Повреждения тяговых двигателей и вспомогательных электрических машин

Механические повреждения двигателей. В эксплуатации наиболее интенсивно изнашиваются щетки, рабочая поверхность коллектора, причем неравномерно, и внутренние стенки окон щеткодержателей. Причинами этого могут быть как повышенное, так и заниженное усилие нажатия на щетки, большая разность в силе нажатия на разные щетки, грубая обработка коллектора при ремонте выступание миканита между пластинами коллектора, износ окон|| под щетки в щеткодержателях и др.

Перечисленные неисправности, как правило, приводят к периодическому срабатыванию защиты тяговых двигателей, но допускают ведение поезда с отключением данного двигателя или без отключения, в зависимости от степени повреждения.

Реже встречаются такие серьезные неисправности, как размотки бандажей якоря, задир и рассыпание коллектора, излом деталей щеткодержателя, обрыв болтов полюсов, болтов кронштейна щеткодержателя, трещины остова, потеря крышки смотрового люка, порча подшипников, излом вала якоря.

В случае обнаружения размотки бандажей из стекловолокна поезд ведут дальше, отключив поврежденный двигатель. Насколько возможно, вынимают остатки бандажей.

Задир коллектора происходит при падении посторонних предметов на его поверхность и изломе деталей щеткодержателей, при этом выключают двигатель, поскольку часть коллекторных пластин замыкается друг с другом. Рассыпание коллектора, т. е. возвышение над поверхностью коллектора одной или нескольких пластин, устранить в эксплуатации нельзя. Обычно двигатель отключают, вынимают все щетки и следуют дальше на аварийном режиме. Обнаруживают такую неисправность вначале по неоднократному отключению защиты тяговых двигателей, а затем по сколу всех щеток, расположенных на коллекторе.

Повреждения деталей щеткодержателей приводят к различным последствиям: ослабление одной из пружин, заедание пальца или обрыв гибкого шунта могут вызвать перегрев щеток. Более серьезное повреждение происходит в случае обрыва или ослабления крепления болтов верхних и боковых щеткодержателей, а также излома их корпусов. В этом случае задир коллектора неизбежен. Такое же повреждение происходит и при обрыве болтов кронштейнов щеткодержателей.

При изломе нижнего щеткодержателя после осмотра тягового двигателя и удаления поврежденных деталей иногда возможно дальнейшее ведение поезда нормальной массы обычным порядком.

При обрыве одного болта полюса оставшиеся болты подтягивают, после чего нормально следуют далее с поездом. Если произошел обрыв двух-трех болтов, тяговый двигатель отключают, а связанную с ним колесную пару вывешивают во избежание повреждения обмотки якоря в случае падения на него полюса. Обрыв одного-двух верхних болтов обнаруживают по характерным трещинам компаундной массы, которой залиты головки полюсных болтов. В случае излома вала якоря машинист должен поступать так же, как при разрушении якорного подшипника с проседанием якоря.

Обнаружение следов смазки на днище корпуса двигателя, подшипниковом щите и конусе коллектора указывает на превышение допустимой температуры нагрева подшипника, избыточное количество в нем смазки, ее недоброкачественность или на неисправность внутреннего лабиринтового уплотнения.

Поверхности двигателя со следами смазки обтирают тряпкой, слегка смоченной в бензине, и протирают насухо. В Журнале технического состояния электровоза об этом делают соответствующую запись. При утере крышки смотрового люка закрывают отверстие фанерой, металлическим листом или мешковиной, закрепив их так, чтобы они не попали внутрь двигателя.

Электрические повреждения двигателей. Их делят на следующие группы: пробой изоляции, обрыв проводов, междувитковые замыкания обмотки, нарушения нормальной коммутации. Все эти виды повреждений в эксплуатации вызывают срабатывание защиты.

Пробой изоляции. Причины: старение изоляции вследствие значительных превышений допустимых температур нагрева обмоток, механические повреждения изоляции в процессе изготовления, ремонта или эксплуатации, резкое снижение изоляционных свойств при частых значительных перенапряжениях, попадании влаги, снега и т. д. Основой изоляции обмоток и коллекторов большинства тяговых двигателей служит слюда, обладающая очень высокими диэлектрическими свойствами, но вместе с тем хрупкая по структуре. Наиболее слабое место изоляции — склеивающиеслюду лаки. Обычно отбольших тепловых или механических нагрузок они трескаются, разрушаются, обугливаются и теряют изоляционные свойства. Длительное превышение температуры нагрева любой из обмоток на 20°С по сравнению с допустимым приводит к снижению срока службы изоляции примерно в 4 раза.

