Комплекс мероприятий по восстановлению работоспособного или исправного состояния какого-либо объекта и/или восстановлению его ресурса.
Разновидности ремонта:Регулярный текущий ремонт, который включает вышеописанную процедуру, избавит от всех серьезных поломок.
Применение электрических двигателей актуально и в быту, и в различных отраслях промышленности. На протяжении времени эксплуатации износу подлежат все работающие части машин, что довольно негативно сказывается на каждодневной работе. Для того, чтобы предотвратить серьезные поломки рекомендуют проводить регулярный профилактический и капитальный ремонт. Поводом для выхода из строя могут быть множество причин, таких как поломки одного компонента определенной системы, приводящие к остановке всего механизма. Нарушения либо старения изоляции обмотки, износы подшипников, затруднения в работе вентиляции — все эти причины приводят к остановке или слабой эффективности в функционировании электрического двигателя.
Своевременно осуществленная перемотка электродвигателей приносит необходимое качество их дальнейшей эксплуатации и полноценного использования всего ресурса.
Для того, чтобы приступить к перемотке электродвигателя, необходимо изначально провести тщательную диагностику данного технического средства, в процессе которой определить имеющуюся степень износа конкретных узлов и агрегатов, их работоспособность. Когда уже выявлены возникшие неисправности, можно приступать к работе, строго оговорив весь перечень дефектов и пути устранения.От качества и корректности перемотки будет дальше напрямую зависеть мощность машины.
Как показывает практика, чаще всего перемотка электродвигателей нужна при довольно усиленной эксплуатации либо же нарушении ее условий, которые приводят к перегреву механизмов и разрушениям поверхностного слоя самой обмотки.
Для всех, кто хоть немного знаком с устройством данного механизма, известно, что качественная и грамотно проведенная намотка электродвигателя является залогом его исправности. Обмотка существует бывает двух типов: статорная либо роторная. В тех случаях, когда катушку намотали с допущением ошибок, либо она пришла в негодность от долгого эксплуатирования при различных неблагоприятных условиях, надо прибегнуть услугам специализированных компаний.
Наиболее распространенная причина - это обычное перегорание, тогда надо проводить процесс перемотки электродвигателей, состоящий из следующих этапов:Регулярный текущий ремонт, который включает вышеописанную процедуру, избавит от всех серьезных поломок. Тем более, что рынок этих услуг предоставляет множество компаний. Мы ремонтируем электродвигатели качественно и своевременно проводим техническое обслуживание и услуги по перемотке этой специализированной техники. Все чрезвычайно удобно, ведь частный ремонт обходится намного дешевле покупки нового агрегата.
Машины повреждаются чаще всего из-за недопустимо длительной работы без ремонта, плохого эксплуатационного обслуживания или нарушения режима работы, на который они рассчитаны. Повреждения электрических машин бывают механические и электрические.
К механическим повреждениям относят: выплавку баббита в подшипниках скольжения; разрушение сепаратора, кольца, шарика или ролика в подшипниках качения; деформацию или поломку вала ротора (якоря); образование глубоких выработок («дорожек») на поверхности коллекторов и контактных колец; ослабление крепления полюсов или сердечника статора к станине; разрыв или сползание проволочных бандажей роторов (якорей); ослабление прессовки сердечника ротора (якоря) и др.
К электрическим повреждениям относят пробой изоляции на корпус; обрыв проводников в обмотке; замыкание между витками обмотки; нарушение контактов и разрушение соединений, выполненных пайкой или сваркой; недопустимое снижение сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения и др.
Электрослесарь по ремонту электрических машин должен хорошо знать характерные признаки, а также способы выявления и устранения различных повреждений и неисправностей, возникающих в этих машинах.
На ремонтном предприятии ЧП «Энергосервис» проводят следующие виды испытаний: контрольные — для определения качества электрооборудования; приемосдаточные, проводимые при сдаче отремонтированного электрооборудования ремонтным предприятием и приеме заказчиком; типовые испытания, проводимые после внесения изменения в конструкцию электрооборудования или технологию его ремонта для оценки целесообразности внесенных изменений. В ремонтной практике чаще всего применяют контрольные и приемосдаточные испытания.
