Introducere.

Specificul tehnologiei fabricării M.E.

Fabricarea M.E. este ramura de bază a industriei electrotehnice, care produce generatoare electrice pentru industria energetică şi motoare electrice pentru diverse ramuri industriale. Specificul de bază al tehnologiei de producere al M.E. este diversitatea imensă a proceselor tehnologice.

Tehnologia fabricării M.E. constă din prelucrarea mecanică şi asamblarea detaliilor. Procesele tehnologice mai includ şi turnarea detaliilor din metale feroase şi neferoase, toate tipurile de suduri, ştanţarea şi asamblarea miezului, confecţionarea colectoarelor şi a suporturilor pentru perii, confecţionarea înfăşurărilor, izolarea, impregnarea înfăşurărilor cu ulei şi aşezarea lor în crestături.

Calitatea efectuării acestor procese în mare măsură determină aşa proprietăţi cum sânt: fiabilitatea în funcţionare, scânteierea sub perii, pierderile în miezul de oţel, încălzirea ş.a.

La producerea înfăşurărilor o însemnătate mare o are curăţenia în hală şi exactitatea efectuării proceselor tehnologice. Praful şi murdăria care se depun pe izolaţie micşorează durata de viaţă a înfăşurărilor, iar o aşchie metalică poate duce la străpungerea izolaţiei în timpul încercării sau funcţionării M.E. Astfel lucrările legate de prelucrările metalelor trebuie să fie despărţit de lucrările înfăşurărilor.

În tehnologia de producere a M.E. un loc important îl ocupă aşa numitele echipamente nestandarde, care se confecţionează în cadrul uzinei constructoare de M.E. Aceste echipamente includ:

1. maşini unelte pentru întinderea înfăşurărilor2. maşini unelte pentru înfăşurare şi izolare3. maşini unelte pentru bandajare.O parte din aceste maşini unelte, uzinele le construiesc folosind vechile

maşini unelte de tăiere a metalului pe cale de reechipare, iar partea de bază trebuie fabricată din nou. În legătură cu creşterea producerii M.E. este necesară fabricarea şi proiectarea în serie a astfel de echipamente. Aceasta ne dă posibilitatea performanţei echipamentelor, automatizarea proceselor de producţie şi sporirea productivităţii muncii.

Particularităţile fabricaţiei M.E. sînt determinate în principal de două cazuri:

1. M.E. sînt produse complexe alcătuite dintr-un număr relativ mare de piese şi subansamble, care au forme şi dimensiuni geometrice diferite şi se confecţionează din materiale diferite.

2. Nomenclatura fabricaţiei M.E. este foarte largă şi foarte variată, cuprinzând M.E. de diferite tipuri: constructive, de protecţie şi răcire, cu puteri, tensiuni, turaţii nominale, variind în limite largi.

Pentru a face faţă acestui număr impresionant de tipodimensiuni întreprinderile constructoare de M.E. se specializează în fabricaţia anumitor tipuri de M.E.

Deoarece fiecare tip de M.E. se confecţionează după o tehnologie specifică întreprinderile constructoare de M.E. se specializează prin aplicarea unor procedee tehnologice proprii în cadrul unor procedee tehnologice tipizate.

Procedeele tehnologice speciale cît şi materialele utilizate în construcţia de M.E. necesită utilaje tehnologice speciale cum ar fi: piese automate de ştanţat tole, utilaj pentru împachetarea şi consolidarea miezurilor din tole, instalaţii de impregnare, instalaţii de lipit colectoare. Altă deosebire specifică în construcţia de M.E. şi transformatoare este aparenţa proceselor tehnologice specifice şi folosirea în producere a materialelor care se folosesc numai în industria electrotehnică.

Tipurile producţiei

Cel mai important factor care determină desfăşurarea procesului de producţie şi al tehnologiei este volumul producţiei. Din acest punct de vedere se deosebesc 3 tipuri de producţie:

1. producţia de unicate (individuală)2. producţia în serie3. producţia în masă.1. Producţia individuală se caracterizează prin fabricarea produsului

într-un singur exemplar sau un număr redus de exemplare. Caracterul tipic al acestei fabricaţii o reprezintă execuţia prototipurilor. Pentru efectuarea operaţiilor tehnologice muncitorii trebuie să aibă o calificare înaltă.

2. Producţia în serie se caracterizează prin execuţia unei serii de produse de acelaşi tip a cărei fabricaţie se repetă peste un interval de timp. Producţia poate fi în serie mică sau în serie mare. Producţia în serie este răspîndită la fabricarea M.E. de putere medie.

3. Producţia în masă se caracterizează prin aceea că la locul de muncă se execută permanent aceleaşi operaţii. Aceasta determină o calificare scăzută a muncitorilor direct productivi şi o calificare mai ridicată a celor auxiliari(care se ocupă cu reglarea, întreţinerea).Procesul de producţie în cadrul acestui tip de fabricaţie se caracterizează prin următoarele:

a) este organizat în flux continuu.

b) în dotarea liniilor procesului de producţie se găsesc maşini unelte de mare productivitate, automate.

c) asigură o productivitate ridicată, prin aceste linii automate de fabricaţie care necesită numai alimentare, descărcare, supraveghere şi reglaje;

d) se mai caracterizează prin interschimbabilitatea totală a elementelor componente.

e) producţia în masă se întîlneşte la fabricarea M.E. de puteri mici (micro-maşini) precum şi a transformatoarelor şi aparatelor electrice mici.

Tipurile de procese tehnologice.

Procesul tehnologic cuprinde totalitatea operaţiilor ce se efectuează în scopul modificării proprietăţilor, a dimensiunilor şi a formei materie prime şi a materialelor. Vizând transformarea materialelor şi semifabricatelor în produse finite, este partea cea mai importantă a procesului de producţie. Deoarece unul şi acelaşi produs finit se poate obţine prin aplicarea diferitor procedee tehnologice, alegerea unui anumit procedeu tehnologic este determinat de condiţiile tehnico-economice.

Procesele tehnologice sînt de 2 tipuri:1.Unitar2.TipicTipul procesului tehnologic se determină după cantitatea de piese care

cuprinde procesul(un produs, o grupă de produse de acelaşi tip sau de tipuri diferite).

1.Procesul tehnologic unitar – procesul tehnologic care se referă la produsele cu aceeaşi denumire, dimensiuni după tip şi construcţie independent de tipul de producţie. Deci procesul tehnologic unitar deţine informaţie pentru fabricarea unui singur produs.

