Как определить величину смещения магнитных осей электродвигателя

Неисправности электрических машин — Осевой сдвиг и осевые колебания ротора

4-8. ОСЕВОЙ СДВИГ И ОСЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ РОТОРА
Осевые сдвиги и осевые колебания ротора (якоря) наблюдаются главным образом при эластичных муфтах. При жестких муфтах осевым сдвигам может препятствовать другая машина агрегата.
4-8-1. Ротор (якорь) смещен в сторону одного из подшипников. При возбуждении вращающегося генератора или при пуске двигателя в ход происходит устойчивое смещение ротора (якоря) до упора в сторону одного из подшипников, которое сохраняется при холостом ходе и при нагрузке. Ротор (якорь) вращающегося невозбужденного генератора или двигателя при выбеге имеет нормальный осевой разбег в обе стороны.
Несовпадение магнитных осей статора (магнитной системы) и ротора (якоря) из-за неправильной установки статора (магнитной системы).
Установить статор (магнитную систему) в такое положение, чтобьтйри холостом ходе и при нагрузке генератора или Двигателя ротор (якорь) имел равномерный разбег в обе стороны. Такое положение соответствует совпадению магнитных осей статора и ротора (рис. 4-13). Для этого следует передвинуть статор (магнитную систему) в сторону, противоположную сдвигу ротора (якоря). 4-8-2. Осевой сдвиг ротора (якоря) появляется после некоторого периода нормальной работы машины. Сдвиг ротора (якоря) непостоянен: иногда усиливается или уменьшается, иногда совершенно исчезает, а затем появляется вновь. В некоторых случаях появляются осевые колебания ротора (якоря), увеличивающиеся при уменьшении нагрузки и достигающие наибольшей величины при холостом ходе генератора или при выбеге ротора двигателя, т. е. при отсутствии электромагнитных сил, приложенных к ротору (якорю).
А. Нарушена центровка агрегата, например, вследствие неравномерой осадки фундамента, износа подшипников и пр.
Проверить и исправить центровку агрегата.
Отремонтировать подшипники и установить нормальный зазор между шейками вала и вкладышами подшипников.

4-13. Совпадение магнитных осей статора и ротора

Б. Неравномерно сработались соприкасающиеся части в кулачковой, пальцевой или пружинной муфтах. Недостаточна смазка. Имеют место коррозия, заедание в соприкасающихся частях полумуфт, забоины, заусенцы на рабочих поверхностях кулачковых и пружинных муфт.
При всех этих неисправностях появляется осевое усилие, сдвигающее ротор. Так, при неравномерном срабатывании рабочих поверхностей кулачковой муфты происходит их скашивание (рис. 4-14) и они становятся непараллельными оси вращения. В этом случае сила Р> действующая между полумуфтами, не будет перпендикулярна оси вращения. Эту силу можно разложить на две составляющие, из которых сила N будет перпендикулярна оси вращения, а сила Т — параллельна этой оси. Сила Т и производит осевой сдвиг ротора.
Тщательно очистить соприкасающиеся поверхности полумуфт от ржавчины, устранить забоины и заусенцы. Пригнать кулачки в кулачковой муфте. В случае повышенного износа зубцов пружинной муфты заменить ее. Следует отметить, что осевой сдвиг и осевые колебания ротора (якоря) электрической машины могут быть вызваны неисправностью приводного двигателя или приводимого механизма. Чтобы в сомнительных случаях безошибочно определить причину неисправности, следует разъединить машины агрегата и пустить в ход только электрическую машину. Нормальная работа одиночной электрической машины показывает, что причина сдвига ротора (якоря) находится не в ней.

Рис. 4-14. Положение рабочих поверхностей кулачков, звездочек и полумуфт: а — в нормальных условиях; б — при скошенных рабочих поверхностях 1 — кулачок полумуфты; 2 — кулачок звездочки

Если сдвиг ротора (якоря) является следствием несовпадения магнитных осей статора и ротора (якоря), то он будет наблюдаться и при работе одиночной электрической машины.
О причинах осевого сдвига ротора турбогенератора см. в § 3-17.

Электрические машины — Магнитное поле и МДС многофазных обмоток

Магнитное поле в электрической машине создается токами, протекающими по ее обмоткам (рис. 3.8). Расчет магнитного поля производится на основе закона полного тока
(3.1)
для любой силовой линии поля. Правая часть уравнения (3.1) представляет собой сумму магнитодвижущих сил (МДС) всех фаз обмотки, а левая часть — падение магнитного потенциала на всех участках магнитной цепи вдоль силовой линии.
Для решения уравнения (3.1) примем допущения, что магнитопровод не насыщен, магнитная проницаемость стали , воздушный зазор равномерный и гладкий, величина d мала по сравнению с диаметром , проводники обмотки статора расположены на его внутренней поверхности и имеют бесконечно малые размеры.
При напряженность магнитного поля внутри магнитопровода , и падения магнитного потенциала на стальном участке магнитной цепи не происходит. Поэтому циркуляцию вектора Н можно представить в виде определенного интеграла

,
численно равного падению магнитного потенциала на двух воздушных зазорах.
При малом d поле в воздушном зазоре равномерно, поэтому напряженность поля вдоль силовых линий . Следовательно, падение магнитного потенциала в воздушном зазоре можно представить в виде
.
Отсюда находим напряженность магнитного поля

и соответствующую ей магнитную индукцию в зазоре
. (3.2)
Выражение (3.2) позволяет определить пространственное распределение магнитной индукции вдоль расточки статора, если известен характер распределения МДС трехфазной обмотки.

Магнитодвижущая сила секции

Секция является простейшим элементом трехфазной обмотки. Поэтому для определения результирующей МДС трехфазной обмотки рассмотрим сначала МДС секции. Пусть на статоре уложено по одной секции на каждом полюсном делении. Шаг секции . По секциям протекает ток , равный току параллельной ветви фазы:

.
Вид возникающего при этом магнитного поля на одном полюсном делении показан на рис. 3.9. Любая силовая линия магнитного поля сцеплена с полным током секции , поэтому поле, созданное секцией, будет постоянным на протяжении всего полюсного деления,
.
Будем считать магнитную индукцию положительной, если силовые линии идут вверх (южный полюс), и отрицательной, если силовые линии идут вниз (северный полюс). В соответствии с этим условием при принятом направлении тока поле внутри секции будет положительным, образующим южный полюс, а за пределами секции — отрицательным, образующим северный полюс.
МДС секции, приходящуюся на один полюс, обозначим через . При равномерном воздушном зазоре МДС каждого полюса равны, поэтому
. (3.3)

