Обмотки электрической машины является система проводников, соединенных между собой по определенной схеме и вложены в пазы сердечника. Обмотка состоит из витков, катушек и катушечных групп, проводники которых изолируют от корпуса машин корпусной изоляции и друг от друга межвитковой изоляцией.
Виток обмотки состоит из двух последовательно соединенных между собой проводников, уложенных в два паза сердечника. Число витков обмотки определяется в зависимости от номинального напряжения в машине, в площадь сердечника их от мощности машины.
Катушка обмотки представляет собой несколько последовательно соединенных витков и уложенных соответствующими сторонами в два паза сердечника. Те части катушки, которые лежат в пазах сердечника, называются пазовыми (активными), а расположенные вне пазов лобовыми частями катушек. Катушки могут быть мягкими (намотанными из изолированного провода круглого сечения), или жесткими (намотанными или согнутыми из проводов прямоугольного сечения).
Катушечная группа состоит из нескольких последовательно соединенных катушек одной фазы, расположенных в соединенных пазах сердечника.
Для обмоток провода изготовленных из электротехнической отожженной краски ММ (медная мягкая) и МТ (медная твердая). Провода изолируют хлопчатобумажной пряжей, лаками, стекловолокном и другим. Чаще всего применяют медные провода, покрытые эмалевой изоляцией. Например, провода ПЭЛ – эмалированные масленым лаком и покрытие одним слоем нитей из хлопчатобумажной пряжи, ПЭЛЛО – изолированы масленым лаком и одним слоем лавсановых нитей. Применяются так же обмоточные провода марок АПВ, АПБД, ПЭТВА, и др.
В качестве пазовой изоляции и прокладок применяют электроизоляционный картон и лакоткани.
Для защиты обмоток от механических повреждений чаще всего используют хлопчатобумажные ленты, пленочные материалы, стеклоленту.
Для пропитки изготовленных обмоток используют разные лаки на основе смол, битумов, высыхающих масел и т.д. Так для пропитки обмоток применяют масляно-битумные лаки. Они создают прочность, повышают влагостойкость и теплопроводность обмоток. Покрывные масляно-битумные и масляно-стойкие лаки создают на поверхности обмоток защитные влагостойкие, маслостойкие и термостойкие покрытия.
После ремонта обмотки электрических машин покрывают эмалью с целью повышения влагостойкости и маслостойкости обмотки. Для этого используют разные эмали, например, глифтале масляная, которая хорошо цементирует обмотку, повышает ее механическую прочность.
Обмотка электрических машин подразделяют на петлевые, волновые и комбинированные. Наиболее распространенные в статорных обмотках получили петлевые обмотки, а в фазных обмотках асинхронных машин - волновые.
Способы укладки обмотки в пазы зависит от формы пазов.
Закрытые пазы исполняют в фазных и короткозамкнутых роторах асинхронных двигателей. Провода в пазы вставляют с торца сердечника.
Полузакрытые пазы – в статорах машин переменного тока мощностью до 100 кВт, роторах и якорях машин мощностью до 15 кВт, провода круглого сечения всыпают по одному через узкую прорезь паза.
Полуоткрытые пазы применяют также в статорах машин переменного тока мощностью 120 – 400 кВт, а пазы вкладывают жесткие катушки, разделенные в каждом слое на две.
Открытые пазы используют в якорях постоянного тока мощность свыше 200 кВт, роторах асинхронных машин мощностью до 100 кВт и статорах асинхронных машин мощностью выше 400 кВт и крупных синхронных двигателей.
В пазы вкладывают жесткие катушки с удержанием их клиньями из дерева или других изоляционных материалов.
По способу заполнения пазов обмотки электрических машин могут быть однослойными и двухслойными. При однослойной обмотке сторона катушки занимает весь паз по его высоте, а при двухслойной только половину паза, в то время как другую половину этого паза заполняет соответствующая сторона другой катушки.
Роль межвитковой изоляции играет изоляция самого провода. Изоляция, отделяющая провода обмотки от корпуса, называют корпусной. Ее конструкция зависит от формы паза и напряжения машин и может быть гильзовой или непрерывной.
Гильзовая изоляция состоит из нескольких слоев изоляционного материала, уложенная в полузакрытые пазы перед укладкой обмотки. При полуоткрытых формах пазов прямолинейная часть проводов или катушек с гильзовой изоляцией обертывают несколькими слоями изоляционного материала. Слои обмоток и лобовые части скрепляют изоляционными лентами.
Обмотки машин напряжением выше 1000 В выполняются непрерывной изоляцией, выбранной в зависимости от класса нагревостойкости. Количество слоев определяется рабочим напряжением машины.