2.Procesul tehnologic tipic – procesul tehnologic care se caracterizează prin conţinutul unic şi consecutivitatea majorităţii operaţiilor tehnologice pentru grupa de produse cu semne constructive comune. Astfel procesul tehnologic tipic deţine informaţii pentru fabricarea unui grup de produse. El se elaborează pe baza analizei majorităţii proceselor tehnologice, care funcţionează şi sînt posibile la fabricarea grupelor de produse. În calitate de reprezentant se ia o piesă sofisticată a grupei, planul de prelucrare a căreia conţine toate sau majoritatea proceselor tehnologice (operaţiile de prelucrare) şi a pieselor rămase din grup.

Fiecare tip de proces tehnologic în dependenţă de funcţia de bază se împarte în procese tehnologice de funcţionare şi de perspectivă, iar după gradul de conţinut al detaliilor – de rută, de operaţie şi mixtă.

a) Procesul tehnologic de funcţionare – procesul tehnologic efectuat după documentaţia tehnologică de funcţionare sau de construcţie. La elaborarea procesului tehnologic unitar în calitate de bază informaţională se foloseşte procesul tehnologic tipic. Procesul tehnologic tipic poate fi folosit şi ca proces tehnologic de funcţionare dacă el conţine toată informaţia necesară pentru fabricarea detaliilor.

b) Procesul tehnologic de perspectivă – proces tehnologic care corespunde dezvoltărilor tehnice şi ştiinţifice, metodele şi mijloacele de efectuare a căruia în întregime sau parţial necesită însuşiri la întreprinderi. Procesul tehnologic de perspectivă prevede fabricarea pieselor prin metode mult mai avansate, cu folosirea mijloacelor tehnologice cu o productivitate şi un efect economic mai mare. Acest proces tehnologic se foloseşte ca bază de informaţii pentru elaborarea procesului tehnologic de funcţionare în cazul reînnoirii tehnice şi organizaţionale a producerii.

c) Procesul tehnologic de rută – se efectuează după documentaţia în care conţinutul operaţiilor se dă fără instrucţiunile trecerilor şi regimurilor de prelucrare.

d) Procesul tehnologic operaţional – se efectuează după documentaţia în care conţinutul operaţiilor se dă cu instrucţiunile trecerilor şi regimurilor de prelucrare.

e) Procesul tehnologic mixt – se efectuează după documentaţia în care conţinutul operaţiilor separate se dă fără instrucţiunile trecerilor şi regimurilor de prelucrare.

Fig.2. Schiţa carcasei sudate a M.E.de curent alternativ

1. Motoare electrice

1.1 Sudarea în construcţia de M.E.

Îmbinările detaliilor şi nodurilor construcţiilor obţinute cu ajutorul sudării se numesc îmbinări sudate, iar partea îmbinării sudate obţinută din metalul topit în procesul sudării se numeşte cusătură sudată.

Metalul din care se confecţionează piesele sudabile se numeşte de bază.Procesul tehnologic de confecţionare a construcţiilor din metale sudate

a M.E. şi transformatoarelor constă din următoarele operaţii de bază: tăierea semifabricatelor din tablă laminată şi profilată, pregătirea suprafeţei în zona de sudare, asamblarea nodurilor cu sudare de prindere (fixare) anterioară, sudarea, curăţirea cusăturii şi suprafeţei de zgură, încercarea la rezistenţă şi densitate a crestăturii, finisarea şi vopsirea construcţiilor fabricate.

Pentru fabricarea construcţiilor metalice se folosesc diferite tipuri de oţel cu conţinut redus de carbon. Este necesar de a alege materialele pentru fabricarea construcţiilor din oţel sudabile nu numai după cerinţele de exploatare, dar şi cu considerarea posibilităţii de sudare cu înaltă calitate. De exemplu, oţelurile cu conţinut redus de carbon se sudează mai bine (nu produc fisuri) decît oţelurile cu conţinut majorat de carbon. De aceea unul din criteriile de bază a calităţii oţelului pentru sudare este posibilitatea de al suda calitativ. Carcasa statorului unei M.E. de gabarit mare prezintă o construcţie sudabilă din tablă laminată.

Carcasa asamblată se sudează cu sîrmă din praf cu aparat de sudare semiautomat. Primele se sudează nervurile de pereţi, apoi pereţii de tălpi. După aceea se instalează foile învelişului şi se sudează de pereţi şi tălpi. La urmă se sudează cutia de borne (vezi fig. 2).

Fig.3. Strung semiautomat de sudare şi asamblare a sistemului magnetic.

1.2 Confecţionarea miezurilor magnetice.

Miezul M.E. este partea principală a circuitului magnetic. Destinaţia miezului în maşină a decis construcţia ei şi tehnologia de fabricare. Pachetele miezurilor se confecţionează din tole de oţel electrotehnic, deoarece pierderile specifice sînt mici. Pentru a micşora pierderile cauzate de curenţii turbionari pachetele miezurilor statorice, rotorice şi a indusurilor se asamblează din tole între ele cu grosimea 0.5mm, iar pachetele polilor principali – din oţel CT2 cu grosimea 1.5-5mm.

Tehnologia fabricării miezurilor trebuie aleasă astfel încît procesul de prelucrare şi asamblare să nu înrăutăţească proprietăţile magnetice ale lor şi pachetele miezurilor trebuie să fie obţinute monolitic, în care izolaţia înfăşurării la aşezarea ei în crestături şi în timpul exploatării M.E- nu trebuie să se deterioreze. Miezul statoric al M.A.S. de seria 4A este construit dintr-un pachet de tole strînse aparte, întărite după diametrul exterior cu ajutorul a 6 crestături sudate longitudinale, care nu depăşesc diametrul exterior.

Se admite întărirea pachetului statoric şi prin scoabe, care se presează spre fundul crestăturii (diametrul interior) şi se îndoaie de ambele capete a pachetului.

În M.E. pentru macarale pachetul miezului statoric se aşează direct în carcasă, care după presare se închide cu pene în formă de circumferinţă din metal. Iar pachetele miezurilor rotorice bobinate şi a indusurilor M.C.C. se asamblează direct pe arbore.

