Диплом (1231287), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рисунок 1.8 – Причины неплановых ремонтов электровозов за 2015 год

1.4 Причины, вызывающие отказы тяговых двигателей

В процессе эксплуатации двигатели подвержены постоянному комплексному воздействию следующих факторов:

• механических;

• тепловых;

• климатических (от -50 до +40 ºС);

• электромагнитных;

• запыленность;

• грозовые перенапряжения.

Перечисленные факторы вызывают старение изоляции. Старение изоляции – это необратимое изменение свойств изоляционных материалов. Но отказы тяговых двигателей происходят не только из-за условий эксплуатации, а так же от качества произведенного ремонта.

Главная причина отказов тяговых двигателей – это низкий ресурс изоляции обмоток. Изоляция является наиболее уязвимой частью двигателя.

Такие времена года, как осень, зима и весна являются наиболее неблагоприятными для тяговых электродвигателей. Внутрь двигателя попадает вода и снег, что приводит к переувлажнению изоляции, а следовательно, и к снижению ее надежности. Так же, при постановке холодного локомотива в теплое помещение в двигателях конденсируется влага.

При повышении температуры воздуха во время суточных колебаний температуры или оттепелей тяговый двигатель нагревается медленно. При соприкосновении воздуха с более холодными частями тягового двигателя на обмотках и коллекторе образуется иней, от этого изоляция намокает и начинается ее разрушение.

Влага, попадающая в не работающий двигатель, поглощается изоляцией, что значительно снижает ее электрическую и механическую прочность. Такое увлажнение происходит наиболее интенсивно при повышении влажности с резким увеличением температуры окружающей среды.

На рисунке 1.9 приведена вентиляционная система тягового двигателя типа НБ-514 [1].

Рисунок 1.9 – Вентиляционная система тягового двигателя типа НБ-514

Из рисунка 1.9 видно, что наибольшая концентрация влаги будет скапливаться на задней лобовой части обмотки якоря. Если тяговый двигатель снаружи будет находиться под воздействием низких температур, то в области задней прижимной шайбы начнет конденсировать влага, которая при остановке машины приведет к переувлажнению лобовой части.

На рисунке 1.10 представлены места возможного проникновения влаги в паз обмотки якоря тягового двигателя электровоза [2].

Рисунок 1.10 – Места проникновения влаги в паз обмотки якоря тягового двигателя: 1,2 – зоны возможного проникновения

При значительных перепадах температур эксплуатация двигателей усугубляется резкими изменениями скоростей движения локомотивов, что вызывает столь же резкое изменение нагрузок двигателей, их частоты вращения, толчков и вибрации.

Большие токовые нагрузки, частые пуски приводят к нагреву обмоток якоря и тепловому разрушению изоляции. При превышении допустимой температуры обмоток, их изоляция становится жесткой и хрупкой, и в значительной степени теряет электрическую прочность. При перегреве обмоток, летучие вещества из изоляционных материалов быстро испаряются,

что приводит к образованию трещин, расслоений и пористости.

Повреждения якорей тяговых двигателей происходят так же из-за неправильных режимов управления локомотивом, приводящих к боксованию колесных пар и перегрузке двигателей. Влага, попадающая в остова, выводит из строя катушки главных и добавочных полюсов.

Так же, к разрушению изоляции приводят вибрационные нагрузки, действующие на тяговые двигатели. Вибрационные нагрузки бывают двух видов: механическая и электрическая. В свою очередь, механические и электрические вибрационные силы делятся на действующие при изменении нагрузки, в аварийных условиях и в стабильном состоянии. Помимо этого, они делятся на силы, действующие на статор двигателя, на лобовую часть в целом и на отдельный стержень (катушку) в пазу. В местах выхода стержней или катушек из пазов в районе лобовой части вибрация оказывает наиболее пагубное воздействие на состояние изоляции, вызывая её дальнейшее старение.