МДС секции изменяется скачком при пересечении активной стороны секции, увеличиваясь, если ток направлен к нам, и уменьшаясь, если ток направлен от нас. Величина скачка МДС равна полному току секции (рис. 3.9, пунктирная линия).
Таким образом, МДС секции представляет собой неподвижную в пространстве прямоугольную волну, пульсирующую, согласно (3.3), во времени с частотой питающей сети.
Для дальнейшего анализа поля удобно пространственную кривую МДС разложить в ряд Фурье. Выполним разложение кривой МДС (рис. 3.10) в пределах полюсного деления для момента времени , когда МДС секции принимает максимальное значение
.
Начало отсчета совместим с магнитной осью секции. Исходная функция является четной и симметричной относительно оси абсцисс, поэтому в разложении будут содержаться только нечетные гармоники с косинусными членами:
,
где — пространственный угол; n — порядок гармоники.
Амплитуды гармонических составляющих определяются по формуле
.
Первая гармоника называется основной, а остальные — высшими пространственными гармониками. Амплитуда высшей гармоники обратно пропорциональна ее порядку. Среди высших гармоник наиболее значительными являются 3-я, 5-я, 7-я гармоники.
Эффективным способом подавления высших гармоник является укорочение шага секции. На рис. 3.11 представлена МДС секции с укороченным шагом , где — относительный шаг секции.

В угловом измерении шаг определяется величиной
.
Раскладывая кривую (рис. 3.11) в ряд Фурье, получим
,
где — коэффициент укорочения шага обмотки.
Если выбрать шаг секции равным , то гармоническая составляющая n порядка становится равной нулю:

Укорочение шага используют для подавления, главным образом, 5-й и 7-й гармоник, выбирая шаг . При этом первая гармоника уменьшается незначительно . Третья гармоника и кратные трем гармоники МДС не оказывают влияния на результирующее поле трехфазной обмотки (см. п. 3.3), поэтому никаких специальных мер для их подавления не применяют.

МДС катушечной группы

Вторым способом подавления высших гармоник МДС является распределение обмотки. В пределах полюсного деления каждая фаза распределенной обмотки содержит не одну, а q последовательно соединенных секций, образующих катушечную группу.
Рассмотрим катушечную группу из трех секций () с полным шагом (). Результирующая МДС катушечной группы определяется суммой МДС секций , сдвинутых по отношению друг к другу на угол . Суммарная кривая (рис.3.12) имеет ступенчатый вид, приближаясь с увеличением q к синусоиде. Состав гармоник этой кривой можно определить, выполнив геометрическое суммирование соответствующих гармоник МДС секций. Первые гармоники можно представить в виде векторов, сдвинутых по отношению друг к другу на угол (рис.3.13). Многоугольник ABCD вписывается в окружность, поэтому результирующий вектор
,

где — радиус окружности.

Выражение для первой гармоники результирующей МДС катушечной группы обычно записывают в виде
,
где — коэффициент распределения.
При определении n гармоники МДС катушечной группы необходимо учесть, что угол сдвига между векторами увеличивается в n раз: . Тогда
,
где .
Анализ этого выражения показывает, что с увеличением q амплитуда первой гармоники снижается незначительно (при ), а амплитуды высших гармоник существенно уменьшаются, за исключением гармоник зубцового порядка:
,
где k — любое целое число. Коэффициент распределения зубцовых гармоник равен коэффициенту распределения первой гармоники,
.
Для уменьшения влияния зубцовых гармоник следует принимать . При этом порядок зубцовых гармоник оказывается достаточно велик (), а следовательно, их амплитуда будет незначительна (), и влиянием этих гармоник на результирующую кривую МДС катушечной группы можно пренебречь.
Если катушечная группа состоит из секций с укороченным шагом, то при определении результирующей МДС катушечной группы необходимо учесть коэффициент укорочения :
,
где — обмоточный коэффициент.

МДС одной фазы

Для двухслойной обмотки МДС фазы, приходящаяся на один полюс, равна удвоенной МДС катушечной группы, поэтому

.
Число витков секции связано с полным числом последовательно соединенных витков фазы W соотношением
.
Учитывая также, что ток фазы , преобразуем выражение для амплитуды МДС фазы к виду
.
Амплитуда определяет МДС n-й гармоники на магнитной оси фазы в момент времени, когда ток фазы имеет максимальное значение. Закон распределения МДС фазы во времени и пространстве определяется уравнением
.
На рис. 3.14 сплошной линией показана первая гармоническая МДС в момент времени
,
а пунктиром показана эта МДС в произвольный момент времени

МДС трехфазной обмотки

Пусть на статоре уложена симметричная трехфазная обмотка (рис. 3.15). Магнитные оси фаз сдвинуты в пространстве на 120°. Включим эту обмотку в сеть переменного тока, так чтобы по фазам протекали токи
;
;
.
Найдем результирующую МДС трехфазной обмотки, созданную этими токами. С целью облегчения задачи будем учитывать лишь первые гармоники фазных МДС
;
;
.
Преобразуем данные выражения, заменяя произведение косинусов двух углов на полусумму косинусов суммы и разности этих углов:
;
;
.
Отсюда получаем выражение для результирующей МДС трехфазной обмотки:
. (3.4)
Данное выражение представляет собой уравнение бегущей волны. Положение максимума волны определяется углом , зависящим от времени,
.
Следовательно, магнитная ось результирующего поля будет вращаться с угловой частотой . В связи с этим амплитуду результирующей МДС трехфазной обмотки часто изображают на пространственной комплексной плоскости в виде вращающегося вектора (рис. 3.16)
.

Важно отметить, что положение вектора совпадает с изображающим вектором тока обмотки статора
.
Это обстоятельство позволяет упростить анализ процессов и явлений в электрических машинах, рассматривая вместо взаимодействия МДС взаимодействие соответствующих токов.
Третьи гармоники фазных МДС
;
;

взаимно компенсируются в трехфазной обмотке, так как их амплитуды сдвинуты во времени на периода (на электрический угол 120°), а в пространстве совпадают по фазе.
Сделанный вывод справедлив для всех гармоник, кратных трем. Остальные высшие пространственные гармоники фазных МДС создают результирующие МДС малой амплитуды, поэтому ими часто пренебрегают.
Таким образом, трехфазная обмотка при питании ее симметричной трехфазной системой токов создает практически синусоидально распределенную МДС, вращающуюся с угловой частотой w.
В заключение отметим, что приведенный анализ справедлив как для двухполюсных, так и для многополюсных электрических машин. Необходимо лишь учесть, что в многополюсных машинах все углы уменьшаются в р раз,
.
Поэтому во столько же раз снижается и частота вращения результирующей МДС:
.

2.3. Получение вращающегося магнитного поля

1. наличие не менее двух обмоток;
2. токи в обмотках должны отличаться по фазе
3. оси обмоток должны быть смещены в пространстве.