La confecţionarea miezurilor o atenţie deosebită trebuie atrasă la calitatea suprafeţei crestăturilor pachetelor în care se aşează înfăşurarea. Bavurile şi tolele care ies în crestătură pot servi drept cauză pentru determinarea sau străpungerea izolaţiei înfăşurării. Un loc deosebit de periculos pentru deteriorarea izolaţiei este ieşirea înfăşurării din crestătură în părţile frontale (se referă mai cu seamă la înfăşurări moi).

În procesul de aşezare a înfăşurărilor moi în locurile de trecere din crestătură în părţile frontale, conductoarele bobinei înfăşurării se îndoaie şi-n cazul existenţei bavurilor apare posibilitatea distrugerii izolaţiei conductoarelor. Bavurile pot deteriora izolaţia şi-n timpul exploatării (din cauza vibraţiei, schimbările de temperatură etc.).Deteriorarea izolaţiei poate fi produsă şi din cauza deplasării tolelor în procesul funcţionării maşinii ( în rezultatul presării slabe a pachetului ). Pentru prevenirea înfăşurării de la astfel de deteriorări se acceptă următoarele măsuri constructiv-tehnologice: după presarea pachetului cu o presă hidraulică, starea lui comprimată se asigură cu scoabe de blocare sau pene în formă de cerc la pachetele statorice şi cu şaibe de comprimare la pachetele rotorice şi indusurilor.

Bavurile pachetului prezintă un pericol mare pentru înfăşurări, deaceea la ieşirea din crestătură ele se rod sau tolele din capete se întorc la180 (spre centrul pachetului). Asamblarea miezului se face cu echipament automat.

1.3 Cerinţele faţă de sistemele magnetice ale M.E.

Sistemul magnetic al M.E. serveşte pentru trecerea fluxului magnetic pe un circuit închis. Părţile sistemului magnetic care conduc fluxul magnetic alternativ se asamblează din tole de oţel electrotehnic subţiri, izolate una de alta. Această măsură este necesară pentru micşorarea pierderilor în miez provocate de curenţii turbionari. Din astfel de părţi a sistemului magnetic fac parte: miezurile statorice ale M.S. şi M.A.S., miezurile rotorice a M.A.S. şi M.C.C.

Părţile sistemului magnetic care conduc fluxul magnetic continuu se confecţionează din foi laminate sau prin turnare. De exemplu, carcasa M.C.C., rotoarele turbogeneratoarelor. Dacă părţile sistemului magnetic au figură geometrică compusă şi turnarea lor şi prelucrarea mecanică este complicată, atunci sistemele magnetice se confecţionează din tole ştanţate din oţel electrotehnic cu grosimea de 1-4 mm. Din astfel de părţi fac parte: polii M.C.C.,M.S. şi hidrogeneratoarelor.

Miezurile rotoarelor a M.A.S. la fel ar putea fi confecţionate din oţel brut, deoarece frecvenţa de premagnetizare este mică (1-3 Hz). Însă ele sînt confecţionate din oţel electrotehnic pentru a economisi metal. Cel mai convenabil este de a ştanţa tolele rotorului din deşeurile rămase de la ştanţarea tolelor statorice. În M.S. şi M.A.S. miezurile magnetice care au diametrul mai mare de 900mm se ştanţează pe segmente. În acest caz tolele rotorului şi a polilor pot fi ştanţate din oţel brut. La alegerea materialului trebuie să luăm în consideraţie că oţelul electrotehnic este mai scump decît oţelul brut de 2 ori şi mai mult.

Cerinţele de bază care se înaintează miezurilor asamblate din tole sînt:a) izolarea perfectă între tole (pentru miezurile magnetice care conduc

fluxul magnetic alternativ).b) densitatea mare a miezului.c) coeficientul de umplere a miezului cu oţel majorat.d) fixarea tolelor între ele cu carcasa şi arborele. Cerinţe înalte se înaintează miezurilor magnetice în care înfăşurarea se

montează în mod mecanizat.Deplasarea tolelor una faţă de alta trebuie să fie minimă pentru a nu

micşora suprafaţa crestăturii. Dimensiunile crestăturii în miezurile asamblate se obţin mai mici decît în tole ştanţate.

1.4 Tratamentul termic al tolelor.

La ştanţarea tolelor, în urma deformaţiei plastice, structura cristalină a metalului de-a lungul perimetrului tăierii se schimbă. În rezultatul deformării reţelei cristaline straturile superioare metalului se întăresc. Această deformare se produce nu numai din cauza ştanţării. În M.E. de seria 4A se foloseşte oţel nelaminat şi laminat la rece, care se furnizează consumatorului de către uzinele metalurgice. Această stare înrăutăţeşte considerabil proprietăţile magnetice ale miezului – se măresc pierderile specifice şi intensitatea cîmpului magnetic. Restabilirea proprietăţilor magnetice ale miezurilor poate fi făcută cu ajutorul tratamentului termic – recoacere – în cuptoare cu atmosfere de protecţie.

Procesul de recoacere se execută împreună cu altă operaţie termică – oxidarea – obţinerea unei pelicule subţiri de oxid care serveşte ca izolaţie între tolele miezului.

O peliculă de oxid calitativă se obţine numai în cazul dacă suprafaţa tolelor este curată. În acest scop cu ajutorul tratamentului termic – arderea – de pe suprafaţa tolelor se înlătură unsoarea tehnologică. Deci tratamentul termic al tolelor miezului constă din 3 operaţii, care au loc după ştanţare: ardere, recoacere şi oxidare.

Arderea se efectuează în cuptoare speciale în intervalul de t =250 - 400C. Pentru recoacere şi oxidare tolele într-o anumită ordine se pune în containere în cuptoare speciale cu atmosferă neutră, în care ele se încălzesc pînă la temperatura de 720-750C. Se ţine la această temperatură un timp anumit, apoi împreună cu cuptorul şi containerul deschis se lasă să se răcească liber.

1.5 Asamblarea miezurilor M.E.

1.5.1 Noţiuni generale1.5.2 Asamblarea miezurilor statorice

1.5.3 Asamblarea miezurilor rotorice şi indusurilor.

1.5.1 Noţiuni generale.

Pachetele miezurilor indusurilor şi rotoarelor bobinate se asamblează direct pe arbore, iar a rotoarelor scurcircuitate şi a statoarelor se asamblează pe masa tehnologică.

Pe desene, de obicei, se arată lungimea pachetului miezului sau greutatea lui, iar în specificaţii cantitatea medie a tolelor, reeşind din dimensiunile nominale (lungimea şi masa).

