Способ ремонта и модернизации роторов электрических машин переменного тока

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при восстановлении вышедших из строя роторов асинхронных электродвигателей. Задача изобретения состоит в упрощении технологии восстановления роторов данных двигателей, повышении надежности и одновременном улучшении эксплуатационных характеристик электрических машин после их восстановления. Сущность изобретения состоит в том, что с ротора удаляют элементы обмотки вместе с зубцовым его слоем, затем изготавливают новую активную часть ротора в виде железно-медной гильзы в соответствии с геометрией удаленной части ротора и закрепляют гильзу на оставшейся части ротора. Способ прост в осуществлении и обеспечивает практически стопроцентный возврат в эксплуатацию вышедших из строя электродвигателей. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к электрическим машинам переменного тока, и пригодно к использованию при ремонте их роторов.

Известен способ изготовления к.з. роторов асинхронных электродвигателей (1), заключающийся в изготовлении беззубцового магнитопровода путем прессования порошка железа, легированного кремнием или алюминием и смешанного с пластификатором, и последующей термообработкой. На поверхность магнитопровода по окружности наматывают активный слой в виде навитой спиральной металлической проволоки, который покрывают по крайней мере одним слоем частиц металла.

Такой способ изготовления роторов асинхронных машин практически не пригоден при ремонте электрических машин на ремонтных заводах, т.к. требует применения специального дорогостоящего оборудования (пресса, термопечи, обеспечивающие термообработку в защитной среде, установки для плазменного напыления и др.). Кроме того, указанный способ изготовления применим только для электрических машин малой мощности с диаметром ротора до 100 мм.

Известен также способ для изготовления ротора асинхронного двигателя (2), в котором штампуют и собирают в пакет беззубцовый магнитопровод и устанавливают на нем массивный магнитопровод, к торцевым поверхностям которого прикрепляют короткозамыкающие кольца.

Изготовленные таким способом роторы практически не требуют ремонта.

Однако промышленностью выпускаются сотни тысяч асинхронных электродвигателей с к.з. ротором. Способ изготовления таких роторов заключается в штамповке листов с пазами из электротехнической стали, шихтовки их в пакет магнитопровода и заливки в пазы магнитопровода алюминия для образования "беличьей клетки", торцы которой соединены с короткозамыкающими кольцами. Такие роторы часто выходят из строя. Для их ремонта применяется следующая технология (3). Вышедшую из строя обмотку удаляют методом выплавления, производят зачистку пазов, далее в специальной оправе осуществляют заливку новой обмотки с к.з. кольцами. После остывания ротора производят его механическую (чистовую) обработку и балансировку. Собранную электрическую машину с таким ротором подвергают испытанию и при положительных результатах отправляют потребителям.

По технической сущности и достигаемому результату данное решение является наиболее близким к предложенному изобретению.

Недостатком такого способа ремонта является низкое качество изготовления роторов и, как следствие, быстрый выход их из строя.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества ремонта роторов электрических машин переменного тока путем исключения возможности выплавления стержней "беличьей клетки".

Поставленная задача решается тем, что в известном способе ремонта и модернизации роторов электрических машин переменного тока, включающим удаление элементов обмотки ротора, изготовлении новой активной части ротора, чистовой обработке и балансировке ротора, указанные элементы обмотки удаляют вместе с зубцовым слоем ротора, изготавливают железно-медную гильзу в соответствии с геометрией удаленной части и закрепляют гильзу на оставшейся части ротора.

Причем элементы обмотки и зубцовый слой ротора удаляют посредством токарной обработки (срезают), а железно-медную гильзу изготавливают по технологии литьевой или порошковой металлургии и закрепляют ее на шихтованной части ротора по системе отверстия с допуском для тугой горячей посадки при температуре гильзы 300-350^oC, а окончательную обработку ротора осуществляют после полного его остывания.

Только совокупность указанных существенных признаков позволяет решить поставленную в изобретении задачу и не только отремонтировать двигатели, но и модернизировать их, получив в результате асинхронные двигатели с массивны ротором.

Все указанные существенные признаки являются новыми, за исключением следующих признаков: удаление элементов обмотки, изготовление новой активной части ротора, чистовой обработкой и балансировкой ротора.