Пробой изоляции обмоток якорей чаще всего происходит в месте изгиба секций у выхода из пазов сердечника. При неправильной укладке клиньев или бандажей пробой возникает или вследствие продавливания поверхностной изоляции (при повышенном давлении), или истирания изоляции, когда при слабом закреплении секции «дышат». В этом случае при высокой частоте вращения под действием центробежной силы обмотка смещается к наружной части паза якоря, а при снижении частоты вращения ложится на место. Повреждения обмоток с возможным последующим пробоем изоляции возникают при попадании в двигатели посторонних предметов. Пробой миканитовых манжет контроллеров двигателей чаще всего происходит на видимой части миканитового конуса.

У катушек главных и дополнительных полюсов пробой наружной изоляции возникает значительно реже, чем у якорей. В большинстве случаев пробой катушек полюсов происходит в месте скрепления выводных концов с последним витком и во внутренних углах, где напряженность электрического поля наивысшая. Кроме того, в этих местах при насадке катушки на сердечник наиболее вероятны механические повреждения изоляции. У компенсационной обмотки наиболее вероятен пробой в месте выхода стержней из сердечников полюса вследствие постоянной вибрации выступающей части.

Пробой изоляции обмоток якорей и полюсов в эксплуатации устранить нельзя. При пробое изоляции выводных кабелей тяговых двигателей и кабелей, соединяющих катушки дополнительных полюсов, иногда можно изолировать поврежденное место, подложив кусок исправного (лучше нового) резинового рукава пневматической магистрали или намотав несколько слоев лакоткани, натуральной резины и электрокартона, затем, обвязав шпагатом, концы шпагата обрезают; кабели вне двигателей изолируют смоляной лентой.

Пробой кронштейнов щеткодержателей обычно происходит всырую погоду. Попадание влаги между фарфоровым изолятором кронштейна и изоляцией пальца щеткодержателей вызывает перекрытие пальца по длине и прожигание слюды до металла. Попадание влаги возможно в случае плохой заливки торцов изолятора компаундной массой, особенно при неправильной его форме (эллиптичность). Подобные повреждения возникают и при трещинах в изоляторах. Если произошел пробой изоляции пальцев кронштейнов щеткодержателей, то двигатель отключают и следуют далее на аварийном режиме.
В сухую погоду на любом электровозе двигатель может нормально работать без фарфорового изолятора, поскольку палец кронштейна выполнен из высококачественной прессмассы АГ-4 или защищен слюдой шаблонкой. Изолятор лишь защищает палец кронштейна от скопления пыли и влаги на его поверхности. При повторяющихся перекрытиях дугой по поверхности изолятора его можно разбить молотком, убрать осколки и следовать дальше. В случае перекрытия по поверхности пластмассового кронштейна иногда возможно дальнейшее следование с поездом при несколько пониженном напряжении на тяговых двигателях.

Обрыв цепи двигателя. Цепь двигателя может быть разорвана в результате обрыва обмоток полюсов или перегорания кабеля, соединяющего катушки. У обмоток катушек полюсов подобные повреждения бывают лишь в местах выхода выводных концов или соединения их с концом другой катушки. Обрыв межкатушечных соединений приводит к отключению защиты с последующим нарушением цепи одного двигателя на электровозах переменного тока. Обрыв обмотки якоря в последние годы благодаря улучшению технологии изготовления почти не встречается.

Причина возможного обрыва обмотки якоря — излом одного стержня обмотки, обычно в месте входа в шлицевую прорезь петушка коллектора. Такое повреждение вызывается постоянной тряской двигателя, при которой обмотка якоря перемещаетсябольше, чем коллектор (коллектор служит местом жесткой заделки конца стержня обмотки). Кроме того, при нагреве обмотки изменяются ее размеры, в результате чего в месте входа в петушки коллектора проводники обмотки якоря дополнительно изгибаются.

Поскольку обмотки якорей всех двигателей состоят из нескольких параллельных ветвей, обрыв одного из стержней (проводов) не нарушает целостности всей электрической цепи. Однако нормальная коммутация двигателя нарушается, возникает повышенное искрение на коллекторе, временами переходящее в круговой огонь. При осмотре двигателя на изоляции между двумя пластинами коллектора обнаруживают подгар, мелкие брызги меди и копоть; зачистка поврежденных мест обычно результатов не дает; явление повторяется. В этом случае при большой массе состава, не включая двигатель, стараются довести поезд до станции основного депо, восстанавливая защиту, если она срабатывает. На электровозах переменного тока такой двигатель отключают.

Междувитковые замыкания обмоток. Причины таких замыканий примерно те же, что и пробоев, но проявляются несколько иначе. Междувитковое замыкание внутри катушки главного полюса вызывает ослабление его магнитного потока. Если замкнуты всего два или три витка, двигатель работает несколько лет без заметных признаков повреждения, только несколько повышается искрение на коллекторе и колесная пара, связанная с двигателем, немного чаще других боксует (у двигателя как бы несколько ослаблено и искажено магнитное поле).