În construcţia M.E. se folosesc 2 tipuri de asamblare: după greutate şi după lungime. La dozarea pachetului după greutate, tolele miezului în prealabil se cîntăresc. În pachetul miezului se pune un număr de tole, masa cărora corespunde masei indicate în desenul tehnic. Pachetul astfel pregătit se asamblează pe arborele sau pe ramă. La asamblarea pachetului după lungime, cantitatea tolelor în pachet la fel se determină prin cîntărire. Ca etalon, în cazul dat se ia masa pachetului, care are lungimea corespunzătoare dimensiunilor nominale a desenului tehnic. În continuare, la presarea pachetului pentru obţinerea lungimei date se adaugă sau se scoate un anumit număr de tole. Lungimea pachetului se măsoară în starea presată a lui. Necesitatea corectării, cîntăririi prealabile a tolelor pentru obţinerea lungimei date, este dictată de variaţia densităţii oţelului electrotehnic.

1.5.2 Asamblarea miezurilor statorice.

La asamblarea pachetului statoric în afară de obţinerea unei suprafeţe curate şi drepte a crestăturii se pune şi problema : obţinerea unei suprafeţe drepte a diametrului interior a pachetului, pentru a evita prelucrarea de mai departe.

Tolele miezurilor se asamblează în pachet separat de carcasă la prese pneumatice pe rămi tehnologice cu baza pe diametrul interior. Astfel se asigură obţinerea dimensiunilor date şi suprafeţe calitative a diametrului interior al statorului, iar deplasările posibile ale tolelor cauzate de mărirea întrefierului între diametrul interior al tolelor şi ramă se obţin pe diametrul exterior al pachetului. Pentru obţinerea dimensiunilor date prelucrarea diametrului exterior nu prezintă greutăţi. Statoarele M.E. de puteri medii şi mari se asamblează direct în carcasă.

Fig.4. Pres pneumatic pentru asamblarea pachetului rotoric.

Pentru aşezarea tolelor se foloseşte o matrice care prezintă prin sine un inel metalic cu nişte mînere din metal sudate de inel. Procesul de asamblare are o productivitate mică, după asamblarea pachetului şi presarea lui , diametrul interior al statorului trebuie prelucrat. Această operaţie nu este tehnologică.

Dacă prelucrăm diametrul interior cu cuţitul fără întărirea suplimentară a dinţilor pachetului, atunci de la forţa de tăiere pot să se deplaseze dinţii unul faţă de altul. La strunjirea pachetului după bobinarea şi impregnarea statorului trebuie de protejat înfăşurarea de piliturile de oţel care pot fi cauza deteriorării izolaţiei. Cel mai convenabil de a prelucra pachetul statoric prin strunjire este pînă la aşezarea înfăşurării. La astfel de prelucrare se atinge coaxialitatea înaltă a suprafeţelor date.

1.5.3 Asamblarea miezurilor rotorice şi indusurilor.

Pentru asamblare se folosesc presuri speciale (fig.). Carcasa presei este compusă din baza 6 şi suporturile 2 sudate din oţel U. Pe suport este fixat cilindrul pneumatic 3 cu tija cavă 4.

Pachetele miezurilor rotorice bobinate se asamblează pe arborele 5 în următoarea succesiune: arborele 5 a miezului cu pana presată în el se fixează sub cilindrul pneumatic. Pe arbore se îmbracă şaiba de comprimare care cu ajutorul tijei, cilindrul pneumatic se aşează pînă la capăt, apoi din pachetul cîntărit se iau tolele cîte 50-60 de bucăţi şi se aşează pe arbore. După aceea pentru prevenirea deplasării tolelor în jurul axei, în 3-4 crestături depărtate la aceeaşi distanţă una de alta, apoi se introduc pene(calibre) de crestătură direcţionale. Următoarele tole astfel la asamblare se centrează nu numai

după diametrul interior dar şi după crestături. Forma şi dimensiunile calibrului de crestătură în secţiunea transversală se efectuează după forma şi dimensiunile

crestăturii “la lumină”. Înălţimea penei şi lungimea trebuie să fie mai înaltă decît înălţimea crestăturii. Dimensiunile crestăturii “la lumină” se numesc dimensiunile

crestăturii în pachetul asamblat. Ele întotdeauna sînt mai mici decît dimensiunile crestăturii unei tole separate. Dimensiunile crestăturii miezului se micşorează din cauza deplasării tolelor în timpul asamblării provocate de erorile la ştanţarea tolelor; întrefierurilor; între pana arborelui şi canelura pentru pană; între arbore şi deschizătura tolelor.

În M.E. de putere mică şi medie se folosesc miezuri cu crestături înclinate, adică crestături situate la un unghi mic faţă de axa longitudinală a miezului. Crestăturile M.A. se înclină la unul din miezuri. Asamblarea miezului cu crestături înclinate îşi are particularităţile sale. Ele se asamblează din aceleaşi tole ca şi miezurile cu crestături drepte, însă înclinarea se obţine la asamblare (la indus – pe baza penei situate pe arbore la un unghi faţă de axă, iar la statoare şi rotoare scurcircuitate datorită dispozitivelor de asamblare, care au o tijă specială situată sub unghiul necesar).

La rotoarele de dimensiuni mari pachetul pe arbore se fixează cu ajutorul penei. La presare este necesar de a comunica pachetului 2 mişcări: de translaţie şi de rotaţie, ceea ce este foarte complicat.

La astfel de motoare înclinarea se face la crestăturile statorice.

1.6 Materiale izolante şi conductoare.

1.6.1 Cerinţele faţă de producerea de izolaţie şi înfăşurări.1.6.2 Materiale conductoare.1.6.3 Materiale izolante.

1.6.1 Cerinţele faţă de producerea de izolaţie şi înfăşurări.

Tehnologia de fabricare a înfăşurărilor are particularităţi specifice prin care se deosebeşte de tehnologia de fabricare a altor piese. La fabricarea înfăşurărilor se folosesc conductoare izolate din aluminiu şi cupru, baze din cupru, diferite materiale izolante: lacuri, emailuri.

