7. Дефектация обмоток машин постоянного тока.

Цель работы. Освоить методику обнаружения основных дефектов обмоток машин постоянного тока [22, 24].

Порядок выполнения работы.

1. Определить дефекты якорной обмотки машины постоянного тока.

2. Определить дефекты обмотки возбуждения.

Содержание работы и методика ее выполнения. Дефектация якор­ной обмотки. Якорные обмотки машин постоянного тока представляют собой замкнутый контур, состоящий из нескольких последовательно соединенных секций. Каждая секция своими началом и концом припаи­вается к двум коллекторным пластинам, находящимся на расстоянии шага по коллектору (у_к) одна от другой. В простых петлевых обмот­ках (рис. , а) у_к=1, в простых волновых обмотках (рис. , б)

,

где к - число коллекторных пластин, р - число пар полюсов машины.

В случае отсутствия отступлений при изготовлении секций (одина­ковая площадь сечения обмоточного провода и число витков во всех секциях) активные сопротивления секций равны.

В процессе работы машины или технологических дефектов в обмот­ках возникают разнообразные неисправности: замыкание обмотки на корпус, замыкание витков в секциях или разных секций между собой, низкое сопротивление изоляции обмотки, неисправности соединения секций с коллектором или между собой, обрыв обмоток. Дня обнару­жения и конкретизации неисправностей могут быть использованы раз­личные методы, а также универсальные комплектные устройства, на­пример, ППЯ.

Замыкание обмотки якоря на корпус. Этот дефект может быть обнаружен контрольной лампой или мегомметром с рабочим напряже­нием 500 В и 1000 В. Для определения секции, замкнутой на корпус, используют метод милливольтметра (рис. ). При отсутствии замыка­ния падение напряжения между корпусом и коллекторной пластиной рав­но нулю. Если секция замкнулась на корпус, то с приближением щупа к коллекторной пластине, к которой припаяна дефектная секция, пока­зания милливольтметра уменьшаются до минимума, а при дальнейшем перемещении в том же направлении увеличиваются, но с противополож­ным знаком.

При значительном удалении щупа от места замыкания милливольт­метр может оказаться под напряжением, значительно превосходящим его предел, поэтому опыт следует проводить с особой осторожностью. Следует иметь в виду, что при проверке всей обмотки, имеющей сек­цию, замкнутую на корпус, получается еще одно нулевое или минималь­ное показание в другой параллельной ветви (ложное замыкание). Это объясняется тем, что при питании обмотки якоря по двум параллель­ным ветвям возникают две точки с одинаковым потенциалом относи­тельно точки питания и относительно корпуса аналогично диагонали уравновешенного моста. Для определения истинного места замыкания на корпус необходимо сместить точки питания якоря. В этом случае "ложное замыкание" переместится на другую коллекторную пластину.

Короткие замыкания в обмотке якоря. Возможны следующие случаи коротких замыканий; замыкание части витков одной секции (витковое замыкание); замыкание всей секции; замыкание между двумя секциями, лежащими в одном пазу; замыкание в лобовых частях обмотки; замыкание между любыми двумя точками обмотки, на­пример, в случае пробоя обмотки на корпус в двух точках.

Витковое замыкание в секции может быть обнаружено методом милливольтметра (рис. ). Пониженное падение напряжения на двух смежных коллекторных пластинах при петлевой обмотке по сравнению с другими парами пластин укажет на наличие виткового замыкания в секции, припаянной к данным пластинам. Замыкание одного-двух витков в многовитковой секции не всегда может быть обнаружено методом милливольтметра. В этом случае можно использовать серийно выпускаемые промышленностью приборы типа ЕЛ, ПДО или электро­магнит переменного тока.

Переменное магнитное поле, создаваемое электромагнитом, индук­тирует в секциях якорной обмотки ЭДС. При наличии виткового замы­кания в короткозамкнутых контурах под действием этой ЭДС будет протекать ток. Стальная пластина, приложенная к пазу с дефектной секцией, будет притягиваться. Этим же методом может быть обнаружена секция, начало и конец которой ошибочно оказались припаянными к одной коллекторной пластине. Метод электромагнита нельзя исполь­зовать для якорных обмоток, имеющих уравнительные соединения.

