Меры повышения эксплуатационной надежности электроприводов

Модернизация своевременно выведенного в ремонт электро­оборудования позволит повысить его надежность и, как следствие, обеспечить непрерывность технологического процесса сельскохо­зяйственного производства. В результате диагностики может быть принято решение об удлинении сроков между проведением ТО и ТР для электрооборудования, имеющего высокие параметры на­дежности, что позволит экономить затраты на проведение техни­ческого обслуживания электрооборудования.

Основные причины выхода из строя электродвигателей, ис­пользуемых в сельскохозяйственном производстве:

несоответствие тяжелым условиям среды;

несоответствие или отсутствие защиты от неполнофазных ре­жимов работы и аварийных перегрузок;

недостаточный уровень обслуживания при эксплуатации.

Остановимся только на первой причине. Меры для ее устране­ния следующие: выпуск электродвигателей повышенной надежно­сти; модернизация электродвигателей старых серий при ремонте; вынос электродвигателей за пределы влажной агрессивной среды.

Выпуск электродвигателей повышенной надежности. Повышая надежность, на заводах делают электродвигатели в узкоспециа­лизированном исполнении для условий сельскохозяйственного производства. Электродвигатели четвертой серии сельскохозяй­ственного исполнения 4А....СХ хорошо себя оправдали в эксплу­атации. При работе в животноводческих помещениях срок служ­бы электродвигателей сельскохозяйственного исполнения дости­гает 6...8 лет, а серии общепромышленного исполнения — всего 1...2 года.

В четвертой серии электродвигателей общепромышленного ис­полнения использованы те же изоляционные и активные материа­лы, что и в двигателях А02СХ. Поэтому электродвигатели серий 4А и А02СХ работают с одинаковой надежностью. Отличие выпус­каемых электродвигателей специализированного исполнения 4А...СХ заключается только в анодировании или никелировании крепежных частей двигателя и более качественной окраске.

Модернизированные электродвигатели четвертой серии 4АМ обладают повышенной надежностью. Отечественная электропро­мышленность выпускает электродвигатели серии АИ (интернаци­ональной), характеристики и надежность которых еще более по­вышены, наработка на отказ этих электродвигателей увеличена в два раза по сравнению с электродвигателями серии 4А.

Таким образом, современные электродвигатели общепромыш­ленного исполнения относят к универсальным, так как их можно использовать в особо сырых животноводческих помещениях (влажность 80... 100 %) с химически активной средой, содержащей,

мг/м³: аммиак — 2...140, сероводород — 10...90 и углекислый газ — 0,03...0,88, запыленность — до 240 г/м³.

Модернизация электродвигателей старых серий. В сельскохозяй­ственном производстве используют электродвигатели разных се­рий, в том числе и старых — А, АО, А2, А02, прошедших не один капитальный ремонт. При капитальных и текущих ремонтах элек­тродвигатели старых серий желательно модернизировать.

Пропитка обмоток — первый способ модернизации. Обычно на электромашиностроительных заводах при изготовлении электро­двигателей применяют двукратную пропитку обмоток. На элект­роремонтных заводах иногда отступают от технологии ремонта и применяют только однократную пропитку обмотки, что заметно снижает надежность двигателей.

Простейшей модернизацией электродвигателей при их ремон­те считают трехкратную пропитку лаком, модифицированным ин­гибиторами. Ингибитор диффундирует в лаковую пленку и, за­полняя ее поры, препятствует проникновению влаги. При выпол­нении текущего ремонта лобовые части обмотки статора обраба­тывают при помощи краскораспылителя или окунают в специальные ванны с растворами (для электродвигателей малой мощности).

Экспериментальные данные показали, что после двух месяцев эксплуатации сопротивление изоляции обмоток электродвигате­лей, пропитанных модифицированной эмалью, оказалось в 4 раза выше, чем сопротивление изоляции электродвигателей, пропи­танных немодифицированной эмалью ГФ-92ХС.

Капсулирование лобовых частей электродвигателей — второй спо­соб модернизации электродвигателей старых серий. Способ капсулирования обмоток при помощи эпоксидных смол ввиду сложности технологии капсулирования применяют только на ремонтных заводах при капитальных ремонтах двигателей. Кроме того, следует учесть, что двигатель с капсулированной эпоксидным компаундом обмоткой становится неремонтопригодным.

Способ капсулирования лобовых частей обмоток при помо­щи эластомеров на основе синтетического каучука приме­няют при текущих ремонтах электродвигателей даже в мастерских сельскохозяйственных предприятий.