В трёхфазной машине при одной паре полюсов (p=1) оси обмоток должны быть смещены в пространстве на угол 120°, при двух парах полюсов (p=2) оси обмоток должны быть смещены в пространстве на угол 60° и т.д. Рассмотрим магнитное поле, которое создаётся с помощью трёхфазной обмотки, имеющей одну пару полюсов (p=1) (рис. 2.7). Оси обмоток фаз смещены в пространстве на угол 120° и создаваемые ими магнитные индукции отдельных фаз (B_A,B_B,B_C) смещены в пространстве тоже на угол 120°. Магнитные индукции полей, создаваемые каждой фазой, как и напряжения, подведённые к этим фазам, являются синусоидальными и отличаются по фазе на угол 120°. Приняв начальную фазу индукции в фазе A (φ_A) равной нулю, можно записать:

BA=Bmsin(ωt), BB=Bmsin(ωt−120°), BC=Bmsin(ωt−240°).

Магнитная индукция результирующего магнитного поля определяется векторной суммой этих трёх магнитных индукций. . Найдём результирующую магнитную индукцию (рис. 2.8) с помощью векторных диаграмм, построив их для нескольких моментов времени.

а) При t=0	б) При	в) При

Рис. 2.8 Как следует из рис. 2.8, магнитная индукция B результирующего магнитного поля машины вращается, оставаясь неизменной по величине. Таким образом, трёхфазная обмотка статора создаёт в машине круговое вращающееся магнитное поле. Направление вращения магнитного поля зависит от порядка чередования фаз. Величина результирующей магнитной индукции B=3/2×B_m. Частота вращения магнитного поля n₀ зависит от частоты сети f и числа пар полюсов магнитного поля p. n₀=(60f)/p, [об/мин]. Обратите внимание, что частота вращения магнитного поля не зависит от режима работы асинхронной машины и её нагрузки. При анализе работы асинхронной машины часто используют понятие о скорости вращения магнитного поля ω₀, которая определяется соотношением: ω₀=(2πf)/p=πn₀/30, [рад/сек].

2.4. Режимы работы трёхфазной асинхронной машины

Асинхронная машина может работать в режимах двигателя, генератора и электромагнитного тормоза. Режим двигателя Этот режим служит для преобразования потребляемой из сети электрической энергии в механическую. Рис. 2.9 Пусть обмотка статора создаёт магнитное поле, вращающееся с частотой n₀ в указанном направлении (рис. 2.9). Это поле будет наводить согласно закону электромагнитной индукции в обмотке ротора ЭДС. Направление ЭДС определяется по правилу правой руки и показано на рисунке (силовые линии должны входить в ладонь, а большой палец нужно направить по направлению движения проводника, т.е. ротора, относительно магнитного поля). В обмотке ротора появится ток, направление которого примем совпадающим с направлением ЭДС. В результате взаимодействия обмотки ротора с током и вращающегося магнитного поля возникает электромагнитная сила F. Направление силы определяется по правилу левой руки (силовые линии должны входить в ладонь, четыре пальца – по направлению тока в обмотке ротора). В данном режиме (рис. 2.9) электромагнитная сила создаст вращающий момент, под действием которого ротор начнёт вращаться с частотой n. Направление вращения ротора совпадает с направлением вращения магнитного поля. Чтобы изменить направление вращения ротора (реверсировать двигатель), нужно изменить направление вращения магнитного поля. Для реверса двигателя нужно изменить порядок чередования фаз подведённого напряжения, т.е. переключить две фазы. Пусть под действием электромагнитного момента ротор начал вращаться с частотой вращения магнитного поля (n=n₀). При этом в обмотке ротора ЭДС E₂ будет равна нулю. Ток в обмотке ротора I₂=0, электромагнитный момент M тоже станет равным нулю. За счёт этого ротор станет вращаться медленнее, в обмотке ротора появится ЭДС, ток. Возникнет электромагнитный момент. Таким образом, в режиме двигателя ротор будет вращаться несинхронно с магнитным полем. Частота вращения ротора будет изменяться при изменении нагрузки на валу. Отсюда появилось название двигателя – асинхронный (несинхронный). При увеличении нагрузки на валу двигатель должен развивать больший вращающий момент, а это происходит при снижении частоты вращения ротора. В отличие от частоты вращения ротора частота вращения магнитного поля не зависит от нагрузки. Для сравнения частоты вращения магнитного поля n₀ и ротора n ввели коэффициент, который назвали скольжением и обозначили буквой S. Скольжение может измеряться в относительных единицах и в процентах. S=(n₀−n)/n₀ или S=[(n₀−n)/n₀]100%. При пуске в ход асинхронного двигателя n=0,S=1. В режиме идеального холостого хода n=n₀,S=0. Таким образом, в режиме двигателя скольжение изменяется в пределах: 0S≤1. При работе асинхронных двигателей в номинальном режиме: S_н=(2÷5)%. В режиме реального холостого хода асинхронных двигателей: S_хх=(0,2÷0,7)%. Режим генератора Этот режим служит для преобразования механической энергии в электрическую, т.е. асинхронная машина должна развивать на валу тормозной момент и отдавать в сеть электрическую энергию. Асинхронная машина переходит в режим генератора, если ротор начинает вращаться быстрее магнитного поля (n>n₀). Этот режим может наступить, например, при регулировании частоты вращения ротора. Пусть n>n₀. При этом изменится (по сравнению с режимом двигателя) направление ЭДС и тока ротора, а также изменится направление электромагнитной силы и электромагнитного момента (рис. 2.10). Машина начинает развивать на валу тормозной момент (потребляет механическую энергию) и возвращает в сеть электрическую энергию (изменилось направление тока ротора, т.е. направление передачи электрической энергии). Рис. 2.10 При n>n₀,S=0. При n→+∞,S→−∞. Таким образом, в режиме генератора скольжение изменяется в пределах: 0>S>−∞. Режим электромагнитного тормоза Этот режим работы наступает, если ротор и магнитное поле вращаются в разные стороны. Этот режим работы имеет место при реверсе асинхронного двигателя, когда изменяют порядок чередования фаз, т.е. изменяется направление вращения магнитного поля, а ротор по инерции вращается в прежнем направлении. Согласно рис. 2.11 электромагнитная сила будет создавать тормозной электромагнитный момент, под действием которого будет снижаться частота вращения ротора, а затем произойдёт реверс. В режиме электромагнитного тормоза машина потребляет механическую энергию, развивая на валу тормозной момент, и одновременно потребляет из сети электрическую энергию. Вся эта энергия идёт на нагрев машины. Рис.2.11 При n=n₀,S=1. При n→−∞,S→+∞. Таким образом, в режиме электромагнитного тормоза скольжение изменяется в пределах: 0S

Как определить величину смещения магнитных осей электродвигателя

Под магнитной осью обмотки понимают прямую, совпадающую с продольной осью симметрии магнитного поля, создаваемого током рассматриваемой обмотки при симметричной магнитной среде. Кривые полей в воздушном зазоре повторяются вдоль расточки статора через каждое двойное [ полюсное деление. Поскольку все необходимые соотношения могут быть определены на двойном полюсном делении, будем для удобства на поперечном разрезе изображать вместо l / р части статора реальной машины, имеющей 2р полюсов, двухполюсную машину. [16]