Înfăşurărilor li se înaintează un şir de cerinţe:a) rigiditate dielectrică şi mecanică a izolaţiei.b) rezistenţă la supraîncălzire.c) rezistenţa la mediul agresiv (înconjurător) etc.Volumul de lucru la fabricarea înfăşurărilor constituie 30-50 din

volumul de lucru necesar pentru fabricarea M.E. în întregime, mărindu-se cu creşterea tensiunii şi puterii maşinii.

Producerea de înfăşurări include însăşi fabricarea înfăşurării şi aşezarea ei în crestăturile miezului. Fabricarea şi aşezarea înfăşurării din conductor rotund, la producerea în masă şi serie sînt unite într-un singur proces şi total mecanizate.

La fabricarea înfăşurărilor din conductor profilat sînt mecanizate doar unele operaţii. Aşezarea înfăşurărilor în crestături se efectuează manual.

Cerinţele faţă de fabricarea înfăşurărilor şi izolaţiei:a) în hale unde se confecţionează şi se aşează înfăşurarea trebuie să fie

curat (nu trebuie să fie praf, nu trebuie să fie în apropiere utilaje pentru fabricarea mecanică).

b) în timpul fabricării înfăşurărilor trebuie să fie exclusă depunerea pe aceasta a prafului conductor, pelituri ş.a.

c) instrumentele care se folosesc trebuie să excludă posibilitatea deteriorării izolaţiei

d) sectoarele pentru păstrarea materialelor şi efectuarea lucrărilor trebuie să fie bine iluminate şi ventilate

e) în timpul transportării materialelor trebuie luate măsuri pentru păstrarea integrităţii lor

f) calitatea izolaţiei se înrăutăţeşte dacă în timpul transportării aceasta este expusă loviturilor şi vibraţiilor continue.1.6.2 Materiale conductoare.

Pentru înfăşurările M.E. se folosesc conductoare cu izolaţie fibroasă emailată şi combinată şi conductoare neizolate cu secţiune rotundă, profilată.

Conductoarele cu izolaţie fibroasă treptat au fost înlocuite de către conductoarele emailate, deoarece izolaţia acestor conductoare are o grosime mult mai mică, posedă conductibilitate termică mai mare, rigiditate mecanică şi rezistenţă la umiditate.

Cea mai largă răspîndire o au conductoarele emailate cu secţiunea rotundă de marca ПЭТВ şi ПЭТ-155 cu clasa de izolaţie termică B şi respectiv F. Suprafaţa netedă a conductoarelor emailate facilitează aşezarea înfăşurărilor moi în crestăturile semiînchise, permite mărirea coeficientul de umplere a crestăturilor cu Cu.

Tot mai mare aplicare o obţin conductoarelor de secţiune profilată cu izolaţie emailată de marca ПЭТВП şi ПЭТВП-155.

Folosirea conductoarelor emailate cu secţiune profilată pentru înfăşurările M.E. de tensiune înaltă, necesită acoperirea lor cu izolaţie suplimentară din fibră de sticlă. În prezent în M.E. de înaltă tensiune se foloseşte conductor de marca ПЭТСВД izolat cu un strat de email care are o rezistenţă mare la temperatură şi cu două straturi de fibră de sticlă, impregnat cu lac la fel rezistent la temperatură. Acest tip de conductor se foloseşte pentru fabricarea bobinelor înfăşurărilor statorice a M.E. pînă la tensiunea de 10500V fără izolaţie de spiră suplimentară.

Pentru fabricarea rotoarelor scurcircuitate se foloseşte Al. Aluminiul de marca A5,A6,A7 se foloseşte pentru turnarea rotoarelor s.c. a M.A., iar pentru “colivia de veveriţă” sudată se folosesc bare presate profilate din Al. de marca АДО, bare de Cu sau tize de profil diferit.

1.6.3 Materiale izolante.

Conductorii înfăşurărilor trebuie să fie izolaţi unul de altul şi de corpul maşinii. Izolaţia între spire se asigură de izolaţia a însăşi conductorului, care se aplică pe conductor în procesul de fabricare. Conductorii înfăşurărilor efectuaţi din bare neizolate, se izolează la uzinele constructoare de M.E.

Izolaţia ce separă conductorul de corpul M.E. are o formă geometrică care depinde de forma crestăturii, tensiunea maşinii şi condiţiile de funcţionare a ei. Izolaţia de corp se aşează în miezuri pînă la aşezarea înfăşurărilor pînă la aşezarea ei în crestături.

Izolaţia înfăşurărilor M.E. este unul din elementele ei de bază. Ea trebuie să posede un şir de proprietăţi:

a) rezistenţă la temperatură.b) rezistenţă la încălzire.c) rigiditate dielectrică şi mecanică înaltă. d) rezistenţă la acţiunea componentelor de impregnare.În afară de aceste cerinţe pentru izolaţia destinată să fie exploatată în

condiţii speciale sînt cerinţe suplimentare: rezistenţă la mediul agresiv ş.a.În timpul lucrului cu materialele izolante, formarea prafului de hîrtie, de

sticlă sau altfel de praf, inclusiv şi emanare a diferitor mirosuri trebuie să fie minimă sau chiar exclusă.

În dependenţă de funcţia exercitată materialele izolante se împart în: materiale cu funcţie ajutătoare de bază trebuie să posede în primul rînd, rigiditate dielectrică înaltă. Materialele ce au funcţie ajutătoare apără izolaţia de bază de deteriorări mecanice în procesul de fabricare, transportare şi exploatare a M.E. Ele trebuie să posede rigiditate mecanică înaltă.

Materialele electroizolante în dependenţă de ce componente conţin, se împart în următoarele grupe de bază:

a) Materiale fibroase neorganice. Cea mai mare răspîndire în această grupă posedă materialele din fibră

de sticlă, care posedă rezistenţă la încălzire sporită, rigiditate mecanică înaltă, însă rezistenţă micşorată la îndoiri şi lovituri.

b) Materiale din mică. Mica îşi găseşte o aplicare largă în izolaţia M.E., datorită rigidităţii sale

înalte electrice şi mecanice, rezistenţei la încălzire şi la umiditate. Unul din principalele materiale din mică este mecanita.

c) Polietilene şi hîrtii sintetice. Aceste materiale din răşini sintetice posedă rigiditate dielectrică şi

mecanică înaltă. Aplicarea lor oferă posibilitatea micşorării considerabile a grosimii izolaţiei de crestătură şi ridicării coeficientului de umplere cu cupru a crestăturii M.E.