Иногда при ремонте обмоток электрических машин приходится использовать имеющиеся провода взамен отсутствующих проводов требуемых марок и сечений. В этом случае намотку катушек вместо одного провода приводят двумя и более параллельными проводами, суммарное сечение которых эквивалентно расчетному сечению.
Коэффициент заполнения паза проводами должен быть в пределах 0.7 – 0.75 мм, при коэффициенте более 0.75 мм укладка проводов будет затруднительна, а при коэффициенте меньше 0.7 мм провода свободно разместятся в пазах, но не будет использована мощность двигателя.
Ремонт обмоток проводи обмотчик на обмоточных участках ЭРЦ, которые имеют готовые элементы обмоток, получаемые с заводов – изготовителей или изготавливаемыми силами ЭРЦ. После определения характера неисправности обмоток приступают к их ремонту
4. КОНТРОЛЬ НАГРЕВА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Чрезмерный нагрев электродвигателей сокращает срок их службы.
Степень нагрева зависит от нагрузки электродвигателя и от условий и от режима его работы.
Под нагрузкой электродвигателя обычно понимают значение момента сопротивления на валу или значения пропорционально ему величины тока статора. Поскольку измерить момент двигателя в процессе его работы затруднительно, для контроля нагрузки измеряют ток статора и сравнивают его с допустимым значением.
Электроизоляционные материалы подразделяются на классы нагреваемости, для которых определена наибольшая допустимая температура при использовании их в электрооборудовании общего применения, длительно работающего в нормальных эксплуатационных условиях.
Так, для класса Y нагревостойкости наибольшей допустимой рабочей температурой является 90С. К этому классу относится непропитанные и недогруженные в жидкий электроизоляционный состав волокнистые материалы из шелка и целлюлозы. Для класса нагревостойкости A относится допустимой температурой является 105С. К классу A относится те же волокнистые диэлектрики, а также некоторые полиамидные пленки и смолы, древесные пластики, изоляция эмаль – проводов на масляно – смоляных лаках и т.д.
Для класса E наибольшей допустимой температурой является 120С. К этому классу относится пластмассы, синтетические органические пленки, компациды на основе эпоксидных и других смол.
Для класса B допустимая температура равна 130С. К этому классу относится материалы на основе слюды, асбеста, и стекло – волокна, применяемые в сочетании, с органическими связующими и пропитывают составами.
Для класса F максимальной рабочий температурой является 155С. К этому классу относятся материалы, на основе слюды, асбеста и стекловолокна применяемые в сочетании с кремне – органическими связующими.
Для класса H максимально допустимой температурой является 180С. К этому классу относятся Материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с кремнийорганическими связующими и пропитывающими составами, кремне - органические эластомеры, а также соответствующие данному классу другие материалы и сочетания материалов
Для класса C максимальная рабочая температура допускается свыше 180С. К этому классу относятся слюды, кремне – органические материалы, стекло, кварц.
Технологические перегрузки рабочих машин или колебания напряжения в питающей сети ведут за собой увеличение тока в обмотках машин и превышение температурой обмоток выше допустимого для данного класса, в результате срок службы машин резко уменьшается.
Есть еще несколько других способов защиты от перегрева двигателей
Защита электродвигателей означает их автоматическое отключение пуско-защитными аппаратами с целью предотвращения выхода из строя при увеличении токов в обмотках выше допустимых. Выход из строя двигателя в большинстве случаев означает полное или частичное обугливание изоляции его обмотки при нагреве обмоточного провода большим током. Большой, свыше номинального, ток в обмотке двигателя появляется при длительной перегрузке его механизмом, при заклинивании механизма, а также при несимметрии напряжений в питающих проводах, зависящих от состояния сети, т. е. при аварийных режимах в сети. Одно из первых мест среди аварийных режимов занимает обрыв фазного провода в цепи питания двигателя. Обрыв может быть на линиях высокого и низкого напряжений, при обгорании контактов или зажимов в аппаратах высокого и низкого напряжений, при повреждении кабелей или проводов питания двигателей, обгорании зажимов на самом двигателе.
При обрыве фазного провода двигатель не запускается или при работе он останавливается и его обмотка обугливается
Распространенной защитой электродвигателей является защита тепловыми реле, которые монтируются в корпусах пускателей, если пускатели устанавливаются отдельно, или шкафах и на щитах. Правильно подобранные тепловые реле защищают двигатель от перегрузки, заклинивания, потери фазы, хотя предназначены они для защиты от перегрузки.
Недостаток защиты тепловыми реле заключается в том, что трудно подобрать реле из имеющихся в наличии для каждого двигателя так, чтобы ток теплового элемента реле соответствовал току двигателя. Также следует учесть, что тепловые реле сами требуют защиты от тока короткого замыкания.