Замыкание витков дополнительного полюса проявляется более сильным искрением под щетками одной пары щеткодержателей и приводит к частому срабатыванию защиты. Такое повреждение возникает очень редко.

Междувитковое замыкание проводников обмотки якоря проявляется вспышками на коллекторе и срабатыванием защиты электровоза из-за возникновения очень большого тока в контуре короткозамкнутого витка, образованного соединившимися друг с другом проводниками, так как электрическое сопротивление этого витка очень мало. Например, при напряжении на двигателе І500 В в короткозамкнутом витке якоря двигателя ТЛ-2К возникает э. д. с. 17 В. Если условно принять сопротивление такого витка равным 0,01 Ом, то по нему течет ток /=17:0,01 = 1700 А. Направление этого тока все время меняется вследствие непрерывного изменения положения витка под полюсами.

Обычно междувитковое замыкание быстро вызывает пробой изоляции секции проводников якоря на сердечник в результате ее сгорания из-за нагрева большим током.

Нарушение коммутации двигателей. Оно проявляется в повышенном искрении на коллекторе под щеткой. Причины таких нарушений очень разнообразны. Кратковременные, быстро гаснущие искры не повреждают поверхность коллектора и не нарушают работы тягового двигателя. При продолжительном сильном искрении опасность повреждения коллектора, щеток и всей машины возрастает: возможно образование из искр отдельных, электрических дуг, которые, увеличиваясь, могут вызвать сплошной круговой огонь, т. е. практически короткое замыкание между щетками разной полярности или между коллектором и заземленными: частями машины. Степень искрения в значительной степени зависит от напряжения между соседними коллекторными пластинами, состояния коллектора и щеток.

Когда двигатель находится в хорошем состоянии, наибольшее искрение наблюдается в тяговом режиме при ослаблении магнитного потока главных полюсов (поле реакции якоря как бы «теснит». поле полюсов). Поэтому не следует применять наивысшую ступень ослабления возбуждения до тех пор, пока после изменения направления движения электровоза щетки хорошо не притрутся к коллектору (10—20 мин). Совпадение двух причин, нарушающих нормальную коммутацию,— искажение магнитного поля и плохой контакт между коллектором и щетками — может вызвать сильное искрение по поверхности коллектора и даже круговой огонь. В режиме рекуперации при движении с высокими скоростями магнитное поле также сильно искажается, что осложняет процесс коммутации.

Искрение на коллекторе усиливается при повышении напряжения, подводимого к двигателю, так как возрастает среднее напряже ние между пластинами. Опасны также резкие колебания напряжения сети, при которых быстрое изменение поля реакции якорей не компенсируется изменением поля как дополнительных полюсов, так и компенсационной обмотки.

К механическим причинам нарушения коммутации относят: плохое состояние поверхности коллектора (выступание миканита, заусенцы, задиры, подгар пластин, понижение или повышение отдельных пластин, биение, загрязнение), низкое качество щеток, неправильное их положение, ненормальное нажатие на них, повы шенная «игра» щеток в щеткодержателе, появление разъедания или сколов их рабочей части, при установке на двигателе щеток разных марок, так как переходное сопротивление под щетками будет неодинаковым для отдельных параллельных цепей обмотки якоря и токи в этих цепях станут разными. Искрение усиливается также при омеднении рабочей поверхности щеток.

Все отмеченные выше неисправности двигателей выявляют и устраняют при их техническом обслуживании. В случае обнару жения серьезных повреждений или плохой коммутации (проявляю щихся в срабатывании защиты), причину которых без разбора двигателя устранить нельзя, двигатель выкатывают из-под электровоза и направляют для исследования и ремонта.

Повреждения вспомогательных электрических машин. Повреждения вспомогательных машин постоянного тока, с которыми приходится сталкиваться при эксплуатации электровозов, в основном такие же, как и у тяговых двигателей.

У вспомогательных асинхронных электрических машин электровозов переменного тока, не имеющих коллектора и обмоток ротора, число возможных повреждений значительно меньше. Наиболее часто в эксплуатации встречаются следующие их повреждения: меж витковые замыкания обмотки статора; обрыв проводов одной из фаз (или нарушение контакта у одной из пар губок контактора); повреждение подшипников.

Междувитковое замыкание обмотки статора обнаруживают по срабатыванию теплового реле, неравномерному нагреву корпуса двигателя и повышенному гудению. При обрыве одной из фаз цепи двигатель не запускается — сильно гудит, начинает греться и сра батывает тепловая защита (ТРТ), отключая контактор. В случае небольшого повреждения подшипников ротор испытывает одностороннее притяжение, «прилипает», разгон его замедленный, но по мере повышения частоты вращения двигатель начинает нормально работать.

Дата добавления: 2014-11-16