1.7 Confecţionarea înfăşurărilor şi tipurile lor.

În M.E. de curent continuu şi curent alternativ se folosesc 3 tipuri de înfăşurări: moi, şablon şi bare (tize), care se deosebesc prin construcţie şi tehnologia de fabricare.

Înfăşurările moi se confecţionează din conductor rotund izolat la maşini-unelte pe şabloane speciale. Înfăşurările nu au o formă cu dimensiuni determinate exact, ele se aşează în crestăturile miezurilor semiînchise cîte un conductor.

Înfăşurările şablon se produc din conductor rotund izolat şi conductor profilat de dimensiuni diferite. Acestei înfăşurări i se dă o formă determinată, iar conductorii se izolează cu izolaţie comună. Apoi bobinele se aşează încrestături deschise şi semideschise. Înfăşurările şablon se mai numesc rigide sau formate.

Înfăşurările bare se folosesc în rotoarele M.E. cu puterea mai mare de 100KW.Ele se aşează în crestături semiînchise.

a ) Înfăşurările statorice. Statoarele M.E. de tensiune mică cu puterea de la 0,6 pînă la 100KW au

înfăşurări moi, iar cele cu puterea mai mare de 100KW – înfăşurări şablon din conductor profilat. În M.E. cu puterea pînă la 7KW se foloseşte înfăşurări într-un strat, iar în M.E. cu puterea mai mare de 10KW – înfăşurări în două straturi. Înfăşurările statorice a M.E. de tensiune înaltă a M.A. şi G.S. la tensiunea de 3,3 şi 3,6KV li se înaintează cerinţe mai înalte decît celor de tensiune mică.

M.E. de tensiune înaltă funcţionează la obiecte de răspundere, deoarece ele trebuie să posede o rigiditate înaltă, care se asigură prin fiabilitatea înfăşurărilor. Fiabilitatea înfăşurărilor este determinată de construcţia şi tehnologia de fabricare. Izolaţia de spiră şi cea exterioară a bobinelor a astfel de înfăşurări trebuie să aibă rigiditate dielectrică şi mecanică înaltă. Pentru a mări rigiditatea dielectrică a izolaţiei pe fiecare conductor se aplică izolaţie de spiră suplimentară.

Bobinele cu clasa de izolaţie A şi B se produc din conductoare de marca ПБД şi ПСД corespunzător. Ca izolaţie de spiră suplimentară pentru aceste bobine serveşte banda de mică cu grosimea de 0,1-0,13mm aplicată pe fiecare conductor într-un strat. Conductorii de marca ПСД a bobinelor cu clasa de izolaţie B şi F se izolează suplimentar cu bandă din sticlă şi mică cu

grosimea 0,13mm într-un strat. Izolaţia exterioară a bobinelor de tensiune înaltă constă din cîteva straturi din bandă de mică de marca ЛМ4-11. Bobinele statorice se impregnează în smoală. În procesul de fabricare izolaţia înfăşurărilor statorice de înaltă tensiune mărită faţă de cea de funcţionare de 3-4 ori.

b) Înfăşurările rotoarelor bobinateRotoarele bobinate a M.E. cu puterea pînă la 10KW au înfăşurări moi

într-un strat. M.E. cu puterea 10-100KW au înfăşurări şablon din conductori profilaţi, iar în M.E cu puterea mai mare de 100KW au înfăşurări din bare. Barele rotorice se produc din conductori din cupru cu secţiune profilată.

c) Înfăşurările indusurilorÎn M.C.C. cu puterea pînă la 10KW înfăşurărilor sînt moi, ele sînt

aşezate în crestături semiînchise şi sînt efectuate din conductori de aceeaşi marcă ca şi înfăşurările moi ale statoarelor şi rotoarelor în M.E. cu puterea mai mare de 10KW se folosesc înfăşurări şablon (cu multe spire şi cu o singură spiră, în indusurile cu putere mare – înfăşurări din bare.

1.8 Bandajarea părţilor frontale a înfăşurărilor statorice.

Bandajarea constă în legarea părţilor frontale a înfăşurărilor statorice. Bandajarea manuală este o operaţie cu volum de lucru mare, care necesită nu numai deprinderi determinate dar şi forţă fizică mare, deoarece bandajul format la legarea înfăşurărilor trebuie să fie bine strîns.

Necesitatea mecanizării bandajării a crescut în legătură cu folosirea în calitate de material de bandaj a aţelor din material sintetic sau fibră de sticlă, care au influenţă negativă asupra mîinilor lucrătorilor.

S-au construit multe tipuri de maşini-unelte pentru bandajarea părţilor frontale a înfăşurărilor statorice. În calitate de instrument de lucru în aceste maşini-unelte se foloseşte ac-cîrlig deschis sau ac închis. Operaţiile de bandajare poate fi efectuată cu cusătură într-un fir sau două.

În maşinile-unelte cu cusătură într-un fir se foloseşte ac radial şi instrument rotitor pentru a face nod. Folosirea acului radial a dat posibilitatea asigurării transmiterii firului de la ac la instrumentul care face noduri, apropierea statorului pînă la traiectoria mişcării acului etc.

În timpul exploatării maşinii-unelte cu cusătură într-un fir s-a observat că în procesul de bandajare partea frontală a înfăşurării suferă deformări considerabile sub acţiunea firului de bandaj, care aduce la deplasarea elementelor ei. În afară de aceasta, chiar cu strîngerea firului în procesul de bandajare, densitatea obţinută a bandajului nu este satisfăcătoare.

La bandajarea cu două fire se obţine efectul tehnologic necesar – lipsa deplasării izolaţiei între faze. Imobilitatea izolaţiei se explică prin două motive:

a) Printr-o mişcare considerabilă a acţiunii firului care este întinsă mai slab decît la crestătura într-un fir.

b) Prin existenţa la capătul statorului a unui fir foarte bine întins, care face nod, prevenind astfel deplasarea izolaţiei între faze.

Fig. 5. Înfăşurarea polului principal.

1.9 Tehnologia de fabricare a înfăşurărilor polilor.

Tipurile bobinelor polilorBobinele polilor care în M.E. sînt înfăşurări de excitaţie se împart în

bobine ale polilor principali şi auxiliari a M.C.C. şi bobine ale polilor M.S.În dependenţă de schemă bobina polilor poate fi conectată cu

înfăşurarea: paralel consecutiv şi mixt (fig.5).Bobinele conectate în paralel cu înfăşurările, sînt confecţionate din

conductor izolat rotund sau profilat, iar cele conectate consecutiv, din conductor profilat neizolat. Bobinele conectate mixt constau din două bobine: conectate în paralel şi consecutiv cu înfăşurările. Aceste bobine se înfăşoară aparte, apoi se strîng împreună, după care se petrece izolarea, impregnarea şi alte operaţii de fabricare a bobinei.