Каждая электрическая машина после ремонта вне зависимости от его объема подвергается приемосдаточным испытаниям. При испытаниях, выборе измерительных приборов, сборке схемы измерений, подготовке испытываемой электрической машины, установлении методики и норм испытаний, а также для оценки результатов испытаний используют соответствующие стандарты и инструкции.
Если при ремонте машины не изменена ее мощность или частота вращения, то после капитального ремонта машину подвергают контрольным испытаниям, а при изменении мощности или частоты вращения — типовым испытаниям.
В зависимости от характера и объема произведенного ремонта иногда ограничиваются выполнением лишь части перечисленных испытаний. Если испытания проводят до ремонта с целью выявления дефекта, достаточно провести часть программы испытаний.
Основными показателями качества произведенного ремонта, определяющими надежность работы отремонтированной электрической машины, являются сопротивление ее изоляции и способность воспринимать номинальную нагрузку. Поэтому при должном соблюдении технологии выполнения ремонтных операций в ремонтной практике в ряде случаев ограничиваются только испытаниями изоляции и послеремонтной проверкой нагрузочной способности электрической машины.
Сопротивление изоляции испытывают мегомметром, а нагрузочную способность — электромагнитным тормозом. Испытания изоляции электрических машин напряжением до 1000В производят мегомметром Ml 101.
В процессе изготовления обмоток ремонтируемых машин выполняют мегомметром Ml 101 необходимые испытания при каждом переходе от одной технологической операции к другой. По мере выполнения операций изготовления обмотки и движения к завершающей стадии испытательные напряжения снижаются, приближаясь к наименьшим допустимым, предусмотренным соответствующими нормами. Это объясняется тем, что после выполнения очередных технологических операций сопротивление изоляции элементов обмотки может снижаться, и если на последующих стадиях ремонта не снижать испытательные напряжения, то возможен пробой изоляции в такой момент готовности обмотки, когда для устранения дефекта потребуется переделка всей ранее проделанной работы.
Испытательные напряжения должны быть такими, чтобы в процессе испытаний выявлялись дефектные участки, но в то же время не повреждалась исправная часть изоляции.
В перечень испытаний входит измерение сопротивления изоляции обмоток до и после пропитки и сушки. Кроме того, испытывают электрическую прочность изоляции обмоток приложением высокого напряжения.
Сопротивление изоляции обмоток электрических машин напряжением до 660 В, измеренное мегомметром на 1000 В после пропитки и сушки, должно быть не ниже: после полной перемотки обмоток — 3 МОм у статора, 2 МОм у ротора; после частичной перемотки обмоток — 1 МОм у статора; 0,5 МОм у ротора.
Указанные сопротивления изоляции обмоток не нормированы, а рекомендуются исходя из практики ремонта и эксплуатации отремонтированных электрических машин.
Испытания и проверки собранной после ремонта машины проводят в такой последовательности:Текущие ремонты главных трансформаторов станций и подстанций, основных и резервных трансформаторов собственных нужд выполняются не реже 1 раза в год, если указанные трансформаторы снабжены РПН, при отсутствии РПН — не реже 1 раза в 2 года.
При капитальном ремонте производятся вскрытие трансформатора, тщательная проверка и ремонт всех его узлов и испытания.
Текущие ремонты главных трансформаторов станций и подстанций, основных и резервных трансформаторов собственных нужд выполняются не реже 1 раза в год, если указанные трансформаторы снабжены РПН, при отсутствии РПН — не реже 1 раза в 2 года.
При ремонте проверяется состояние изоляции обмоток, прессующих деталей обмоток, отводов и болтовых соединений, изоляционных цилиндров, барьеров и перегородок; магнитопровода и его заземления, изоляции стяжных шпилек, прессующих колец ярмовых балок и бандажей; переключателя ответвлений обмоток.
Для осмотра обмоток и магнитопровода трансформатора необходимо прежде всего демонтировать изоляционные перегородки и другие элементы его главной изоляции. При снятии перегородок следует проверить, не касаются ли они обмоток и отводов, а также нет ли следов электрических разрядов между ними. Главную изоляцию проверяют внешним осмотром и считают ее пригодной для дальнейшей эксплуатации, если электрокартон не хрупок и при сгибании вдвое не ломается. Бакелитовые цилиндры осматривают и проверяют, нет ли на их поверхности трещин, следов разряда, не расслаиваются ли они. Поврежденные цилиндры заменяют новыми.