Отличительная совокупность признаков, заключающаяся в том, что элементы обмотки удаляют вместе с зубцовым слоем ротора, изготавливают железно-медную гильзу в соответствии с геометрией удаленной части и закрепляют гильзу на оставшейся части ротора, позволяют обеспечить получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемое изобретение.

На фиг. 1-4 показана принципиальная схема последовательности осуществления способа ремонта роторов.

Примеры реализации способа.

1. Производился ремонт короткозамкнутого асинхронного двигателя серии А мощностью 125 кВт. Габариты ротора: D_р=430 мм, L_р=360 мм. Последовательность операций следующая. Ротор (1) устанавливают на токарный станок (2) и обтачивают активный слой, в данном случае "беличью клетку" (3) вместе с зубцовым слоем на глубину 26 мм. Рабочую гильзу (4) (в данном случае из железно-медного сплава), предварительно нагретую до температуры 345±5^oC, надевают на обточенную часть (5) ротора и выдерживают в течение времени, необходимого для полного остывания ротора с гильзой, затем к торцам гильзы приваривают аргоно-дуговой сваркой медью медные короткозамыкающие кольца (6). После чистовой обработки ротора производят его балансировку, сборку двигателя и его испытания.

2. Производился ремонт короткозамкнутого асинхронного двигателя серии СОММ 41-2 мощностью 3 кВт. Габариты ротора: D_p=110 мм, L_p=120 мм. Последовательность операций такая же, что и в примере 1, однако глубина проточки активного слоя ротора составила 12 мм, а нагрев гильзы, выполненной по технологии порошковой металлургии 305±5^oC.

3. Производился ремонт двухстороннего короткозамкнутого асинхронного двигателя серии МАП422-2/12 мощностью 22/6,5 кВт. Габариты ротора: D_p=170 мм, L_p= 260 мм. Последовательность операций та же, что и в примерах 1 и 2, однако глубина проточки активного слоя ротора составила 16 мм, а нагрев гильзы 320±5^oC.

Как видно из приведенных примеров, толщина гильзы зависит от типа и мощности двигателя и определяется расчетом, а температура ее нагрева перед посадкой на ротор составляет: для двигателей большой мощности (свыше 100 кВт) 345-350^oC; для двигателей средней мощности (10-100 кВт) 315-325^oC; для двигателей малой мощности (1-10 кВт) 300-310^oC.

Выход за пределы диапазонов температур предварительного нагрева гильз при ремонте роторов каждой из указанных групп мощностей двигателей приводит к следующим отрицательным результатам: превышение к слабой посадке гильзы и, как следствие, к ухудшению характеристик двигателей, а уменьшение температур сопровождается появлением на гильзах продольных трещин или разрывов после охлаждения из-за чрезмерно тугой посадки.

Применение предлагаемого способа выгодно отличается от прототипа простотой технологии, а также тем, что позволяет обеспечить стопроцентный возврат в эксплуатацию вышедших из строя электродвигателей по причине обрыва стержней при любой конструкции "беличьей клетки" или фазной обмотки. При этом надежность отремонтированных предлагаемым способом двигателей повышается, сам способ обладает простотой технологии, возможностью преобразования электрических машин с различными типами обмотки ротора в машины с массивным ротором, с одновременным улучшением их пусковых характеристик и энергетических показателей, а также возможностью стопроцентного возврата вышедших из строя электродвигателей.

Предлагаемый способ может быть реализован как на мелких ремонтных предприятиях, так и на крупных электромашиностроительных заводах.

Формула изобретения

1. Способ ремонта и модернизации электрических машин переменного тока, включающий удаление элементов обмотки ротора, изготовление новой активной части ротора, чистовую обработку и балансировку ротора и испытание электрической машины, отличающийся тем, что элементы обмотки удаляют вместе с зубцовым слоем ротора, изготавливают железно-медную гильзу в соответствии с геометрией удаленной части и закрепляют гильзу на оставшейся части ротора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что элементы обмотки и зубцовый слой срезают с ротора.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что срезание элементов обмотки и зубцового слоя производят путем обтачивания ротора на токарном станке.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную гильзу изготавливают по технологии литьевой металлургии.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную гильзу изготавливают по технологии порошковой металлургии.

6. Способ по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что гильзу обрабатывают и закрепляют на оставшейся части ротора по системе отверстия с допуском для тугой горячей посадки при температуре гильзы 300 350^oС, а окончательную обработку ротора осуществляют после полного его остывания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4