Плоскости и магнитные оси витков катушек расположены под углами 120 друг к другу. [17]

При регулировании магнитных осей перемещение ротора относительно статора выполняют осевым сдвигом вкладышей вместе со стояками компенсатора КСВБ-50000-11, а у КСВБ-100000-И и КСВ-160000-16 сдвигом вкладышей. Одновременно с этим проверяют равномерность зазоров между шейками вала я вкладышами. Вертикальное и горизонтальное перемещение ротора осуществляют подбором регулировочных подкладок, устанавливаемых на изолированных колодках вкладышей. [19]

При несовпадении магнитных осей статора и ротора в результате неправильного монтажа двигателя происходит смещение ротора до упора в один из подшипников, причем в одну и ту же сторону как при нагрузке, так и при холостом ходе двигателя. Для устранения этого дефекта необходимо сдвинуть вкладыши обоих подшипников в сторону сдвига ротора или передвинуть статор в сторону, противоположную сдвигу ротора. [21]

При несовпадении магнитных осей статора и ротора в результате неправильного монтажа двигателя происходит смещение ротора до упора в один из подшипников, причем в одну и ту же сторону как при нагрузке, так и — при холостом ходе двигателя. Для устранения этого дефекта необходимо сдвинуть вкладыши обоих подшипников в сторону сдвига ротора или передвинуть статор в сторону, противоположную сдвигу ротора. [23]

Что касается переориентации магнитных осей , то можно предположить, что она связана с диффузией щелочных ионов, имеющей место при радиационном воздействии. Это означает, что большая часть ионов при облучении переходит в другое валентное состояние. Лемманом и другими исследователями, но впервые это было подтверждено прямыми ЭПР-изме-рениями в работе С. [24]

Для определения совпадения магнитных осей статора и ротора измеряют расстояние от внешней плоскости сегментов демпферной обмотки до шихтованной части полюсов и до сердечника статора. Несовпадение магнитных осей определяется как разность между среднеарифметическими значениями измерений сверху и снизу полюсов. Несовпадение магнитных осей должно быть не более 3 мм. [25]

В случае несовпадения магнитных осей статора и ротора ( рис. 279, б) в результате неправильного монтажа двигателя происходит смещение ротора до упора в один из подшипников ( рис. 279, в), причем в одну и ту же сторону как при нагрузке, так и при холостом ходе двигателя. [27]

Если максимальное рассогласование магнитных осей статора и ротора не превосходит полюсного деления, то ротор входит в синхронизм. [28]

Часто неизвестно положение главной магнитной оси в комплексе относительно лиганда. [29]

Магнитная система электродвигателя

Целью расчета магнитной системы электродвигателя постоянного тока малой мощности является:

• 1) определение размеров магнитной системы машины и длины полюсов и станины;
• 2) определение необходимой м.д.с. возбуждения;
• 3) построение кривой намагничивания машины.

Как указывалось выше, имеются разнообразные конструкции магнитных систем электродвигателей постоянного тока малой мощности, однако не все они в одинаковой мере распространены. Наиболее часто встречающиеся из них представлены на рис. 2.6.1 и 2.6.2.

Рис. 2.6.1 Магнитная система электродвигателя с отъемными полюсами

Рис. 2.6.2 Шихтованная магнитная система электродвигателя

Магнитная система электродвигателей постоянного тока малой мощности обычно выполняется или в виде сплошной стальной станины с отъемными цельными или шихтованными полюсами (рис. 2.6.1) или же в виде шихтованной станины вместе с полюсами (рис. 2.6.2). Расход меди на обмотку возбуждения при шихтованной станине получается несколько большим, чем при отъемных полюсах, вследствие увеличенной средней длины витка катушки. Шихтованная станина и полюса штампуются из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм.

Высота сердечника якоря

где диаметр вала, по опыту построенных маломощных машин,

Проверка индукции в сердечнике якоря

Максимальная индукция в сердечнике якоря допускается до 1,3?1,5 Тл.

Осевая длина полюса

Высота сердечника полюса машин малой мощности предварительно может быть принята

Окончательная высота полюса уточняется при размещении обмотки возбуждения на нем.

Магнитная индукция в сердечнике полюса в машинах для продолжительного режима работы принимается в пределах 1,0?1,5 Тл. Тогда поперечное сечение сердечника полюса будет

где — коэффициент магнитного рассеяния для машин малой мощности.

Ширина сердечника полюса

здесь -коэффициент заполнения сечения полюса сталью при шихтованных полюсах; в случае цельных полюсов .

Поперечное сечение станины

где Вс магнитная индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы принимается в пределах 1,0?1,4 Тл.

Осевая длина обычно:

У станины с отъемными полюсами (рис. 2.6.1)

У шихтованной станины (рис 2.6.2)

Средние длины путей магнитного потока в каждом участке магнитной системы:

• а) длина станины , м;
• б) длина сердечников полюсов , м;
• в) длина воздушного зазора , м;
• г) длина зубцов якоря , м;
• д) длина сердечника якоря

Коэффициент воздушного зазора

М.д.с. для воздушного зазора

Магнитная индукция по трем сечениям зубцов якоря в случае круглого паза

где напряженности магнитного поля ,,определяются по кривой намагничивания (приложение 4).

В случае трапецеидальных пазов с одинаковой толщиной зубца по высоте определяется только одно значение магнитной индукции и напряженности магнитного поля в зубце.

Магнитная индукция в сердечнике якоря

М.д.с. для сердечника якоря

где удельные ампервитки — из кривой намагничивания.

Магнитная индукция в сердечнике полюса

М.д.с. для сердечников сплошных полюсов

где -по кривой намагничивания для шихтованных полюсов из приложения 4, для плошных полюсов из приложения 5.

Магнитная индукция в станине:

М.д.с. для станины

где-из кривой намагничивания (приложение 5) для сплошной станины, по приложению 4 для шихтованной станины.

Магнитная индукция в зазоре стыка

М.д.с. для воздушного зазора в стыке между станиной и отъемными полюсами

где длина эквивалентного воздушного зазора в месте стыка при шлифованных поверхностях соприкосновения станины и полюса может быть в среднем принята

Под кривой намагничивания машины понимается зависимость магнитного потока от м.д.с. возбуждения при постоянной частоте вращения и токе якоря, равном нулю.

Расчет кривой намагничивания машины для удобства обычно сводится в таблицу 2.6.1.

Расчет кривой намагничивания машины Таблица 2.6.1

ЭДС холостого хода, В

В основной столбец её, соответствующий э.д.с. якоря Е, вписываются значения полезного потока и индукций отдельных участков магнитной системы. Остальное столбцы таблицы заполняются значениями этих величин, измененными пропорционально соответствующим величинам э.д.с., кроме напряженностей магнитного поля. Далее для каждого участка магнитной системы машины по соответствующим индукциям и кривым намагничивания приложений определяются напряженности и вписываются в соответствующие строку и столбец табл. 2.6.1.