При осмотре изоляции обмоток проверяют, не имеет ли она повреждений, разбуханий, и определяют ее механическую прочность. При обнаружении преждевременного старения изоляции (хрупкость, потеря эластичности) выясняют причины этого явления и принимают меры к их устранению. При осмотре прессующих деталей (брусьев, шайб, колец) проверяют их состояние и достаточность прессовки обмоток. Важно установить отсутствие деформации и смещения обмоток, что может быть результатом слабой прессовки. При необходимости обмотки подпрессовывают с помощью изоляционных брусьев и клиньев.
При осмотре отводов проверяют состояние их изоляции, паек и контактов, а также крепящих отводы изоляционных деталей. Разъемные контакты отводов разбирают и зачищают. Паяные контакты, имеющие дефекты, переделывают заново. Нарушенную изоляцию контактов заменяют новой.
Магнитопровод осматривают во всех доступных для осмотра местах. При этом проверяют плотность сборки пакетов стали, отсутствие следов нагрева, целость заземления и соединений прессующих колец и ярмовых балок с магнито-проводом. Степень прессовки стали магнитопровода проверяют специальным ключом путем приложения к гайкам прессующих шпилек нормированных усилий.
Состояние изоляции листов стали проверяют измерением сопротивления постоянному току лаковой пленки пакетов стали и всего магнитопровода.
Ремонт трансформаторов:Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического регулирования и управления, в быту.
Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрическую, и наоборот. Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую, называются генератором. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляется двигателями.
Любая электрическая машина может быть использована как в качестве генератора, так и в качестве электродвигателя. Это свойство электрической машины изменять направление преобразуемой ею энергии называется обратимостью машины. Электрическая машина может быть также использована для преобразования электрической энергии одного рода тока ( частоты, числа фаз переменного тока, напряжения постоянного тока ) в энергию другого рода тока. Такие электрические машины называются преобразователями.
В зависимости от рода тока электроустановки, в которой должна работать электрическая машина, они делятся на машины постоянного и переменного тока.
Машины переменного тока могут быть как однофазными, так и много фазными. Наиболее широкое применение нашли трехфазные синхронные и асинхронные машины, а также катекторные машины переменного тока, которые допускают экономичное регулирование частоты вращения в широких пределах
В настоящее время асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электрическими машинами. Они потребляют около 50% электроэнергии, вырабатываемой электростанциями страны. Такое широкое распространение асинхронные электродвигатели получили из-за своей конструктивной простоты, низкой стоимости, высокой эксплуатационной надежности. Они имеют относительно высокий КПД: при мощностях более 1кВт кпд=0,7:0,95 и только в микродвигателях он снижается до 0,2-0,65.
Наряду с большими достоинствами асинхронные двигатели имеют и некоторые недостатки: потребление из сети реактивного тока, необходимого для создания магнитного потока, в результате чего асинхронные двигатели работают с соs=1. Кроме того, по возможностям регулировать частоту вращения они уступают двигателям постоянного тока.
Появление трехфазных асинхронных двигателей связано с именем М.О.Доливо-Добровольского. Эти двигатели были изобретены им в 1889г.
Наиболее распространенные среди электрических двигателей получил трехфазный асинхронный двигатель, впервые сконструированный известным русским электриком М.О.Доливо-Добровольским.
Асинхронный двигатель отличается простотой конструкции и несложностью обслуживания. Как и любая машина переменного тока, асинхронный двигатель состоит из двух основных частей - ротора и статора. Статором называется неподвижная часть машины, ротором – ее вращающаяся часть. Асинхронная машина обладает свойством обратимости, то есть может быть использована как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Из-за ряда существенных недостатков асинхронные генераторы практически не применяются, тогда, как асинхронные двигатели получили очень широкое распространение.
Много фазная обмотка переменного тока создает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого в минуту рассчитывается по формуле: n1=60f1/p, [1, стр. 134] где: n- частота вращения магнитного поля статора; f - частота тока в сети; р - число пар полюсов.
Если ротор вращается с частотой, равной частоте вращения магнитного поля статора, то такая частота называется синхронной.
