нежелательны, так как при этом нарушается нормальная работа подшипниковых узлов и машины в целом. Величину биения измеряют с помощью часового индикатора, который позволяет измерять биения от 0,01 мм до 10 мм. При измерении биения вала наконечник индикатора упирают в вал, вращающийся с небольшой скоростью. По отклонению стрелки часового индикатора судят о величине биения, которая не должна превышать значений, указанных в технических условиях на станок или двигатель.
Изоляция электрической машины является важным показателем, так как от ее состояния зависит долговечность и надежность машины. Согласно ГОСТ сопротивление изоляции обмоток в МОм электрических машин должно быть не меньше
где Uн— номинальное напряжение обмотки, В; Pн — номинальная мощность машины, кВт.
Сопротивление изоляции измеряют перед пробным пуском двигателя, а затем в процессе эксплуатации периодически, кроме того, контролируют после длительных перерывов в работе и после каждого аварийного отключения привода.
Сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками измеряют при холодных обмотках и в нагретом состоянии, при температуре обмоток, равной температуре номинального режима, непосредственно перед проверкой электрической прочности изоляции обмоток.
Если в двигателе выведены начало и конец каждой фазы, то сопротивление изоляции измеряют отдельно для каждой фазы относительно корпуса и между обмотками. У многоскоростных двигателей сопротивление изоляции проверяют для каждой обмотки в отдельности.
Для измерения сопротивления изоляции электродвигателей напряжением до 1000 В применяют мегомметры на 500 и 1000 В.
Измерение проводят следующим образом, зажим мегомметра «Экран» присоединяют к корпусу машины, а второй зажим гибким проводом с надежной изоляцией присоединяют к выводу обмотки. Концы проводников должны быть заделаны в ручки из изоляционного материала с металлическим штырем, заостренным на конце, для обеспечения надежного контакта.
Ручку мегомметра вращают с частотой, примерно равной 2 об/с. Двигатели небольшой мощности имеют небольшую емкость, поэтому стрелка прибора устанавливается в положение, соответствующее сопротивлению изоляции обмотки машины.
Для новых машин сопротивление изоляции, как показала практика, колеблется при температуре 20° С в пределах от 5 до 100 МОм. К двигателям малоответственных приводов небольшой мощности и напряжением до 1000 В «Правила устройств электроустановок» не предъявляют конкретных требований к величине R. Из практики известны случаи, когда двигатели, имеющие сопротивления менее 0,5 МОм, вводились в работу, их сопротивление изоляции повышалось и в дальнейшем они работали безотказно.
Снижение сопротивления изоляции в процессе эксплуатации вызывается поверхностной влажностью, загрязнением поверхности изоляции токопроводящей пылью, проникновением в толщу изоляции влаги, химическим разложением изоляции. Для уточнения причин снижении сопротивления изоляции необходимо произвести измерение с помощью двойного моста, например Р-316, при двух направлениях тока в контролируемой цепи. При разных результатах замеров наиболее вероятная причина — проникновение влаги в толщу изоляции.
Конкретно вопрос о включении асинхронного двигателя в работу должен решаться только после проведения испытания обмоток повышенным напряжением. Включение двигателя, имеющего малое значение сопротивления изоляции, без испытания повышенным напряжением допускается только в исключительных случаях, когда решается вопрос, что выгоднее: подвергнуть опасности двигатель или допустить простой дорогостоящего оборудования.
В процессе эксплуатации двигателя возможны повреждения изоляции, приводящие к снижению ее электрической прочности ниже допустимых норм. Согласно ГОСТ испытание электрической прочности изоляции обмоток по отношению к корпусу и между собой производят при отключенном от сети двигателе в течение 1 мин испытательным напряжением, величина которого должна быть не менее величины, приведенной в табл. 3.
Таблица 3
Повышенное напряжение подают на одну из фаз, а остальные фазы присоединяют к корпусу двигателя. Если обмотки соединены внутри двигателя в звезду или треугольник, то испытание изоляции между обмоткой и корпусом проводят одновременно для всей обмотки. При выполнении испытаний напряжение нельзя прикладывать мгновенно. Испытание начинают с 1/3 испытательного напряжения, затем постепенно поднимают напряжение до испытательного, причем время подъема от половинного до полного испытательного напряжения должно составлять не менее 10 с.
Полное напряжение выдерживают в течение 1 мин, после чего его плавно снижают до 1/3Uисп и отключают испытательную установку. Результаты испытания считают удовлетворительными, если во время испытания не происходило пробоя изоляции или перекрытий по поверхности изоляции, при этом по приборам не наблюдались резкие толчки, свидетельствующие о частичных повреждениях изоляции.
Если при испытании произошел пробой, находят ею место и ремонтируют обмотку. Место пробоя можно найти путем повторного приложения напряжения с последующим наблюдением за появлением искр, дыма или легким потрескиванием при искрении, невидимом снаружи.
Измерение сопротивления обмоток постоянному току, которое проводят для уточнения технических данных элементов схемы, дает возможность в некоторых случаях определить наличие короткозамкнутых витков. Температура обмоток при измерении не должна отличаться от окружающей более чем на 5° С.
Измерения выполняют с помощью одинарного или двойного моста, по методу амперметра—вольтметра или методом микроомметра. Величины сопротивлений не должны отличаться от средней более чем на 20%.