Замыкание между двумя смежными пластинами при петлевой обмотке вызывает замыкание секции, присоединенной к данным плас­тинам. Замыкание между двумя смежными пластинами при волновой обмотке вызывает замыкание секций, заключающихся в одном пол­ном "обходе" вокруг якоря. Число этих секций равно числу пар полю­сов машины.

Замыкание между двумя секциями, лежащими в одном пазу в двух различных слоях обмотки, дает наибольшее число замыкаемых накоротко витков. В этом случае замыкаются накоротко все витки обмотки, находящиеся между двумя щетками различной полярности. Так, замыкание в простой петлевой обмотке секций 9 и 10 (рис. , а) приводит к замыканию всей параллельной ветви, показанной на рисунке жирными линиями. При аналогичном замыкании в простой волновой обмотке (рис. , б), замкнутой накоротко, окажется половина всей обмотки. Этот случай замыкания наиболее тяжелый.

При замыкании между слоями якорной обмотки в лобовой части также образуется большое число короткозамкнутых контуров. При этом число их больше, чем ближе место короткого замыкания к актив­ной стали якоря. В случае использования метода милливольтметра при наличии межслоевых замыканий в пазу и в лобовых частях на мно­гих смежных, рядом расположенных пластинах будут нулевые или пониженные показания милливольтметра.

Неисправности соединения секций с коллектором и между собой, обрыв в обмотке. Отрыв концов секций от одной пластины (рис. , а) может быть обнаружен методом милливольтметра, о чем свидетельст­вуют нулевые показания на двух соседних парах (2-3, 3-4) коллектор­ных пластин и удвоенное показание между пластинами 2 и 4.

Присоединение одной из секций началом и концом к одной коллек­торной пластине (рис. , б) также дает нулевые показания на двух парах соседних пластин (2-3, 3-4) и нормальное на пластинах 2-4.

"Двойной крест" (рис. , в) может быть обнаружен методом милливольтметра по следующим признакам: на двух парах рядом рас­положенных пластин (1-2, 3-4) будут удвоенные показания и нормаль­ное с отклонением стрелки прибора в обратную сторону на пластинах 2-3.

Для обнаружения "простого креста" (рис. , г) метод милливольт­метра не пригоден. В этом случае ток от источника питания 1…1,5 В (например, аккумуляторная батарея) при помощи щупов подводят поочередно на каждую пару пластин и при помощи магнитной стрелки или намагниченной иглы проверяют полярность секций. Изменение полярности указывает на наличие данного дефекта.

Методом милливольтметра может быть выполнена проверка ка­чества паек. Данную проверку необходимо проводить после того, как убедились, что в обмотке отсутствуют витковые и другие короткие замыкания. При качественной пайке показания милливольтметра между всеми коллекторными пластинами приблизительно одинаковы. Пайки считаются хорошими, если разница в показаниях милливольтметра при постоянстве пропускаемого тока не превышает 10 % для машин неболь­шой мощности. Увеличенное падение напряжения указывает на плохую пайку; необходимо все места паек, относящиеся к этим пластинам, перепаять.

Обрыв в обмотке якоря сильно сказывается на коммутации маши­ны, и, в зависимости от степени дефекта, может вызвать значительное искрение на коллекторе и подгорание коллекторных пластин. При обрыве в простой волновой обмотке подгорает несколько пар коллек­торных пластин, расположенных одна от другой на расстоянии шага по коллектору. Так, в шестиполюсной машине (рис. ) будут под­горать три пары пластин.

Для определения места обрыва в обмотке используют метод мил­ливольтметра. При наличии обрыва или плохого контакта падение нап­ряжения будет больше между пластинами, к которым присоединена дефектная секция. При петлевой обмотке это будет иметь место на од­ной паре пластин; при волновой - на нескольких парах пластин, на­ходящихся попарно на расстоянии коллекторного шага друг от друга.

Последовательность выполнения работы. Измерить сопротивление изоляции якорной обмотки по отношению к корпусу. Сделать заклю­чение о степени увлажненности обмотки.

Пронумеровать все коллекторные пластины, собрать схему в соот­ветствии с рисунком .

После проверки включить схему под напряжение и измерить паде­ние напряжения между каждой парой коллекторных пластин, резуль­таты измерений занести в таблицу .

Таблица .