Если ротор вращается с частотой, не равной частоте магнитного поля статора, то такая частота называется асинхронной.
В асинхронном двигателе рабочий процесс может протекать только при асинхронной частоте, то есть при частоте вращения ротора, не равной частоте вращения магнитного поля.
Номинальная частота вращения асинхронного двигателя зависит от частоты вращения магнитного поля статора и не может быть выбрана произвольно. При стандартной частоте промышленного тока f1=50Гц возможные синхронные частоты вращения (частоты вращения магнитного поля) n1=60f1/p=3000/p
Работа асинхронного электродвигателя основана на явлении, названном“диск Араго - Ленца”
Это явление заключается в следующем: если перед полосами постоянного магнита поместить медный диск, свободно сидящий на оси, и начать вращать магнит вокруг его оси при помощи рукоятки, то медный диск будет вращаться в том же направлении. Это объясняется тем, что при вращении магнита его магнитное поле пронизывает диск и индуктирует в нем вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с магнитным полем магнита, возникает сила, приводящая диск во вращение. На основании закона Ленца направление всякого индуктивного тока таково, что он противодействует причине, его вызвавшей. Поэтому вихревые токи в теле диска стремятся задержать вращение магнита, но, не имея возможности сделать это, приводят диск во вращение так, что он следует за магнитом. При этом частота вращения диска всегда меньше, чем частота вращения магнита. Если бы эти частицы почему-либо стали одинаковыми, то магнитное поле не перемещалось бы относительно диска, и, следовательно, в нем не возникали бы вихревые токи, то есть не было бы силы, под действием которой диск вращается.
В асинхронных двигателях постоянный магнит заменен вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазной обмоткой статора при включении ее в сеть переменного тока.
Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники обмотки ротора и индуктирует в них ЭДС, то есть электродвижущую силу. Если обмотка ротора замкнута на какое-либо сопротивление или накоротко, то по ней под действием индуктируемой электродвижущей силы проходит ток.
В результате взаимодействия тока в обмотке ротора с вращающемся магнитным полем обмотки статора создается вращающейся момент, под действием которого ротор начинает вращаться по направлению вращения магнитного поля.
Если предположить, что в какой-то момент времени частота вращения ротора оказалась равной частоте вращения поля статора, то проводники обмотки ротора не будут пересекать магнитное поле статора и тока в роторе не будет. В этом случае вращающийся момент станет равным нулю и частота вращения ротора уменьшится по сравнению с частотой вращения поля статора, пока не возникнет вращающейся момент, уравновешивающий тормозной момент, который складывается из момента нагрузки на валу и момента сил трения в машине.
Асинхронная машина кроме двигательного режима может работать в генераторном режиме и режиме электромагнитного тормоза.
Генераторный режим возникает в том случае, когда ротор с помощью постоянного двигателя вращается в направлении вращения магнитного поля с частотой вращения, большей частоты вращения магнитного поля. Поэтому работе асинхронной машины в генераторном режиме соответствуют скольжения в пределах от 0 до- .Если ротор под действием посторонних сил начнет вращаться в сторону, противоположную направлению вращения магнитного поля, то возникает режим электромагнитного тормоза.
Режим электромагнитного тормоза начинается при n=0 и может продолжаться теоретически до n= , поэтому скольжение находиться в пределах от 1 до + .
Для изменения направления вращения ротора, то есть для реверсирования двигателя, необходимо изменить направление вращения магнитного поля, созданного обмотками статора. Это достигается изменением чередования фаз обмоток статора, для чего следует поменять местами по отношению к зажимам сети любые два из трех проводов, соединяющих обмотку статора с сетью.
Вне зависимости от направления вращения ротора его частота n всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора.