Согласно ГОСТ при измерении сопротивления обмоток каждое сопротивление должно быть измерено 3 раза. При измерении сопротивления обмотки по методу амперметра—вольтметра каждое сопротивление должно быть измерено при трех различных значениях тока. За действительную величину сопротивления принимают среднее арифметическое из трех измерений.
Метод амперметра—вольтметра (рис. 1) применяют в тех случаях, когда не требуется большой точности измерения. Измерение методом амперметра—вольтметра основано на законе Ома:
где Rх— измеряемое сопротивление, Ом; U— показание вольтметра, В; I— показание амперметра, А.
Точность измерения при этом методе определяется суммарной погрешностью приборов. Так, если класс точности амперметра 0,5%, а вольтметра — 1%, то суммарная погрешность составит 1,5%.
Для того чтобы метод амперметра—вольтметра давал более точные результаты, необходимо соблюдать следующие условия:
1. точность измерения в значительной степени зависит от надежности контактов, поэтому перед измерением рекомендуется контакты пропаять;
2. источником постоянного тока должна служить сеть или хорошо заряженная батарея напряжением 4—6 В, для того чтобы избежать влияния падения напряжения на источнике;
3. отсчет по приборам должен производиться одновременно.
Измерение сопротивления с помощью мостов применяется главным образом в тех случаях, когда необходимо получить большую точность измерения. Точность мостовых методов достигает 0,001%. Пределы измерений мостов колеблются от 10-5 до 106 Ом.
Микроомметром измеряют при большом числе замеров, например переходных сопротивлений контактов, межкатушечных соединений.
Рис. 1. Схема измерения сопротивления обмоток постоянному току по методу амперметра—вольтметра
Рис. 2. Схема измерении сопротивления обмотки статора асинхронного двигателя, соединенной в звезду (а) и в треугольник (б)
Измерения проводят быстро, так как отсутствует необходимость в регулировке прибора. Сопротивление обмотки постоянному току для двигателей до 10 КВт измеряют не ранее, чем через 5 ч по окончании его работы, а для двигателей более 10 кВт — не менее чем через 8 ч при неподвижном роторе. Если у статора двигателя выведены все шесть концов обмоток, то измерение проводят на обмотке каждой фазы отдельно.
При внутреннем соединении обмоток в звезду попарно измеряют сопротивление двух последовательно соединенных фаз (рис. 2, а). При этом сопротивление каждой фазы
При внутреннем соединении в треугольник измеряют сопротивление между каждой парой выводных концов линейных зажимов (рис. 2, б). Считая, что сопротивления всех фаз равны, определяют сопротивление каждой фазы:
Для многоскоростных двигателей аналогичные измерения проводят для каждой обмотки или для каждой секции.
Проверка правильности включения обмоток машин переменного тока. Иногда, особенно после ремонтов водные концы асинхронного двигателя оказываются непромаркированными, возникает необходимость определения начал и концов обмоток. Наиболее распространены два способа определения.
По первому способу сначала определяют попарно концы обмоток отдельных фаз. Затем собирают схему согласно рис. 3, а. «Плюс» источника присоединяют к началу одной из фаз, «минус» — к концу.
Условно принимают C1, С2, С3 за начало фаз 1, 2, 3, а С4, С5, С6 — за концы 4, 5, 6. В момент включения тока в обмотках других фаз (2—3) индуктируется электродвижущая сила с полярностью «минус» на началах С2 и C3 и «плюс» на концах С5 и С6. В момент отключения тока в фазе 1 полярность на концах фаз 2 и 3 противоположна полярности при их включении.
После маркировки фазы 1 источник постоянного тока присоединяют к фазе 3, если при этом стрелка милливольтметра или гальванометра отклоняется в ту же сторону, то все концы обмоток замаркированы правильно.
Для определения начал и концов по второму способу соединяют обмотки двигателя в звезду или треугольник (рис. 3, б), а на фазу 2 подают однофазное пониженное напряжение. В этом случае между концами C1 и С2, а также С2 н С3 возникает напряжение, несколько большее подведенного, а между концами C1 и С3 напряжение оказывается равным нулю. Если концы фаз 1 и 3 включены неправильно, то напряжение между концами С1 и С2, С2 и С3 будет меньше подведенного. После взаимного определения маркировки первых двух фаз аналогично определяют третью.
Первоначальное включение асинхронного двигателя. Для выяснения полной исправности двигателя испытывают его в режиме холостого хода и под нагрузкой. Предварительно вновь проверяют состояние механических частей, наполнение смазкой подшипников.
Легкость хода двигателя проверяют путем проворачивания вала вручную, при этом не должно быть слышно треска, скрежета и тому подобных звуков, свидетельствующих о соприкосновении ротора и статора, а также вентилятора и кожуха, затем проверяют правильность направления вращения, для этого двигатель включают кратковременно.
Продолжительность первого включения 1—2 с. Одновременно наблюдают величину пускового тока. Кратковременный пуск двигателя целесообразно повторить 2—3 раза, постепенно увеличивая продолжительность включения, после чего двигатель можно включить на более длительный период. За время работы двигателя на холостом ходу наладчик должен убедиться в хорошем состоянии ходовых частей: отсутствии вибраций, толчков тока, отсутствии нагрева подшипников.
При удовлетворительных результатах пробных пусков двигатель включают совместно с механической частью или подвергают испытанию на специальном стенде. Время проверки работы двигателя колеблется от 5 до 8 ч, при этом контролируют температуру основных узлов и обмоток машины, коэффициент мощности, состояние смазки подшипников узлов.