Для мощных электродвигателей старых серий применяют ло­бовые охладители обмоток. Суть способа заключается в на­несении на лобовые части обмотки слоя изоляционного лака. За­тем на обмотку укладывают алюминиевые сегменты, плотно охва­тывающие обмотку и прилегающие к пакету статора. В результате обмотка герметизируется (капсулируется) и резко возрастает ее теплоотдача. Опыты показали, что срок службы электродвигате­лей достигает 8 лет, при этом мощность двигателя может быть уве­личена на одну ступень. Недостаток способа заключается в его сложности.

Рис. 10.1. Принципиальные схемы подогрева обмоток

электродвигателя при помощи конденсаторов (а), одноти-

ристорного (б), двухтиристорного устройств (в);

КМ— магнитный пускатель; FU — плавкий предохранитель; VS — тиристор; V— симистор; М— двигатель

Меры против воздействия влаги на электродвигатель. При монта­же электродвигателей в помещении необходимо учитывать обес­печение надежности их работы. Так, существующие системы крышной вентиляции животноводческих комплексов по откорму крупного рогатого скота в основном выполнены таким образом, что на электродвигатель постоянно стекает влага, поступающая в помещение из окружающей среды через вентиляционную трубу. Это приводит к выходу из строя значительного числа электродви­гателей. Смещением электродвига­теля относительно вентиляцион­ной трубы (вентилятора) можно резко сократить аварийность дан­ных электродвигателей.

Эксплуатация трансформаторов и автотрансформаторов

Основные сведения

На электрических станциях и подстанциях в сетях переменной тока применяют трансформаторы, понижающие или повышающие напряжение. Их изготовляют двух- или трехобмоточным, одно- или трехфазными.

Трехфазные трансформаторы на 20—25% дешевле, обеспечивают снижение потерь энергии в них на 12-15%, их эксплуатация по сравнению с группой трех однофазных трансформаторов той же мощности значительно проще. Поэтому группу из трех однофазных трансформаторов используют только для мощных единиц, когда возникают затруднения с перевозкой трехфазных из-за большей массы и габаритов.

Трансформаторы изготовляют на все номинальные напряжения и мощности до 1000 MB • А. Трансформаторы мощностью 1,6 MB • А выполняют сухими открытыми (С), защищенными (СЗ) или герметическими (СГ), до 16 MB • А— с естественным масляным охлаждением (М), до 100 MB • А — с масляным охлаждением и дутьевыми вентиляторами (Д), от 63 MB • А и более — с масляным охлаждением и принудительной циркуляцией масла, а также дутьевым охлаждением масла (ДЦ). Более мощные трансформаторы имеют масляное охлаждение с принудительной циркуляцией масла через масловодяной охладитель.

В зависимости от мощности и напряжения трансформаторы распределены по габаритам на несколько групп (табл. 8).

Таблица 8.

Габариты трансформаторов

Трансформаторы имеют буквенное и цифровое обозначение. Буквы означают: первая — число фаз (0 — для однофазного, Т — для трехфазного) или наличие автотрансформаторной схемы (А — для автотрансформатора); вторая или две — вид охлаждения (С, М, Д, ДЦ); третья — число обмоток (Т — для трехобмоточных, Р — для расщепленных); первая цифра, стоящая после бук­венного обозначения, показывает номинальную мощность (кВ • А), вторая — напряжение обмоток" (кВ).

Для ограничения токов короткого замыкания и емкостных токов трансформаторы с первичными напряжениями 110 и 220 кВ имеют вторичные обмотки 6 и 10 кВ, выполняемые расщепленными на половинную мощность каждая.

Масло в трансформаторах служит в качестве изоляции, а так­же для охлаждения. Чтобы обеспечить постоянное заполнение бака маслом и уменьшить поверхность соприкосновения его с возду­хом в целях предохранения масла от окисления и увлажнения, применяют расширитель. У трансформаторов комплектных подстан­ций масло предохраняется от окисления благодаря полной герме­тизации бака и создания поверхностной__азотной__подушки.

Трансформаторы характеризуются номинальными напряжения­ми их обмоток. При работе трансформатора под нагрузкой и под­ведении к зажимам его первичной обмотки номинального напря­жения напряжение на зажимах вторичной обмотки меньше номи­нального на величину потери напряжения в трансформаторе. По номинальным напряжениям обмоток определяют коэффициент трансформации К_т, представляющий собой отношение номинальных на­пряжений обмоток высшего и низшего напряжений в двухобмоточном трансформаторе. Например, для трехфазного двухобмоточного трансформатора с номинальными напряжениями обмоток 35 и 6,6 кВ К_т=35/6,6 = 5,3.