Асинхронные электродвигатели состоят из двух частей : неподвижной – статора и вращающейся – ротора. Сердечник статора, представляющий собой полый цилиндр, набирают из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,5-0,35мм. Для сердечников асинхронных двигателей применяются холоднокатаные изотронные электротехнические стали марок 2013,02312,02411 и другие. Листы или пластины штампуют с впадинами (пазами), изолируют лаком или окалиной для уменьшения потерь на вихревые потоки, собирают в отдельные пакеты и крепят в станине двигателя. К станине прикрепляют также боковые щиты с помещенными на них подшипниками, на которые опирается вал ротора. Станину устанавливают на фундамент. В продольные пазы статора укладывают проводники его обмотки, которые соединяют между собой так, что образуется трех фазная система. На щитке машины имеется шесть зажимов, к которым присоединяются начала и концы обмоток каждой фазы. Для подключения обмоток статора к трехфазной сети они могут быть соединены звездой или треугольником, что дает возможность включать двигатель в сеть с двумя разными линейными напряжениями. Например, двигатель может работать от сети с напряжением 220 и 127в. На щитах машины указаны оба напряжения сети, на которые рассчитан двигатель, то есть 220/127в или 380/220в. Для более низких напряжений, указанных на щитке, обмотка статора соединяется треугольником, для более высоких – звездой. При соединении обмотки статора треугольником на щитке машины верхние зажимы объединяют перемычками с нижними, а каждую пару соединенную вместе зажимов подключают к линейным проводам трехфазной сети. Для включения звездой три нижних зажима на щитке соединяют перемычками в общую точку, а верхние подключают к линейным проводам трехфазной сети. Роторы асинхронных электродвигателей выполняют двух видов: с короткозамкнутой и фазной обмотками. Первый вид двигателей называют асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, а второй – асинхронными двигателями с фазным ротором или асинхронными двигателями с контактными кольцами. Наибольшее распространение имеют двигатели с короткозамкнутым ротором. Сердечник ротора также набирают из стальных пластин толщиной 0,5мм, изолированных лаком или окалиной для уменьшения потерь на вихревые токи. Пластины штампуют с впадинами и собирают в пакеты, которые крепят на валу машины. Из пакетов образуются цилиндры с продольными пазами, в которых укладывают проводники обмотки ротора. В зависимости от типа обмотки асинхронные машины могут быть с фазным и короткозамкнутым ротором. Короткозамкнутая обмотка ротора выполняется по типу беличьего колеса. В пазах ротора укладывают массивные стержни, соединенные на торцевых сторонах медными кольцами. Часто короткозамкнутую обмотку ротора изготовляют из алюминия. Алюминий в горячем состоянии заливают в пазы ротора под давлением. Такая обмотка всегда замкнута накоротко и включение сопротивления в нее не возможно. Фазная обмотка ротора выполнена подобно статорной, то есть проводники соответствующим образом соединены между собой, образуя трехфазную систему. Обмотки трех фаз соединены звездой. Начала этих обмоток подключены к трем контактным медным кольцам, укрепленным на валу ротора. Кольца изолированы друг от друга и от вала и вращаются вместе с ротором. При вращении колец поверхности их скользят по угольным или медным щеткам, неподвижно укрепленным над кольцами. Обмотка ротора может быть замкнута на какое-либо сопротивление или накоротко при помощи указанных выше щеток. Двигатели с короткозамкнутым ротором проще и надежнее в эксплуатации, значительно дешевле, чем двигатели с фазным ротором. Однако двигатели с фазным ротором обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами.
В настоящее время асинхронные двигатели выполняют преимущественно с короткозамкнутым ротором и лишь при больших мощностях и специальных случаях используют фазную обмотку ротора. Асинхронные двигатели производят мощностью от нескольких десятков ватт до 15000кВт при напряжениях обмотки статора до 6кВ. Между статором и ротором имеется воздушный зазор, величина которого оказывает существенное влияние на рабочие свойства двигателя. Наряду с важными положительными качествами – простой конструкции и обслуживания, малой стоимостью – асинхронный двигатель имеет и некоторые недостатки, из которых наиболее существенным является относительно низкий коэффициент мощности (соs ). У асинхронного двигателя соs при полной нагрузке может достигать значения 0,85-0,9; при недогрузках двигателя его соs резко уменьшается и при холостом ходе составляет 0,2-0,3. Низкий коэффициент мощности асинхронного двигателя объясняется большим потреблением реактивной мощности, которая необходима для возбуждения магнитного поля. Магнитный поток в асинхронном двигателе встречает на своем пути воздушный зазор между статором и ротором, который в большей степени увеличивает магнитное сопротивление, а следовательно, и потребляемую двигателем мощность. В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей воздушный зазор стремятся делать возможно меньшим, доводя его у малых двигателей (порядка 2-5кВт) до 0,3мм. В двигателях большой мощности воздушный зазор приходится увеличивать по конструктивным соображениям, но все же он не превышает 2-2,5мм. Вал ротора вращается в подшипниках, которые укреплены в боковых щитах, называемых подшипниковыми щитами. Главным образом это подшипники качения и только в машинах большой мощности иногда используются подшипники скольжения.