Bobina polilor auxiliari se înfăşoară din conductori izolaţi rotunzi şi profilaţi (cu secţiunea conductorului de înfăşurare nu prea mare) şi din conductor profilat neizolat.

Bobinele polilor principali conectaţi cu înfăşurările în paralel sau consecutiv pot fi cu carcasă sau fără. Bobinele polilor auxiliari sînt numai fără carcase.

Bobinele cu carcasă se produc pe o carcasă de oţel, împreună cu care, ele trec celelalte operaţii şi se aşează pe miezul polului. Înfăşurarea bobinelor fără carcasă se produce pe şabloane speciale, care se folosesc numai pentru această operaţie. La asamblarea bobinelor fără carcasă, ca miezul polului nu trebuie să deterioreze izolaţia de corp a bobinei, deoarece se folosesc următoarele metode de fixare:

a) în fereastra bobinei se fixează o flanşă metalică sau din catron, apoi miezul polului

b) miezul polului se izolează cu hîrtie din azbest, care se strînge cu bandă din sticlă.

Pe un astfel de miez, cu ajutorul presei pneumatice se presează bobina. În M.E. în general se folosesc bobine fără carcasă.

Procesul tehnologic de fabricare a bobinelor polilor se determină din destinaţia M.E., construcţia bobinei şi clasa de izolaţie, însă multe din ele au operaţii comune de fabricare.

Bobinele polilor pot fi împărţite în:a) bobinele polilor fabricate din conductor rotund şi profilat.b) bobinele polilor principali fabricate din conductor profilat.c) bobinele polilor auxiliari fabricate din conductor profilat neizolat.Procesul tehnologic de fabricare a bobinelor constă din următoarele

operaţii:a) înfăşurarea.b) lipirea conductorilor-borne.c) izolare.d) impregnare şi uscare.e) control.f) vopsire şi ambalare.

1.10 Tehnologia impregnării înfăşurărilor M.E.

Scopul, metodele şi materialele folosite la impregnare.Înfăşurările M.E. fabricate din bobine fără izolaţie de corp, sînt expuse

impregnării cu lac, iar înfăşurările fabricate din bobine cu izolaţie de corp – impregnării în compound.

Impregnare se numeşte procesul de umplere a înfăşurărilor şi izolaţiei acesteia cu lacuri speciale sau componente ale lor, iar apoi coacerea ei. În procesul de impregnare, toate golurile din înfăşurări şi izolaţie sînt umplute cu lac, ceea ce face înfăşurarea monolită. Impregnarea se produce cu componente fără dizolvant sau lacuri pe baza dizolvanţilor cu conţinut de substanţe, care formează pelicule (de la 35-70) în dependenţă de loc şi tehnologia de impregnare. Impregnarea micşorează considerabil procesul de „îmbătrânire” termică şi umezirea materialelor izolante, deoarece se micşorează suprafaţa de contact cu mediul ambiant. Impregnarea micşorează depăşirile de temperatură a înfăşurărilor, deoarece conductibilitatea termică a lacurilor este cu mult mai mare decât conductibilitatea termică a aerului. Impregnarea micşorează şi uzarea mecanică a izolaţiei.

La alegerea lacului de impregnare se i-a în consideraţie clasa termică de izolaţie a înfăşurărilor şi materialele de izolare folosite pentru izolaţia de corp şi de spiră. De exemplu, pentru impregnarea înfăşurărilor cu clasa de izolaţie termică B se folosesc lacuri cu dizolvanţi МЛ-92 şi componente fără dizolvanţi: КП- 34, КП-103, pentru înfăşurările cu clasa de izolaţie termică F se folosesc lacuri ПЭ-933, iar clasa H – lac KO-916K şi KO – 964H.

Dizolvanţii lacurilor (csilol şi toluol) în timpul uscării trebuie să se evaporeze din înfăşurări. Aceste lucrări trebuie efectuate în încăperi separate cu ventilaţie prin aspiraţie. Componentele fără dizolvanţi nu emit substanţe dăunătoare. Până a fi expuse impregnării înfăşurările sînt uscate, iar izolaţia încălzită. Impregnării se expun ansamblurile încălzite până la 60-70C pentru o pătrundere mai eficientă a lacului în interiorul înfăşurărilor. După impregnare ansamblurile se usucă pentru înlăturarea dizolvantului şi are loc coacerea lacului care formează pelicula.

Compoundare se numeşte umplerea înfăşurărilor cu smoală (chit, răşină) pentru excluderea golurilor din izolaţie şi obţinerea, practic, a unei înfăşurări monolite. Smoala poate pătrunde în izolaţie pe toată grosimea ei sau mai puţin, în dependenţă de tehnologia aleasă. Este necesară excluderea aerului din înfăşurări până la introducerea componentului. Procesul are loc la o temperatură înaltă.

Impregnarea cu componzi epoxizi – un proces tehnologic relativ nou. Are aceleaşi scopuri ca şi compoundarea. Umplerea golurilor înfăşurărilor cu componzi epoxizi se produce la temperatura de 50-80C. Este necesară încercarea la presare hidrostatică. Acest proces de impregnare a fost numit monolit. La astfel de procese se măreşte rigiditatea dielectrică a izolaţiei, se micşorează pierderile electrice, se produce o stabilitate la acţiunea mediului ambiant şi creşte conductibilitatea termică.

Se cunosc câteva metode de impregnare:a) metoda introducerii în lac b) metoda impregnării în vid sub presiunec) metoda impregnării prin jetd) impregnarea în componzi epoxizi.

Fig.6. Rotor scurtcircuitat masiv din aluminiu, seria 4A.

1.11. Tehnologia fabricării rotoarelor scurcircuitate a maşinilor asincrone.

1.11.1 Tipurile înfăşurărilor scurcircuitate şi fabricarea lor.1.11.2 Metode de turnare a rotoarelor cu Al.

1.11.1 Tipurile înfăşurărilor scurtcircuitate şi fabricarea lor.

Majoritatea M.A. sînt produse cu rotoare scurtcircuitate. La astfel de rotoare înfăşurările au forma “coliviei de veveriţă”, care cel mai des se toarnă din Al.