Затем напряженности магнитного поля умножают на средние длины соответствующих участков. Сложение этих произведений дает общую м.д.с. возбуждения на пару полюсов:

Далее строится кривая намагничивания (рис.2.6.3)

Рис. 2.6.3 Кривая намагничивания машины;

Реакция якоря в машинах постоянного тока, оказывающая определенное влияние на рабочие свойства машины, в общем случае может проявляться в виде:

• а) поперечной составляющей м.д.с. якоря AWq ;
• б) продольной составляющей её AW? ;
• в) продольной м.д.с. коммутационных токов AWк короткозамкнутых секции обмотки якоря при ускоренной или замедленной коммутации тока в них.

В машинах постоянного тока без добавочных полюсов в положении щеток соответственно геометрической нейтрали процесс коммутации тока в короткозамкнутых секциях якоря, получается замедленным. В этом случае коммутационная м.д.с. якоря у электродвигателей усиливает поле полюсов.

С другой стороны, поперечная м.д.с. реакции якоря всегда ослабляет поле полюсов, продольная же м.д.с. у электродвигателей малой мощности обычно усиливает, ввиду этого суммарная м.д.с. реакции якоря электродвигателя.

Поперечная составляющая м.д.с. якоря AWq определяется по так называемой переходной характеристике машины

построение которой производится по данным табл.2.6.1.

Определение AWq показано на рис.2.6.4, где прямоугольник abdc с высотой соответствующей Вб номинального режима и основанием b0 AS передвигается вправо так, чтобы площади заштрихованных криволинейных треугольников были равны, тогда искомая поперечная м.д.с. якоря на пару полюсов будет

Рис.2.6.4 Переходная характеристика машины

Поперечная м.д.с. якоря на пару полюсов может быть найдена и без планиметрирования криволинейных треугольников по формуле [3]

Продольная составляющие м.д.с. якоря AW? возникает вследствие самопроизвольного сдвига щеток с геометрической нейтрали по механическим причинам и неточности их установки и в машинах малой мощности, вообще говоря, незначительна. Она определяется по известной формуле

Продольная коммутационная м.д.с. якоря AWк в машинах малой мощности при замедленной коммутации тока в короткозамкнутых секциях. Её величина для номинального режима может быть определена по следующей формуле [1]:

Средняя эквивалентная индуктивность секции якоря

— переходное падение напряжения в контактах двух разноименных щеток, В;

Ток одной щетки

Ток одной параллельной ветви

Переходное падение напряжения в контакте щеток и их составляющие при номинальных плотностях тока в них в среднем можно принять:

Неисправности электрических машин — Осевой сдвиг и осевые колебания ротора

4-8. ОСЕВОЙ СДВИГ И ОСЕВЫЕ КОЛЕБАНИЯ РОТОРА
Осевые сдвиги и осевые колебания ротора (якоря) наблюдаются главным образом при эластичных муфтах. При жестких муфтах осевым сдвигам может препятствовать другая машина агрегата.
4-8-1. Ротор (якорь) смещен в сторону одного из подшипников. При возбуждении вращающегося генератора или при пуске двигателя в ход происходит устойчивое смещение ротора (якоря) до упора в сторону одного из подшипников, которое сохраняется при холостом ходе и при нагрузке. Ротор (якорь) вращающегося невозбужденного генератора или двигателя при выбеге имеет нормальный осевой разбег в обе стороны.
Несовпадение магнитных осей статора (магнитной системы) и ротора (якоря) из-за неправильной установки статора (магнитной системы).
Установить статор (магнитную систему) в такое положение, чтобьтйри холостом ходе и при нагрузке генератора или Двигателя ротор (якорь) имел равномерный разбег в обе стороны. Такое положение соответствует совпадению магнитных осей статора и ротора (рис. 4-13). Для этого следует передвинуть статор (магнитную систему) в сторону, противоположную сдвигу ротора (якоря). 4-8-2. Осевой сдвиг ротора (якоря) появляется после некоторого периода нормальной работы машины. Сдвиг ротора (якоря) непостоянен: иногда усиливается или уменьшается, иногда совершенно исчезает, а затем появляется вновь. В некоторых случаях появляются осевые колебания ротора (якоря), увеличивающиеся при уменьшении нагрузки и достигающие наибольшей величины при холостом ходе генератора или при выбеге ротора двигателя, т. е. при отсутствии электромагнитных сил, приложенных к ротору (якорю).
А. Нарушена центровка агрегата, например, вследствие неравномерой осадки фундамента, износа подшипников и пр.
Проверить и исправить центровку агрегата.
Отремонтировать подшипники и установить нормальный зазор между шейками вала и вкладышами подшипников.

4-13. Совпадение магнитных осей статора и ротора

Б. Неравномерно сработались соприкасающиеся части в кулачковой, пальцевой или пружинной муфтах. Недостаточна смазка. Имеют место коррозия, заедание в соприкасающихся частях полумуфт, забоины, заусенцы на рабочих поверхностях кулачковых и пружинных муфт.
При всех этих неисправностях появляется осевое усилие, сдвигающее ротор. Так, при неравномерном срабатывании рабочих поверхностей кулачковой муфты происходит их скашивание (рис. 4-14) и они становятся непараллельными оси вращения. В этом случае сила Р> действующая между полумуфтами, не будет перпендикулярна оси вращения. Эту силу можно разложить на две составляющие, из которых сила N будет перпендикулярна оси вращения, а сила Т — параллельна этой оси. Сила Т и производит осевой сдвиг ротора.
Тщательно очистить соприкасающиеся поверхности полумуфт от ржавчины, устранить забоины и заусенцы. Пригнать кулачки в кулачковой муфте. В случае повышенного износа зубцов пружинной муфты заменить ее. Следует отметить, что осевой сдвиг и осевые колебания ротора (якоря) электрической машины могут быть вызваны неисправностью приводного двигателя или приводимого механизма. Чтобы в сомнительных случаях безошибочно определить причину неисправности, следует разъединить машины агрегата и пустить в ход только электрическую машину. Нормальная работа одиночной электрической машины показывает, что причина сдвига ротора (якоря) находится не в ней.

Рис. 4-14. Положение рабочих поверхностей кулачков, звездочек и полумуфт: а — в нормальных условиях; б — при скошенных рабочих поверхностях 1 — кулачок полумуфты; 2 — кулачок звездочки

Если сдвиг ротора (якоря) является следствием несовпадения магнитных осей статора и ротора (якоря), то он будет наблюдаться и при работе одиночной электрической машины.
О причинах осевого сдвига ротора турбогенератора см. в § 3-17.