Подшипниковые щиты прикрепляют болтами к корпусу статора. В корпус запрессовывают сердечник статора.
Техника безопасности. Блоки и отдельные панели щитов, а также силовые шкафы следует перевозить на автомашинах в вертикальном положении с закреплением растяжками и упорами. При перемещении шкафов и щитов по прочному полу или настилу необходимо пользоваться рожковыми ломами. Страховку груза при подъеме производят стропами - короткими кусками цепи или стального каната, снабженного крюками, петлями. Устанавливать на место монтажа щиты, шкафы и пусковые ящики массой более 196Н (20 килограмм) следует не менее чем двум рабочим. При установке конструкций, закрепляемых в стенах, потолках или полах с помощью цементного раствора, нельзя удалять поддерживающие детали до полного затвердения раствора. При наличии кабельных каналов сзади или спереди щита на время его монтажа необходимо закрыть их плитами или досками толщиной не менее 50 миллиметров. Собранные блоки панелей до их постоянного закрепления необходимо временно скрепить между собой и ближайшей стеной. При установке и регулировке аппаратов щита, имеющих движущиеся части на обратной стороне панели, необходимо принять меры для безопасности работающих сзади щита. Работы по установке электродвигателей на фундаменты следует выполнять в рукавицах. Электродвигатели массой до 50 килограмм на низкие фундаменты можно установить вручную, но не менее, чем двумя рабочими. Запрещается проверять пальцами совмещение отверстий в собираемых панелях щитов или полумуфтах (для этой цели использую специальные шаблоны). Запрещается перемещение, и установка щитов без принятия мер, предупреждающих их опрокидывание. При затяжке болтовых соединений полумуфт запрещается : пользоваться вместо гаечных ключей каким-либо другим инструментом ; удлинять гаечные ключи другими ключами, отрезками труб и так далее ; пользоваться неисправными гаечными ключами или ключами несоответствующих размеров. Перед пробным пуском электродвигателя необходимо проверить: крепление фундаментных блоков и прочих элементов оборудования; отсутствие посторонних предметов внутри или вблизи оборудования; наличие защитного заземления.
Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию. До того, как была открыта связь между электричеством и магнетизмом, использовались электростатические генераторы, которые работали на основе принципов электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели маленький ток. Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой. Заряды вырабатывались, используя один из двух механизмов:
Электростатическую индукцию.
Трибоэлектрический эффект, при котором электрический заряд возникал из-за механического контакта двух диэлектриков
По причине низкой эффективности и сложностей с изоляцией машин, вырабатывающих высокие напряжения, электростатические генераторы имели низкую мощность и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значимых для промышленности масштабах. Примерами доживших до наших машин подобного рода являются электрофорная машина и генератор Ван де Граафа.
Классификация
Электромеханические:
Электромеханические индукционные генераторы На сегодняшний день наиболее распространённым типом является индукционный электромеханический генератор. Абсолютное большинство тепловых, гидравлических, ветряных, атомных, приливных, геотермальных электростанций, а так же некоторые солнечные используют этот тип генератора. Электромеханический генера?тор — это электрическая машина, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию. — устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока пронизывающего обмотку генератора.
Классификация электромеханических генераторов По типу первичного двигателя:
Изобретателем трансформатора является русский ученый П.Н.Яблочков. В 1876г. Яблочков использовал индукционную катушку с двумя обмотками в качестве трансформатора для питания изобретенных им электрических свечей. Трансформатор Яблочкова имел незамкнутый сердечник. Трансформаторы с замкнутым сердечником, подобные применяемым в настоящее время, появились значительно позднее, в 1884г. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этого времени не применялся.