№ коллекторных пластин	Падение напряжения, мВ	Дефект
1-2 2-3

Используя результаты измерений и проведя уточняющие измерения, определить характер дефектов в обмотке якоря.

Освоить порядок работы по обнаружению неисправностей якорных обмоток с помощью приборов ППЯ, ЕЛ, ПДО, используя инструкции.

Дефектация обмоток возбуждения. В обмотках возбуждения полюсов чаще всего повреждаются переходы, выводные концы и места прохода выводных концов через корпус. К наиболее распространенным дефектам следует отнести: замыкание обмоток на корпус, обрыв или плохой контакт в обмотках, соединение между витками (витковое замыкание).

Замыкание обмотки на корпус. Наличие данного дефекта опре­деляют при помощи мегомметра, измеряя сопротивление изоляции всей обмотки возбуждения относительно корпуса (полюсов), пред­варительно отсоединив ее от якоря.

Для определения катушки, замкнутой на корпус, через всю обмотку возбуждения пропускают постоянный ток, причем на параллельную (шунтовую) обмотку можно подать номинальное напряжение, на после­довательную (сериесную) - пониженное. Затем один конец вольтметра соединяют с корпусом, а вторым касаются поочередно соединитель­ных перемычек между полюсами. Наименьшее показание прибора будет с обеих сторон катушки, замкнутой на корпус. При дефектации сериесной обмотки или добавочных полюсов нужно пользоваться милливольт­метром, а для ограничения тока включать последовательно с обмотками реостат. Катушки, замкнутые на корпус, можно обнаружить так же, разъединяя их и поочередно испытывая контрольной лампой или мегом­метром.

Обрыв в обмотках возбуждения. Данный дефект встречается только в обмотках, выполненных проводом небольшой площади сечения, т. е. в параллельных. Плохой контакт может встречаться во всех видах обмоток возбуждения. Наиболее часто обрыв или плохой контакт встре­чаются в выводах катушек, в соединительных перемычках между полюсами и в кабельных наконечниках.

Для обнаружения обрыва или плохого контакта в катушке шунтовой обмотки к ней подводят номинальное напряжение и вольтметром касаются поочередно выводных концов каждой катушки. При наличии обрыва вольтметр, подключенный к зажимам поврежденной катушки, покажет полное напряжение сети. На остальных катушках прибор не даст отклонения. При плохом контакте напряжение на зажимах поврежден­ной катушки будет больше, чем на других катушках.

Обрыв может быть определен и мегомметром или контрольной лампой без разъединения катушек.

Витковое замыкание в обмотках. Пропуская по обмотке возбуж­дения постоянный ток, измеряют падение напряжения на каждой ка­тушке. Уменьшенное падение напряжения на одной из катушек по срав­нению с остальными укажет на наличие в ней замыкания части витков. Проводя аналогичный опыт, пропуская по обмотке возбуждения пере­менный ток, можно обнаружить даже небольшое чисто короткозамкнутых витков, так как при этом резко меняется полное сопротивление дефектной катушки по сравнению с исправными.

Правильность чередования полюсов. Для данной проверки обмотку возбуждения включают на постоянное напряжение. Магнитную стрелку или намагниченную иглу, подвешенную на нити, подносят поочередно к внутренней поверхности каждого полюса и отмечают их полярность. На собранной машине магнитную стрелку подносят к головкам бол­тов, крепящих полюса к станине. В генераторах полярность дополни­тельных полюсов должна предшествовать полярности главных полю­сов по направлению вращения (n – N – s – S), в двигателях последователь­ность обратная.

Результаты дефектации обмоток возбуждения заносят в таблицу .

Таблица .

Наименование обмотки

№ катушки

Схема (метод) определения

Результаты опыта

Дефект

Содержание отчета.

1. Привести результаты измерений по дефекта­ции якорной обмотки и обмоток возбуждения.

2. Обосновать на основе результатов наличие конкретных неисправ­ностей.

Контрольные вопросы и задания. 1. Как обнаружить замы­кание секции на корпус? 2. Как обнаружить замыкание между коллекторными пластинами? 3. Как обнаружить замыкание между сторонами секций в пазу? 4. Как определить наличие в якорной обмотке "двойного" и "простого" крестов? 5. Как обнаружить обрыв в якорной обмотке?