Механическая вибрация появляется в результате неправильной работы тягового двигателя. Причинами неправильной работы двигателя могут быть:

• несбалансированный якорь;

• смещенный якорь;

• поврежденные подшипники;

• короткое замыкание обмотки якоря.

Электрическую вибрацию вызывают электромагнитные силы между обмотками якоря тягового двигателя, создаваемые токами, протекающими через них. Во время короткого замыкания ток может вырасти в несколько раз от номинального значения и в результате воздействия сил на лобовую часть может быть в 100 раз выше, чем при нормальных условиях работы.

1.5 Вывод по первой главе

Проведенный анализ работы электровозного парка показал, что одной из главных причин постановки электровозов на неплановый ремонт является повреждение тягового электродвигателя. Основной проблемой отказов двигателя считается высокая уязвимость изоляции от воздействий внешних факторов, таких как:

• климатические условия;

• влага;

• вибрация.

Это свидетельствует о плохой защищенности изоляции тягового двигателя. Следовательно, применяемые методы и средства по восстановлению изоляции в условиях деповского ремонта не удовлетворяют современным требованиям, что приводит к снижению показателя межремонтного пробега до восстановительных работ в объеме ТР–3. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что необходимо усовершенствовать технологию восстановления изоляции обмоток тягового двигателя.

2 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Пропиткой называют производственный цикл, включающий в себя операции предварительной сушки изоляции и, собственно, пропитки. Назначение сушки – удалить влагу, попавшую на поверхность и проникшую внутрь обмоток. Пропитка – процесс заполнения пор и пустот в материале и промежутков в изоляции лаками или компаундами. Сушка и пропитка изоляции имеют цель повышение ее диэлектрической и механической прочности, химо- и влагостойкости, теплопроводности, т.е. всего того комплекса свойств, которые определяют качество изоляции. Улучшение характеристик при пропитке связано с вытеснением воздуха и влаги из пор и пустот изоляции и заполнением их твердой основой лака или компаундами, которые имеют более высокую электрическую прочность и теплопроводность, склеивают частицы и отдельные слои изоляции в единый монолит и защищают ее от непосредственного соприкосновения с влагой и кислородом воздуха. Качество пропитки определяется степенью заполнения пор и пустот изоляции пропитывающим веществом [3].

2.1 Сушка изоляции

В зимних условиях работы изоляция обмоток тяговых двигателей может увлажняться в результате проникновения снега в тяговые двигатели и образования инея на коллекторах и обмотках. Для сушки изоляции обмоток тяговых двигателей можно применять горячий воздух от стационарных калориферных установок, постоянный электрический ток низкого напряжения от специального источника и комбинированный способ – одновременно горячим воздухом и током низкого напряжения.

При калориферной сушке изоляции обмоток тяговых двигателей температура поверхности изоляции превышает температуру ее внутренних слоев [3]. При соприкосновении с горячим воздухом влага на поверхности быстро испаряется и уносится воздушным потоком из двигателя. Испарение создает перепад влагосодержания между поверхностью и внутренними слоями изоляции обмоток тяговых двигателей, что вызывает перемещение влаги к поверхности и удаление ее потоком воздуха.

При токовой сушке изоляции обмоток тяговых двигателей тепло передается от меди обмоток к изоляции, и температура внутри изоляции будет выше, чем на поверхности [3]. По этой причине появляется перепад температур, вызывающий перемещение влаги из внутренних слоев изоляции к поверхности. Содержание влаги внутри изоляции уменьшается, а на поверхности увеличивается, что оказывает тормозящее действие на поступление влаги к поверхности. Для устранения этого явления необходимо обеспечивать вентиляцию тяговых двигателей подключением к деповской электрической сети вентиляторов на электровозах переменного тока или открытием смотровых коллекторных люков тяговых двигателей. При вентиляции содержание влаги на поверхности изоляции уменьшится, направления перепадов температуры и влажности совпадут, и процесс сушки изоляции обмоток тяговых двигателей ускорится.

