Неисправности и ремонт щеточного аппарата электрической машины

Щеточный аппарат. Этот аппарат электрической машины состоит из щеткодержателей со щетками и щеточных пальцев, собранных на поворотной траверсе. В коллекторных машинах применяют в основном два вида щеткодержателей: радиальные и реактивные (наклонные).

Радиальные щеткодержатели (см. рис. 1, б) характерны тем, что ось щетки направлена по радиусу коллектора. Давление на щетку 5 создается пружиной 3 и передается через рычаг 2 и пружину 8, которая служит буфером. Верхний конец пружины 8 шарнирно соединен с рычагом 2, в нижний ее конец ввернут на резьбе фарфоровый наконечник 7, который вставляют в углубление, просверленное в щетке 5.

Фарфоровый наконечник препятствует переходу тока через стальную пружину, что могло бы вызвать ее нагрев и нарушить упругость вследствие отпуска стали, Щетка вставлена в обойму б, которая отлита из латуни и прикреплена к корпусу 4 щеткодержателя, представляющему собой штампованную коробочку из листовой стали. Конец щеточного пальца Закрепляют в хомутике траверсы.

Радиальные щеткодержатели применяют в реверсивных электрических машинах, где якорь вращается с переменной направления вращения. В электрических машинах, вращающихся постоянно в. одном направлении, используют реактивные (наклонные) щеткодержатели (см. рис. 1, г), у которых щетка наклонена по отношению к радиусу коллектора по его ходу. При этом щетка 11 прижимается к стенке 12 обоймы пружиной 15, которая регулируется храповиком 13, запираемым пружинным штифтом 10, и не опрокидывается. Конец пружины 15 согнут в колечко 14 и играет роль нажимного рычага. Ток от щетки отводится по гибкому проводу, сплетенному из тонких медных нитей, к пальцу щеткодержателя. (Щеткодержатель надевается на палец щеточного устройства и удерживается на нем разрезным хомутиком 9. Этот щеткодержатель называется реактивным, поскольку щетка находится под действием реакций двух сил.

В синхронных и асинхронных электрических машинах применяют щеткодержатели зажимного типа, у которых щетки не скользят в обойме, а зажаты в корпусе щеткодержателя и при износе опускаются вместе с ним. Корпус щеткодержателя может быть выполнен из штампованных деталей без механической обработки.

Обычно щеткодержатели зажимного типа (рис. 2) выполняют сдвоенными — на одном пальце. 1 над каждым контактным кольцом располагаются две щетки 5. Каждая щетка стопорным винтом 4 зажата в корпусе 3 щеткодержателя и прижимается к контактному кольцу пружиной б. Корпуса Щеткодержателей шарнирно соединены с хомутиком 2. По мере износа щеток и контактных колец величина нажатия щетки на контактное кольцо не изменяется, поскольку с уменьшением длины плеча пружины увеличивается сила нажатия пружины.

Рис. 2. Щеткодержатель зажимного типа синхронных и асинхронных машин

В машинах постоянного тока из-за ограничения величины перекрытия коллекторные пластин щетки располагают узкой стороной вдоль окружности коллектора. В асинхронных машинах щетки узкой стороной направляют вдоль контактных колец, благодаря чему уменьшают их ширину. В машинах постоянного тока щеткодержатели одинаковой полярности укреплены на неизолированном металлическом пальце, а и асинхронных машинах щеткодержатели контактных колец, относящихся к разным фазам, — на изолированном пальце.

При ремонте электрических машин наиболее часто встречаются такие неисправности щеткодержателя, как ослабление пружин, оплавление или механические повреждения.

Ослабление пружин щеткодержателя, — следовательно, — снижение нажатия на щетку устраняют регулировкой пружин, а при отсутствии такой возможности — заменой дефектной пружины новой заводского изготовления. Величину нажатия пружины щеткодержателя после регулировки или замены проверяют самым доступным способом, показанным на рис. 3. Величина нажатия щеток зависит от их марки, конструкции машины и др.

Величину нажатия щеток 3 на коллектор 1 определяют так: подкладывают под щетку на коллектор полоску бумаги или фольги), затем одновременно тянут одной рукой за шнурок, привязанный к крючку динамометра, а другой — за бумагу и замечают показание динамометра в момент, когда бумагу можно легко вытянуть из-под щетки. Удельное нажатие определяется как частное от деления величины, показанной динамометром в граммах, на поперечное сечение щетки в квадратных сантиметрах. Отклонения в усилии нажатия отдельных щеток одного полюса машины постоянного тока не должны превышать 10%. Все щетки, устанавливаемые на отремонтированной машине, должны быть одной марки. Марки щеток подбирают в соответствии с указаниями завода-изготовителя, так как каждый тип машины выпускается заводом со строго подобранными марками щеток. При подборе щеток учитывают плотность тока под ними, окружную скорость коллектора или контактных колец, род тока и напряжение, мощность электродвигателя и режим его работы.

Правильный подбор удельного нажатия и марки щеток способствует улучшению контакта между щетками и коллектором, однако этого недостаточно для создания надежного и хорошего контакта. Необходимо, чтобы контактные поверхности щеток были тщательно притерты (пришлифованы) к поверхности коллектора.

Рис. 3. Проверка величины нажатия пружины щеткодержателя: 1 — коллектор, 2 — щеткодержатель, 3 — щетка, 4 — динамометр, 5 — нажимной палец, 6 — пружина

Для этого устанавливают щетку 3 (см, рис. 3) в держатель 2, а затем, приподняв ее, накладывают полоску стеклянной бумаги «на поверхность коллектора 1 (абразивной поверхностью к щетке) и опускают щетку. Для пришлифовки щеток применяют только мелкозернистую стеклянную бумагу № 00, Прижимая бумагу к поверхности коллектора и держа за концы, протягивают ее от одного крайнего положения до другого до тех пор, пока щетка не притрется. Притерев каждую щетку, таким же способом притирают одновременно группу щеток одного щеточного пальца или одной полярности.