Как определить величину смещения магнитных осей электродвигателя

Под магнитной осью обмотки понимают прямую, совпадающую с продольной осью симметрии магнитного поля, создаваемого током рассматриваемой обмотки при симметричной магнитной среде. Кривые полей в воздушном зазоре повторяются вдоль расточки статора через каждое двойное [ полюсное деление. Поскольку все необходимые соотношения могут быть определены на двойном полюсном делении, будем для удобства на поперечном разрезе изображать вместо l / р части статора реальной машины, имеющей 2р полюсов, двухполюсную машину. [16]

Плоскости и магнитные оси витков катушек расположены под углами 120 друг к другу. [17]

При регулировании магнитных осей перемещение ротора относительно статора выполняют осевым сдвигом вкладышей вместе со стояками компенсатора КСВБ-50000-11, а у КСВБ-100000-И и КСВ-160000-16 сдвигом вкладышей. Одновременно с этим проверяют равномерность зазоров между шейками вала я вкладышами. Вертикальное и горизонтальное перемещение ротора осуществляют подбором регулировочных подкладок, устанавливаемых на изолированных колодках вкладышей. [19]

При несовпадении магнитных осей статора и ротора в результате неправильного монтажа двигателя происходит смещение ротора до упора в один из подшипников, причем в одну и ту же сторону как при нагрузке, так и при холостом ходе двигателя. Для устранения этого дефекта необходимо сдвинуть вкладыши обоих подшипников в сторону сдвига ротора или передвинуть статор в сторону, противоположную сдвигу ротора. [21]

При несовпадении магнитных осей статора и ротора в результате неправильного монтажа двигателя происходит смещение ротора до упора в один из подшипников, причем в одну и ту же сторону как при нагрузке, так и — при холостом ходе двигателя. Для устранения этого дефекта необходимо сдвинуть вкладыши обоих подшипников в сторону сдвига ротора или передвинуть статор в сторону, противоположную сдвигу ротора. [23]

Что касается переориентации магнитных осей , то можно предположить, что она связана с диффузией щелочных ионов, имеющей место при радиационном воздействии. Это означает, что большая часть ионов при облучении переходит в другое валентное состояние. Лемманом и другими исследователями, но впервые это было подтверждено прямыми ЭПР-изме-рениями в работе С. [24]

Для определения совпадения магнитных осей статора и ротора измеряют расстояние от внешней плоскости сегментов демпферной обмотки до шихтованной части полюсов и до сердечника статора. Несовпадение магнитных осей определяется как разность между среднеарифметическими значениями измерений сверху и снизу полюсов. Несовпадение магнитных осей должно быть не более 3 мм. [25]

В случае несовпадения магнитных осей статора и ротора ( рис. 279, б) в результате неправильного монтажа двигателя происходит смещение ротора до упора в один из подшипников ( рис. 279, в), причем в одну и ту же сторону как при нагрузке, так и при холостом ходе двигателя. [27]

Если максимальное рассогласование магнитных осей статора и ротора не превосходит полюсного деления, то ротор входит в синхронизм. [28]

Часто неизвестно положение главной магнитной оси в комплексе относительно лиганда. [29]

В ДИАГНОСТИКЕ — www.vdiagnostike.ru

Осевой сдвиг ротора синхронного электродвигателя.

Последний раз редактировалось Вячеслав 24 янв 2013, 06:55, всего редактировалось 2 раз(а).

Вряд ли изоляция. Надо осмотреть муфту на предмет износа и равномерности прилегания, ее может закусывать.
но наиболее вероятная причина — смещение магнитных полей ротора и статора.. Надо копать в наплавлении- когда появился дефект, что перед этим делали.. Меняли ротор, двигали статор или подшипники.. Если никаких работ не делали осмотреть активную сталь на роторе, статоре на предмет локальных нагревов..
У компрессора есть осевой разбег?

Не понял из какой книги абзац и о какой изоляции написано.

Старение изоляции обмоток никак не влияет на осевой сдвиг ротора и вибрацию, кроме пробоя на корпус либо межвитковое.
Состояние изоляции листов активной стали (замыкание листов между собой), в какой-то мере влияет на осевой сдвиг, в зависимости от количества перемкнутых листов и места перемыкания.
НО! Если на х.х. ротор находится в середине, то и под нагрузкой он должен быть там же при любых заморочках с изоляцией. Ищи причину не в двигателе.

Осевой разбег ведущего вала редуктора проверяли с проворотом вала в обе стороны? Если без проворота, то могли замерить зазор в зубчатом зацеплении, а не осевой разбег вала.

Версия о смещении ротора относительно статора в осевом направлении вроде отпала. Если шейки ротора на х.х. тем более с расцепленной муфтой, находятся по центрам подшипников, то и под нагрузкой они должны быть тамже, если нет ВНЕШНИХ УТЯГИВАЮЩИХ СИЛ от муфты или механизма.
Сильную осевую вибрацию подшипника двигателя может ещё вызывать прогиб ротора в районе самого подшипника. Например тепловой прогиб от трения об уплотнение, если не учли всплытие ротора на маслянном клине при проверке зазора под уплотнением.
При отключении, двигателя влияние электромагнитных и электрических дефектов, пропадает мгновенно, а влияние дисбаланса, гидравлических и аэродинамических дефектов и частично дефектов подшипников сохраняется и снижается по экспоненте с уменьшением оборотов. Поведение дефектов типа расцентровки, закусывание муфты, «поводкового» эффекта и тому подобное, после отключения питания — не предсказуемо. Снимается частично либо полностью влияние крутящего момента, появляется осевой разбег ротора двигателя. Есть механизмы, у которых крутящий момент, после отключения может «перевернуться», т.е. механизм может начать крутить двигатель из-за большей инерционности.

На одном предприятии, в Иркутской области, столкнулся с такой ситуацией, в службе гл.механника свой вибродиагност, в службе гл.энергетика — свой. По трансформатора и выключателям — понятно, а как делят вращающиеся механизмы, я так и не понял.

Были случаи, когда при смещении в магнитных полей статора и ротора в осевом направлении на ХХ ротор не садился на галтель, а при нагрузке ЭД тянул за собой насос до задеваний в проточной части. На ХХ силы взаимодействия магнитных полей незначительны и могут уравниваться незначительным уклоном ротора.
В данном случае копать надо в направлении муфты. Тем более во время ремонта меняли коронку на муфте.
Раз для центровки резали тумбу, то скорее всего, до ремонта агрегат работал с расцентровкой. Износ на полумуфтах был под доремонтное положение и старую коронку. Во время ремонта устраняют расцентровку и меняют коронку. Думаю, причина в муфте а не в электрике.
Изменение вибрации в момент выключения может быть как от электромагнитных дефектов, так и от дефектов муфт (резко меняется крутящий момент на муфте) и разделить эти влияния весьма сложно.

Автор то пропал, хоть бы отписался, как продвигается наладка.. Или пока не сделает интернета лишили?