Выдающийся русский электротехник М.О.Доливо-Добровольский в 1889г. Предложил трехфазную систему переменного тока, построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трехфазного тока протяженностью 175 км; трехфазный генератор имел мощность 230 КВт при напряжении 95 В.
В дальнейшем начали применять масляные трансформаторы, так как было установлено, что масло является не только хорошей изоляцией, но и хорошей охлаждающей средой для трансформаторов.
Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или больше) обмотками, предназначенный чаще всего для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.
При изготовлении трансформаторов бытового и промышленного назначения применяют стандартизованные термины и определения, обязательные для применения в документации всех видов, научно-технической и справочной литературе.
Ниже приведены несколько таких терминов и их определений:
Трансформаторы можно классифицировать:
Конструктивные особенности трансформаторов.
Основными частями трансформатора являются магнитопровод и катушка с обмотками.
Материалом для магнитопровода трансформаторов служит листовая электротехническая сталь различных марок и толщины, горячей прокатки и холоднокатаная; от содержания кремния, которое отражено в марке стали, а также от толщины листа зависят потери мощности в магнитопроводе от вихревых токов. Толщину листа применяемой стали выбирают в зависимости от частоты сети, питающей трансформатор: с увеличением частоты толщину листа надо уменьшать. Ленточные (витые) магнитопроводы изготавливают из лент рулонной стали; предварительно лента покрывается изолирующим и склеивающим составом.
Стержневые магнитопроводы собирают из прямоугольных пластин одинаковой ширины. Части магнитопровода, на которых находятся обмотки, называются стержнями. Часть магнитопровода, соединяющая стержни между собой, называется ярмом.
Сборка частей магнитопровода может производиться встык и вперекрышку, причем в последнем случае увеличивается механическая прочность и уменьшается магнитное сопротивление магнитопровода. При сборке встык пластины собирают в единый пакет и предусматривают изоляционную прокладку между пакетами для предохранения от замыкания между отдельными листами магнитопровода. Сборка встык упрощает монтаж и демонтаж трансформатора.
Пластины магнитопровода скрепляют в пакет либо с помощью изолированных от магнитопровода шпилек либо с помощью специальных бандажей из капроновых ниток.
Броневые магнитопроводы собирают из пластин Ш-образной формы и прямоугольных пластин, замыкающих Ш-образную пластину. Эти магнитопроводы имеют один стержень, на котором располагают все обмотки трансформатора. Сборка броневого магнитопровода производится так же, как и магнитопровода стержневого типа, описанного выше.
Поскольку в броневом магнитопроводе обмотка размещается на среднем стержне, магнитный поток разветвляется на правую и левую части и, таким образом, в крайних стержнях его значение будет в 2 раза меньше, чем в центральном; это позволяет уменьшить сечение крайних стержней в 2 раза по сравнению с центральным. собирают из отдельных штампованных колец, покрытых изолирующим лаком; сборка производится с помощью намотки на пакет пластин ленточной лакоткани. Этот магнитопровод обладает наилучшими магнитными свойствами:
наименьшее магнитное сопротивление, минимальные индуктивность рассеивания и чувствительность к внешним магнитным полям, однако изготовление обмоток в данном случае может производиться только на специальных станках челночного типа или вручную.
Ленточные магнитопроводы стержневого и броневого типа собираются из отдельных, соединяемых встык, магнитопроводов подковообразной формы, а затем стягиваются специальными накладками (хомутами). Такая конструкция магнитопровода значительно упрощает сборку трансформатора. Ленточные магнитопроводы по сравнению с пластинчатыми допускают магнитную индукцию на 20—30 % выше, потерь в них меньше, заполнение объема магнитопровода и КПД трансформатора выше. По этим причинам ленточные магнитопроводы находят все более широкое применение.
Тороидальные ленточные магнитопроводы изготавливают путем навивки ленты на оправку заданного размера. Обмотки трансформатора производятся на намоточных станках челночного типа.
Обмотки трансформатора выполняют из медного или алюминиевого изолированного провода. При изготовлении катушки с обмотками предусматриваются изолирующие прокладки: межобмоточная , межслойная и внешняя.
При диаметре провода более 1 мм каркас выполняется из электрокартона, а отдельные слои обмотки перевязываются хлопчатобумажной лентой.