Трехфазный силовой трансформатор с масляным охлаждением показан на рис. 61. Основными его элементами являются магнито-

20

провод 6 с обмотками 3 и бак 1с охлаждающими трубками 19 или радиаторами. Магнитопровод 6 набирается из листов специаль­ной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Для уменьшения потерь на вихревые токи листы стали перед сборкой изолируют лаком или теплостойкими покрытиями на основе жидкого стекла, либо путем специальной химической обработки поверхности стали добиваются получения на ней жаростойкого изоляционного слоя (при использовании холоднокатаной стали). Части магнитопровода собирают с помощью стяжных болтов и прессующих консолей в единую жесткую конструкцию. По конструкции магнитопроводы бывают стержневые и броневые.

Обмотки 3 трансформаторов выполняют из электролитической меди прямоугольного или круглого сечения, а также из алюминия.

Обмотки бывают цилиндрические и дисковые и отделяются от сер­дечника, друг от друга и Стенок бака цилиндрами из изолирующего материала.

Баки 1 для масляных трансформаторов выполняют из листовой стали с помощью сварки. Между съемной крышкой и баком поме­щают прокладку из маслоупорной резины, пробки; крышку крепят к баку болтами. В крышке бака устанавливают изоляторы 13 и 14, а на ней — расширитель 16 и выхлопную трубу 15. У более тяжелых трансформаторов разъем предусматривается внизу у осно­вания; съемную часть называют «колоколом».

Отечественные заводы выпускают сухие (без масла) трансфор­- маторы напряжением до 15 кВ с естественным воздушным охлаж­ дением. Сухие трансформаторы мощностью до 1600 кВА, предна- значенные для работы в закрытых помещениях, являются пожаро­- безопасными и используются в установках с. н. электрических стан­- ций и подстанций, на внутрицеховых трансформаторных подстан­- циях промышленных предприятий.

Сухие трансформаторы по сравнению с масляными создают повышенный шум и боятся грозовых перенапряжений. Их можно устанавливать в сухих, непыльных помещениях с относительной влажностью не более 85%.

Допустимые нагрузки сухих трансформаторов определяются предельными температурами изоляции для классов А — 60°С, Е — 75, В — 80 и Н — 125°С, а нагрузки масляных трансформато­ров — предельными температурами верхних слоев масла в зависимости от способа охлаждения: М или Д — 95°С, ДЦ — 75 и Ц — 70°С.

Трансформаторы, заполненные негорючей жидкостью — совтолом, изготовляют мощностью до 2500 кВ • А. Из-за повышенной стоимости и токсичности совтола их применяют преимущественно на производствах, где установка сухих трансформаторов недопусти­ма по условиям среды, а масляных — по условиям пожарной безопасности. Сухие и совтоловые трансформаторы малой мощно­сти можно устанавливать непосредственно в производственных помещениях, а также в подвалах и на любом этаже зданий. По устройству автотрансформаторы отличаются от обычных трансформаторов тем, что их первичная и вторичная об­мотки не разобщены, а соединены электрически (рис. 62). Если к выводам А — х подводится напряжение U₁, между зажимами а — х снимается напряжение U_2. Вследствие прохождения во вто­ричной цепи разности токов значительно уменьшаются размеры основных частей и бака автотрансформатор.

У автотрансформаторов различают проходную и типовую мощ­ности. Проходной называют мощность S =IU, где , S — мощ­ность одной фазы, кВA; U—фазное напряжение, В; 1 — пер­вичный ток, А, проходящий по части обмотки А — а, содержащей w_x = w—w₂ витков

Типовой или расчетной мощностью автотрансформаторов называют часть проходной мощности, получаемую трансформацией при участии магнитного потока (электромагнитная мощность) и рав­ную и₂1^Г2- Типовая мощность зависит от соотношения первичного и вторичного напряжений, например при соотношении напряжений 220/110 кВ типовая мощность составляет 50%, при 400/220 кВ 45%, а при 400/110 кВ — 73% проходной мощности. Индуктивное сопротивление автотрансформаторов по_сравнению_с индуктив­ным сопротивлением трансформаторов при одинаковых мощностях и напряжениях меньше, вследствие чего меньше и потери напряжения в автотрансформаторах. Коэффициент полезного действия автотрансформаторов выше, чем трансформаторов.

К недостаткам автотрансформаторов относят возможность их ра­боты только в сетях с глухозаземленными нейтралями и увеличе­нием токов к. з. в связи с меньшим индуктивным сопротивлением.

При необходимости работы трансформаторов для связи между двумя сетями с заземленной нулевой точкой и при соотношении между напряжениями этих сетей, близком к 2 (например, 500 и 330 или 220 кВ, 330 или 220 кВ, 220 и 110 кВ), экономически целесообразно применять автотрансформаторы. В настоящее вре­мя автотрансформаторы широко используют в районных сетях.

Для питания потребителей или подключения генераторов авто­трансформаторы снабжают обычно третьей обмоткой напряже­нием 6, 10 или 35 кВ, соединяемой в треугольник.