Наиболее эффективно процесс удаления влаги протекает при комбинированной сушке изоляции обмоток тяговых двигателей. Это значительно сокращает время сушки [3]. Калориферную сушку изоляции обмоток тяговых двигателей горячим воздухом следует начинать с включения вентилятора установки на 15–20 мин., затем включить питание калориферов и поднять температуру горячего воздуха до 90–100 °С. Расход воздуха через каждый тяговый двигатель должен составлять 15–20 м³/мин. Для ускорения процесса удаления влаги из внутренних слоев изоляции нужно через каждые 1–1,5 ч. отключать на 20–30 мин. питание калориферов, не выключая вентилятора установки. Сушку изоляции обмоток тяговых двигателей постоянным электрическим током от специального источника низкого напряжения следует производить на стойлах депо, не оборудованных стационарными калориферными установками. Перед началом сушки изоляции обмоток тяговых двигателей необходимо убедиться в качестве щеточного контакта и состоянии коллектора. При наличии влаги на коллекторах – протереть их насухо чистой салфеткой. Комбинированная сушка изоляции обмоток тяговых двигателей производится при температуре воздуха 90–100 °С и токах электродвигателей. Для ускорения процесса удаления влаги из внутренних слоев изоляции обмоток тяговых двигателей и охлаждения коллекторных пластин под щетками следует через 4–5 ч. снизить температуру охлаждающего воздуха до 50–60 °С. Переход на этот режим ускорит удаление влаги из внутренних слоев изоляции обмоток тяговых двигателей, поскольку перепады температуры и влажности будут направлены к поверхности. Кроме того, снизится температура пластин под щетками за счет охлаждения коллектора воздухом от калориферной установки.

Допускается на электровозах переменного тока осуществлять сушку изоляции обмоток тяговых двигателей при питании от контактной сети на 1–3 позициях переключателя ступеней трансформатора при медленном перемещении электровоза с подтормаживанием, постепенно повышая ток до 400–450 А на электровозах серии ВЛ60К и до 750–800 А – на электровозах серий ВЛ80, ВЛ85, ВЛ65, ЭП1, 3ЭС5К, до 300 А – на электровозах серий ЧС4, ЧС4Т и ЧС8.

При сушке изоляции обмоток периодически, через 40–60 мин, необходимо измерять и записывать в журнале сопротивление изоляции обмоток, проверять состояние коллекторов двигателей.

Сушку изоляции обмоток тяговых двигателей следует продолжать до достижения установившегося значения величины сопротивления изоляции не ниже норм, предусмотренных правилами текущего ремонта и технического обслуживания электровозов. Запрещается заканчивать сушку изоляции обмоток в период снижения сопротивления изоляции.

2.2 Пропитка изоляции

При деповском ремонте пропитка обмоток якорей (роторов) и полюс­ных катушек остовов (обмоток статоров) с последующим покрытием их изоляционной эмалью производится следующим электрическим машинам [4]:

• состояние которых требует замены бандажей, крепящих обмотку якорей;

• сопротивление изоляции обмоток которых, после сушки, не восстанавливается и не соответствует нормам, установленным Правилами и Руководствами ремонта. Пропитка обмоток электрических машин, не прошедших установленно­го режима сушки, запрещается.

Якоря (роторы), катушки остова (обмотки статоров), ранее пропитанные в компаундах, запрещается пропитывать в лаках и наоборот пропитанных в лаках – компаундами.

Пропитку производить только в том пропиточном материале, который указан в паспорте электрической машины (якоря) при выполнении последнего заводского ремонта.

Все изоляционные материалы, применяемые при ремонте электриче­ских машин, должны иметь сертификаты завода-изготовителя, подтверждающие их соответствие требованиям действующих стандартов или технических условий (ТУ) [4].

Характеристики

Список файлов ВКР