Делят как правило, по полумуфте, и там уже им не до определения причин, самая главная задача как бы спихнуть на соседа
Подобная организация под боком, на редукторе ускорения зашкаливают, на входном валу подшипники разбиты, а ОУ Ve на ЭД значительно больше, так как у него лапки хлипкие по сравнению с литьем редуктора.. Служба диагностики в ведомстве ГМ все валит на энергетиков, а у них, бедненьких и виброметра нет. А спецы ГМ с СД-12 только ОУ дают, а спектральный анализ делать не хотят, а то придется самим на себя докладную писать

5. Магнитная система машины постоянного тока

Магнитопровод МПТ малой мощности изготовляется чаще всего шихтованным из электротехнической стали причём полюса выполняются заодно с ярмом статора. Значительно реже магнитопровод статора изготовляется сплошным из труб малоуглеродистой стали. Полюса машины в этом случае изготовляются отдельно также из мягкой малоуглеродистой стали. В последнее время полюса прессуются из порошковых ферромагнитных материалов. Магнитопровод якоря для уменьшения потерь во всех случаях выполняется шихтованными из малокремнистых электротехнических сталей.

Определение геометрических размеров.

где K_  коэффициент воздушного зазора (коэффициент Картера),

(5.2)

Высота сердечника полюса h_плпредварительно принимается равной (02404)D_а. Полученное значениеh_плдолжно быть уточнено после расчёта обмотки возбуждения исходя из необходимой площади окна для размещения обмотки.

Осевая длина полюса для МПТ малой мощности обычно равна длине якоря:

Магнитная индукция в сердечнике полюсов принимается равной 12  15 Тл для машин работающих в длительном режиме и 14  16 Тл для машин с кратковременным режимом работы. Исходя из этих значений, рассчитывается сечение сердечника полюса

(5.3)

где   коэффициент рассеяния магнитного потока с учетом того, что помимо основного магнитного потока по сердечнику полюса проходит поток рассеяния. Величина этого коэффициента составляет 108  112.

Рассчитав площадь сердечника полюсаопределяют его ширину:

(5.4)

Если полюс выполнен сплошным то коэффициент заполнения стали K_з.с = 10.

Сечение магнитопровода станины рассчитывается исходя из допустимых значений магнитной индукции B_ст на этом участке которые принимаются равными 12  14 Тл для длительного режима работы машины и до 15 Тл для кратковременного режима. Магнитный поток замыкающийся через станину равен половине потока полюса, отсюда

(5.5)

Большие значения индукции рекомендуются для машин с кратковременным режимом работы.

Высота сердечника станины

(5.6)

Длина станины l_ст принимается равной длине якоря для машин с шихтованной станиной и l_ст = l₀ + (3  5) мм для машин с отъёмными полюсами. Для станин из литой стали K_з.с = 10.

Рис. 4. Магнитная система машины постоянного тока

осле расчёта указанных размеров в масштабе рисуют эскиз магнитной цепи машиныпо которому определяют длину отдельных участков магнитной цепи (рис. 4).

Расчёт МДС машины постоянного тока.

МДС воздушного зазора

. (5.7)

МДС зубцовой зоны рассчитывается исходя из предположениячто весь магнитный поток зубцового деления проходит через зубец. Если при этом использованы пазы прямоугольной формы то ширина зубцов оказывается переменной и магнитная индукция в различных сечениях различна. В этом случае расчёт МДС производится для трёх различных сечений зубца  максимального среднего и минимального:

(5.8)

(5.9)

(5.10)

Рассчитав значения магнитных индукций по кривым намагничивания выбранного сорта электротехнической стали (прилож., табл. 5  13) определяют соответствующие значения напряжённостей магнитного поля   .

При расчёте МДС зубцов необходимо скорректировать их ширину таким образом чтобы максимальная величина магнитной индукции />не превышала 18 Тл.

МДС зубцовой зоны определяется по формуле Симпсона:

(5.11)

Здесь принято что высота зубца равна высоте паза.

Для машин малой мощности чаще всего используются пазы овальной или трапецеидальной формы. В этом случае ширина зубца во всех сечениях одинакова и расчёт значительно упрощается так как магнитная индукция и напряжённость магнитного поля в любом сечении зубца оказываются одинаковыми:

(5.12)

МДС сердечника якоря.Уточнённое значение магнитной индукции в сердечнике якоря

(5.14)

По рассчитанному значению магнитной индукции и кривой намагничивания электротехнической стали определяется величина напряжённости магнитного поля в спинке якоря и МДС этого участка:

где средняя длина магнитной силовой линии

(5.16)

Величина магнитной индукции в сердечнике полюса уточняется по выражению:

(5.17)

По кривой намагничивания материала полюсов и полученному значению магнитной индукции определяется напряжённость магнитного поля и рассчитывается величина МДС полюсов машины:

МДС станины. Магнитная индукция в станине

(5.19)

Средняя длина магнитной силовой линии в станине

(5.20)

По рассчитанному значению магнитной индукции В_ст и кривой намагничивания материала станины определяется напряжённость магнитного поля H_ст и соответствующая МДС:

Если полюса выполнены отъёмнымито между станиной и сердечником полюса существует воздушный зазор_ст= (0035005) мм. В этом случае необходимо определить МДС этого зазора:

(5.22)

Результирующая МДС машины на пару полюсов в режиме холостого хода

Характеристика холостого хода (х.х.х) МПТ  это зависимость ЭДС обмотки якоря от МДС возбуждения (или тока возбуждения) при неизменной частоте вращения и отсутствии тока якоря.

Расчёт х.х.х производится в такой последовательности:

— задаются произвольными значениями ЭДС якорной обмотки Е;

— рассчитываются соответствующие значения магнитного потока

; (5.24)

— рассчитываются соответствующие значения магнитной индукции в воздушном зазоре с использованием выражения (2.1);

— рассчитываются значения МДС для всех участков магнитной цепи и суммарная МДС возбуждения на пару полюсов в соответствии с выражениями п.29.

Производимые расчёты сводятся в таблицу (табл. 3 по данным которой строится зависимость Е = f(AW_в)  х.х.х.).

МДС реакции якоря. При работе МПТ под нагрузкой по обмотке якоря протекает ток и вокруг проводников обмотки создаётся магнитное поле называемое полем якоря. Рабочие характеристики МПТ определяются результирующим магнитным полем в зазоре машины т.е. зависят и от поля якоря.

Воздействие магнитного поля якоря на основное поле машины создаваемое обмоткой возбуждения называют реакцией якоря.

Для учёта магнитного поля якоря его МДС представляют в виде суммы двух составляющих МДС поперечной и продольной реакции якоря.