Обоймы и другие детали щеткодержателя оплавляются из-за сильного искрения и реже от образования кругового огня. При легком оплавлении щеткодержатель очищают от копоти грязи и нагара, а, при сильном — заменяют новым. Механические повреждения щеткодержателя (заусенцы, вмятины, выгибы) устраняют опиловкой и правкой. Повреждением, часто встречающимся в щеткодержателях, является электрическая коррозия внутренней поверхности обоймы в результате нарушения прохождения тока с щетки на обойму. Неисправность устраняютподтяжкой контактов в цепи тока, сильно коррозированную обойму заменяют.

Окончив ремонт щеткодержателей и притирку щеток машин постоянного тока, проверяют правильность сборки и расстановку щеткодержателей по отношению к коллектору. Эту работу выполняют очень тщательно, так как малейшее изменение порядка расстановки щеткодержателей или несоблюдение расстояний от щеткодержателей до коллектора может привести к нарушению нормальной работы машины и повышенному износу коллектора и щеток. Правильной является такая расстановка щеток, при которой щетки равномерно расположены на рабочей поверхности коллектора.

При расстановке щеток учитывают, что износ коллектора под щетками разной полярности неодинаков. Поэтому щеткодержатели располагают так, чтобы щетки двух соседних болтов разной полярности работали по одному щеточному следу, а следующей пары болтов — по другому следу, т. е. в промежутках между щеточными следами первой пары болтов. Устанавливая щеткодержатели, следят, чтобы расстояние от обоймы до поверхности коллектора было 2−4 мм. Для свободного передвижения щеток в обоймах между ними должен быть зазор 0,1−0,4 мм в направлении вращения и 0,2- 0,5 мм — в направлении оси коллектора.

Контактные кольца. В асинхронных двигателях с фазным ротором применяют два вида контактных колец: с короткозамыкающим устройством и без короткозамыкающего устройства (с постоянно налегающими щетками на контактные кольца). Электродвигатели с короткозамыкающим устройством использовались в электродвигателях, выпускавшихся до 1940 г. Такие двигатели в небольшом количестве все еще эксплуатируются и поступают в ремонт. Электродвигатели с фазными роторами более поздних выпусков короткозамыкающих устройств не имеют.

У контактных колец фазных роторов часто повреждаются рабочая поверхность и изоляция между кольцами или между кольцом и валом. Неравномерную выработку контактного кольца устраняют проточкой на токарном станке или при помощи приспособления.

При легких повреждениях поверхности контактных колец (подгаре, царапинах и других) их шлифуют стеклянной шкуркой или с помощью приспособления.

Нарушенную изоляцию между контактными кольцами восстанавливают, зачищая, промывая и затем окрашивая поврежденное место изоляционной эмалью ГФ-92ХС или ГФ-92ГС. При предельном износе приходится изготовлять новые кольца и напрессовывать их на вал ротора. Кольца для электрических машин нормального исполнения изготовляют из стали, чугуна или латуни JI68. Существует несколько способов прессовки контактных колец, но для асинхронных машин мощностью до 100 кВт с фазным ротором чаще других применяют способ холодной прессовки колец на втулку.

Рис. 4. Посадка контактных колец на втулку холодной прессовкой:

1 и 4 контактные шпилька и кольца, 2 — изоляция контактной шпильки, 3- разрезная стальная гильза, 5 — изоляция стальной разрезной гильзы, б — стальная втулка, 7 и. 12 -верхний и нижний столы пресса, 8 и 11 — верхний и нижний диски, 9 — дистанционные клинья, 10 — электрокартонные прокладки под дистанционными клиньями Основные операции сборки и прессовки колец выполняют в такой последовательности:

собирают комплект колец, продев контактные шпильки 1 в отверстия колец 4;

вставляют в промежутки между кольцами равномерно по окружности по три стальных дистанционных клина 9, чтобы кольца не смещались при прессовке;

устанавливают комплект колец на нижний (подставной) диск 11 и вкладывают в отверстия колец изоляцию 5, состоящую из полосок пропитанного электрокартона толщиной 0,4 мм и миканита или лакоткани; изоляцию распределяют так, чтобы она равномерно располагалась по внутренней окружности колец;

вставляют внутрь колец разрезанную гильзу 3 из стали толщиной 1,5 мм, предохраняющую изоляцию от повреждения при прессовке, а затем в эту гильзу — стальную втулку 6 и накрывают ее верхним (нажимным) диском 8; устанавливают весь собранный комплект колец на нижний стол 12 пресса и запрессовывают втулку б в гильзу 3, после чего выбивают дистанционные клинья из межкольцевых промежутков; сушат комплект запрессованных колец в печи в течение 6−8 ч при 110−115°С, затем пропитывают изоляционным лаком и вновь сушат 10−12 ч при 120 °C; охлаждают комплект колец до 80 — 90 °C и, установив втулку на конец вала ротора, насаживают на вал давлением пресса; при насадке втулки с комплектом колец на вал следят, чтобы контактные шпильки 1 пришлись против выводных концов обмотки; протачивают поверхности колец на токарном станке, устраняя неровности и биение, затем их шлифуют и полируют; проверяют индикатором величину биения колец (не должно быть более 0,04 мм).