Обмоточные провода маркируются по диаметру, виду изоляции и нагревостойкости.
Для повышения электрической прочности трансформаторы после сборки пропитывают электроизоляционными лаками, а иногда заливают специальными компаундами.
В трансформаторах средней мощности ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения. Это позволяет уменьшить слой изоляции между обмоткой и стержнем, а также создает лучшие условия охлаждения обмотки низшего напряжения, по которой протекает больший ток.
В низковольтных трансформаторах (до 100 В) малой мощности ближе к стержню помещают обмотку высшего напряжения. Эта мера позволяет уменьшить стоимость трансформатора, так как средняя длина витка обмотки высшего напряжения, выполняемой из дорогостоящего провода малого сечения, получается в этом случае меньше.
В высоковольтных трансформаторах (свыше 1000 В) применяется раздельное расположение обмоток на стержнях магнитопровода.
Достоинство такого расположения обмоток—небольшое значение магнитного потока рассеяния из-за меньшей толщины намотки и небольшой расход обмоточных проводов, так как снижение толщины намотки ведет к уменьшению средней длины витка обмотки.
В трансформаторах с броневыми магнитопроводами обмотки располагаются на одном стержне.
В трехфазном трансформаторе на каждом из стержней располагаются первичная и вторичная обмотки данной фазы.
В тороидальных трансформаторах обмотки располагаются по всей длине магнитопровода.
Стержневые и броневые магнитопроводы с находящимися на них обмотками собирают в узел с помощью шпилек и накладок либо путем запрессовки в скобу.
Тороидальные магнитопроводы с находящимися на них обмотками собирают в узел и крепят к шасси с помощью крепежных шайб и винта с гайкой.
В конструкции трансформатора должна быть предусмотрена панель, к которой припаиваются выводы обмоток. Корпус трансформатора (накладки, обоймы, скобы) электрически соединяется с магнитопроводом и заземляется. Эта мера необходима из соображений техники безопасности на случай пробоя одной из обмоток.
Маркировка трансформаторов
Каждый трансформатор снабжен щитком из материала, не подверженного атмосферным влияниям. Щиток прикреплен к баку трансформатора на видном месте и содержит его номинальные данные, которые нанесены травлением, гравировкой, выбиванием или другим способом, обеспечивающим долговечность знаков. На щитке трансформатора согласно ГОСТ 11677-65 указаны следующие данные:
Для трансформатора с искусственным воздушным охлаждением дополнительно указана мощность его при отключенном охлаждении. Заводской номер трансформатора выбит также на баке под щитком, на крышке около ввода ВН фазы А и на левом конце верхней полки ярмовой балки магнитопровода.
Условное обозначение трансформатора состоит из буквенной и цифровой частей. Буквы означают следующее: Т - трехфазный трансформатор, О – однофазный, М – естественное масляное охлаждение, Д – масляное охлаждение с дутьем (искусственное воздушное и с естественной циркуляцией масла), Ц – масляное охлаждение с принудительной циркуляцией масла через водяной охладитель, ДЦ – масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла, Г – грозоупорный трансформатор, Н – в конце обозначения – трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой, Н – на втором месте – заполненный негорючим жидким диэлектриком, Т на третьем месте – трехобмоточный трансформатор.
Первое число, стоящее после буквенного обозначения трансформатора, показывает номинальную мощность (кВ·А), второе число – номинальное напряжение обмотки ВН (кВ·А). Так, тип ТМ 6300/35 означает трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением мощностью 6300 кВ·А и напряжением обмотки ВН 35 кВ·А; тип ТЦТНГ-6300/220 означает трехфазный трехобмоточный трансформатор с принудительной циркуляцией масла при масло-водяном охлаждении, с регулированием напряжения под нагрузкой, грозоупорный, мощностью 63000 кВ·А и напряжением обмотки ВН 220 кВ.
Буква А в обозначении типа трансформатора означает автотрансформатор. В обозначении трехобмоточных автотрансформаторов букву А ставят либо первой, либо последней. Если автотрансформаторная схема является основной (обмотки ВН и СН образуют автотрансформатор, а обмотка НН дополнительная). Букву А ставят первой, если трансформаторная схема является дополнительной, букву А ставят последней.