Расчёт характеристики холостого хода МПТ

Магнитная индукция в воздушном зазоре В_ Тл

Магнитная индукция в зубцах якоря В_z Тл

Магнитная индукция в спинке якоря B_a Тл

Магнитная индукция в сердечнике полюса B_пл Тл

Магнитная индукция в станине В_ст Тл

Магнитная индукция в зазоре между полюсом и станиной В_ст Тл

МДС воздушного зазора AW_ А

МДС зубцовой зоны AW_z А

МДС спинки якоря AW_a А

МДС сердечника полюса AW_пл А

МДС станины AW_ст А

МДС зазора между станиной и полюсом AW_ст А

Суммарная МДС на пару полюсов: AW_в =  AW А

Кроме того на магнитное поле машины оказывают действие коммутационные токи протекающие в секциях якоря при переключении их из одной параллельной ветви в другую. МДС коммутационных токов проявляется при замедленной или ускоренной коммутации и носит продольный характер.

Поперечная МДС при ненасыщенной машине искажает магнитное поле, не изменяя его величины. При насыщении машины МДС поперечной реакции якоря ослабляет магнитное поле.

Поскольку МПТ работают как правило с той или иной степенью насыщения можно считать что поперечная реакция якоря имеет размагничивающий характер независимо от режима работы МПТ (двигательный или генераторный).

При установке щёток строго на линии геометрической нейтрали продольная МДС якоря теоретически равна нулю. Однако в реальных машинах установить щётки на линии геометрической нейтрали не удаётся; они оказываются смещёнными по ходу вращения машины. Вследствие этого появляется незначительная продольная МДС которая как правило носит намагничивающий характер в двигателях и размагничивающий в генераторах. Процесс коммутации в МПТ без добавочных полюсов оказывается замедленным коммутационная МДС носит продольный характер т.е. намагничивает машину в режиме двигателя и размагничивает в режиме генератора. Поскольку обмотка возбуждения должна скомпенсировать поле реакции якорято МДС реакции якоря рассчитывается следующим образом:

где AW_аq  МДС поперечной реакции якоря;

AW_ad  МДС продольной реакции якоря;

АW_к  коммутационная МДС.

Так как поперечный магнитный поток замыкается через зубцовую зону и воздушный зазор машиныдля определения поперечной реакции якоря используется переходная кривая намагничивания (рис. 5):

которая строится по данным табл. 3. На этой кривой по оси ординат откладывается номинальная величина магнитной индукции в воздушном зазоре (точка а) и определяется соответствующая номинальная МДС (точка б). Влево и вправо от этой точки в масштабе МДС откладываются отрезки бв и бгизображающие МДС поперечной реакции якоря:

бв = бг= AS b₀ / 2. (5.27)

Осевые колебания асинхронного двигателя

Между наружными кольцами и бортиками крышек у обоих шарикоподшипников (см. рис. 22, а) или у одного из шарикоподшипников (см. рис. 22, б) предусматриваются осевые зазоры 0,5-0,8 мм для возможности смешения подшипников при удлинении вала вследствие нагревания. Бортики крышек ограничивают смешение ротора в первом случае и фиксируют положение одного конца вала (левого) во втором случае и таким образом предохраняют ротор от задевания за неподвижные части электродвигателя. По указанным причинам расстояние между втулками подшипников скольжения делается больше длины вала между шейками на 2-5 мм (рис. 29).

Рис. 29. Расположение статора и ротора: а — при правильной сборке электродвигателя, б — при смещении ротора относительно статора

Смещение ротора вызывается осевыми силами, обусловленными: несовпадением положения магнитопроводов ротора и статора по длине машины, скосом пазов ротора или статора, отклонением линии вала от горизонтального положения, недостатками передачи или соединительной муфты. Если эта сила или сочетание сил имеет периодический характер, то могут возникнуть продольные колебания ротора.

При правильной сборке электродвигателя магнитопроводы ротора и статора занимают одинаковое положение по длине машины (рис. 29, а) и у обоих подшипников образуются торцевые зазоры а. В электродвигателях с подшипниками скольжения можно проверить наличие этих зазоров и приблизительно величину их, если нажать деревянным рычагом на торец вала вращающегося ротора. Ротор легко смещается в сторону нажатия. Если происходит устойчивое смешение ротора в одну сторону, иногда до упора в подшипник (рис. 29, б), при холостом ходе и при нагрузке, а при отключении электродвигателя имеются зазоры у обоих подшипников, то причиной смешения является неправильная сборка электродвигателя. Для устранения этой неисправности при установке статора и подшипниковых стоек на обшей фундаментной плите необходимо передвинуть статор, как указано стрелкой на рис. 29, б, или сместить стойки в противоположном направлении. При щитковых подшипниках необходимо сдвинуть втулки в щитах, если это возможно, или проточить вал, увеличив длину одной шейки (левой на рис. 29, б), а на вторую шейку надеть кольцо для уменьшения осевого зазора. При исправных шарикоподшипниках осевое смешение не наблюдается, неправильная сборка электродвигателя приводит к увеличению нагревания и износа шарикоподшипника, воспринимающего осевую нагрузку. Проверку установки подшипников можно произвести путем измерения соответствующих деталей в разобранном электродвигателе. В случае необходимости можно сместить ротор за счет уменьшения бортика крышки, удерживающей наружное кольцо шарикоподшипника.
Если осевое смещение ротора увеличивается при уменьшении нагрузки и получается наибольшим при отключении электродвигателя от сети, то вероятной причиной этого является отклонение вала от горизонтального положения. В этом случае причиной периодического смешения ротора являются осевая составляющая силы тяжести и осевая сила магнитного притяжения.

Рис. 30. Осевая сила при изношенном пальце полумуфты

Увеличивающееся осевое смещение ротора при нагрузке электродвигателя может быть вызвано неравномерным износом частей эластичной муфты или недостатками передачи. При непараллельности соприкасающихся частей муфты и оси электродвигателя (рис. 30) давление Р между пальцем 1 муфты и эластичным диском 2 имеет осевую составляющую . Эти составляющие от всех пальцев складываются и могут вызвать осевое смещение ротора. Периодическое смещение ротора может быть вызвано косой сшивкой ремня или другими недостатками передачи или неисправностями соединенной с электродвигателем машины.
Продольные колебания ротора могут нарушить нормальную работу подшипников и щеток, а в некоторых случаях привести к разрушению их, поэтому величина торцевых зазоров не должна превышать рекомендуемые значения. Если в электродвигателе или в передаче при нормальной работе возможно появление неуравновешенных осевых сил (например, вследствие скоса пазов, применения косых зубцов в зубчатых колесах, конических зубчатых или червячных передач), то необходимо выбрать закрепленный шарикоподшипник с учетом этих сил и предусмотреть в подшипнике скольжения увеличенную торцевую поверхность.

Похожие публикации:

1. В чем заключается способ двукратного определения индуктивности
2. Какой элемент на рисунке обозначен со
3. Как подключить блок питания для светодиодной ленты 12в
4. Где купить подшипники в москве в розницу в магазине