Pentru rotoarele unor M.E. speciale şi de putere mare se folosesc înfăşurări din Cu sau bare din alamă. Rotoarele scurtcircuitate trebuie să posede conductibilitate electrică înaltă şi proprietăţi mecanice înalte, precum şi rezistenţă mare între înfăşurări şi miezul rotoric.

Construcţia şi metodele de fabricare a înfăşurărilor scurtcircuitate se reflectă asupra caracteristicilor de funcţionare a M.E., adică asupra pierderilor, supraîncălzire, randament, fiabilitate, alunecare şi durată de viaţă.

Metoda obţinerii înfăşurărilor scurtcircuitate a rotorului prin turnare cu Al este cea mai larg răspândită.

În procesul de turnare, în afară de bare, se toarnă de asemenea şi inelele scurtcircuitate cu palete, care au rolul de ventilator în timpul funcţionării. În timpul fabricării rotoarelor din Al productivitatea muncii este înaltă, iar costul mai mic decât la fabricarea rotoarelor din Cu şi bare de alamă. Pentru turnarea rotoarelor scurtcircuitate se foloseşte Al de marca A5, A6 şi A7, care conţine corespunzător 99,5; 99,6; 99,7 de Al, iar restul – amestec din Cu, Zn, Titan, Fe. Se toarnă rotoarele scurtcircuitate în forme speciale, numite cochile. După răcirea aluminiului cochila se desface.

Fig.7. Rotor scurtcircuitat masiv din aluminiu.

Până la turnare pachetul rotoric se încălzeşte în cuptoare speciale pentru o pătrundere mai bună a Al. În afară de aceasta, încălzirea este necesară pentru compensarea parţială a diferenţei coeficienţilor de dilatare a tolelor de oţel şi metalului turnat. În timpul răcirii, după turnarea cu aluminiu a acestor pachete, lungimea lor, precum şi lungimea barelor devine mai mică, ca rezultat şi tensiunea în bare va fi mai mică decât la turnarea în pachetul rece. Temperatura de încălzire a pachetului 500 – 650 C până la turnare se determină din experienţă. Încălzirea pachetului rotoric până la turnare este necesar de a o îmbina cu prelucrarea termică.

Pentru a obţine calitatea necesară a coliviei, aluminiului i se înaintează câteva cerinţe: la topire aluminiul nu trebuie să fie impurificat de diferite corpuri străine, nu trebuie să se oxideze şi să fie saturat cu gaze, pentru a nu-şi înrăutăţi conductibilitatea electrică. Cu acest scop se recomandă a se topi aluminiul în cuptoare cu tighel de grafit. Aluminiul se toarnă având temperatura de 700 – 750 C. Pentru ridicarea randamentului M.E. o mare valoare o are rezistenţa de contact între barele rotorului şi pachetul de oţel. Mărimea rezistenţei de contact depinde de metoda de turnare.

1.11.2 Metode de turnare a rotoarelor cu Al.

Pachetele rotoarelor scurtcircuitate se toarnă după următoarele metode:a) statică.b) centrifugă.c) prin vibraţie.d) ştanţării metalului lichid.e) turnării sub presiune.Un număr mare de metode de turnare indică, că procesul de turnare a rotoarelor nu este prelucrat, deoarece nu poate fi numită una sau două metode care să satisfacă cerinţele calităţii şi productivităţii. Defectele de bază a majorităţii metodelor sînt chiuvetele în partea inferioară a inelelor scurtcircuitate, porozitatea barelor şi a părţii superioare a inelelor scurtcircuitate. Toate aceste defecte micşorează conductibilitatea electrică a înfăşurărilor.

Metoda statică de turnare – în acest caz pachetul rotoric se toarnă într-o cochilie imobilă. Metoda este foarte simplă de efectuat, este ieftină, pentru că nu este necesar echipament scump.

Metoda centrifugă şi prin vibraţii de turnare – în cazurile date pachetul rotoric este turnat la instalaţii speciale. În cazul metodei centrifuge în timpul turnării cochilia împreună cu pachetul se roteşte în jurul axei, iar în cazul metodei prin vibraţie – efectuează mişcări oscilatoare în plan vertical. În cazul metodei centrifuge asupra metalului acţionează forţe centrifuge, iar în cazul metodei prin vibraţii – forţele de inerţie. Astfel se obţine o umplere mai bună a formei. Prin astfel de metode se toarnă rotoarele M.E. de gabarite mari.

Metoda turnării rotoarelor prin ştanţarea metalului lichid Această metodă este relativ nouă. Forma în care se toarnă pachetul

rotoric este constituită din două semiforme: imobilă – fixată pe masă şi mobilă – fixată de cursorul instalaţiei. Aluminiul lichid se toarnă în semiforma imobilă, iar pachetul rotoric se fixează în semiforma mobilă, apoi semiformele se unesc. Pachetul rotoric se introduce în metalul topit care umple crestăturile rotorice şi adânciturile formei pentru inelele de scurtcircuit şi paletele ventilatorului. Calitatea turnării se obţine înaltă, însă din cauza volumului de lucru mare, această metodă de turnare a rotoarelor se foloseşte foarte rar.

Metoda turnării rotoarelor sub presiune – este cea mai răspândită metodă de obţinere a rotoarelor scurtcircuitate, datorită productivităţii înalte a procesului tehnologic şi posibilitatea turnării aluminiului în pachetul rotoric fără încălzirea anterioară a lui. La turnarea rotoarelor sub presiune trebuie să păstrăm regimurile de turnare – presiunea de presare, viteza de împroşcare şi temperatura aluminiului. La împroşcarea aluminiului cu viteza de 100 m/s aerul nu dovedeşte să iasă din forma de presă, apar vârtejuri, în urma cărora în pachetul turnat apar chiuvete şi porozitate, care duc la micşorarea conductibilităţii electrice a înfăşurărilor şi rigidităţii mecanice a barelor. Pentru a obţine o turnare calitativă a înfăşurărilor cu o porozitate nu prea mare şi conductibilitatea electrică necesară sînt recomandate următoarele regimuri de turnare sub presiuni:

a) presiunea (49-59 MN)b) viteza de împroşcare (0,5 – 1,0 m/s)c) temperatura de topire 690-700C.