9. Дефектация трансформатора при ремонте.

Цель работы. Освоить методику проведения дефектировочных операций при ремонте трансформатора.

Порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с эксплуатационно-технической документацией на трансформатор и записать его паспортные данные.

2. Провести внешний осмотр трансформатора, результаты осмотра отразить в дефектировочной ведомости.

3. Выполнить предремонтные испытания трансформатора.

4. Провести дефектацию выемной части.

Содержание работы и методика ее выполнения. Внешний ос­мотр. В процессе осмотра собранного трансформатора проверяют его комплектность, а также состояние его наружных частей: целост­ность сварных швов и соединений, отсутствие течи масла из фланцевых соединений арматуры с баком, механических повреждений циркуляцион­ных труб, расширителя, трещин в армировочных швах и сколов фарфора выводов. О замеченных неисправностях делают записи в дефектировоч­ной ведомости.

Предремонтные испытания собранного транс­форматора. Целостность обмоток, сопротивление изоляции обмо­ток. Целостность обмоток можно определить при помощи мегомметра или контрольной лампы.

Сопротивление изоляции обмоток измеряют мегомметром на 2500 В всех фаз относительно корпуса и между обмотками разных напряжений. За сопротивление изоляции принимают одноминутное значение измерен­ного сопротивления R₆₀. Значение сопротивления изоляции не норми­руется, но оно не должно быть ниже, чем на 30 %, установленного в ре­зультате статистических наблюдений или полученного при предыдущем ремонте.

О степени увлажнения изоляции. О степени изменения изоляции тран­сформатора судят по коэффициенту абсорбции k_аб, представляющему со­бой отношение сопротивления изоляции, измеренное через 60 с (R₆₀), к сопротивлению изоляции, измеренному через 15 с (R₁₅)

Измерения сопротивлений изоляции относительно корпуса проводят мегомметром на 2500 В. Для трансформаторов с напряжением до 35 кВ включительно величина коэффициента абсорбции должны быть не ниже 1,3 при температуре 10…30°С.

Коэффициент трансформации. Измерение коэффициента k транс­формации проводят с целью обнаружения витковых замыканий в об­мотках и замыканий в анцапфном переключателе. Для определения k на обмотку высокого напряжения (ВН) подают пониженное напря­жение, обычно сетевое. Измеряют три линейных напряжения со стороны ВН и с низкой стороны (НН) на всех ответвлениях фаз (положениях анцапфного переключателя). В соответствии с ГОСТ 11677-75 значение коэффициента трансформации не должно отличаться более чем на 2 % от значений, полученных на соответствующих ответвлениях других фаз или от заводских (паспортных) значений.

Сопротивление обмоток постоянному току. Цель измерения сопро­тивления обмоток постоянному току - проверка состояния цепей, контактов, паек. Сопротивление обмоток измеряют с помощью измери­тельного моста или методом вольтметра-амперметра. При последнем методе во избежание нагрева обмотки и внесения ошибок в результаты измерения ток при измерении не должен превышать 20% номинального. Сопротивления измеряют на всех выводах трансформатора для всех ответвлений обмоток всех фаз. При наличии выведенной нейтрали (нуля) измерения проводят между фазовым выводом и нулевым. Измеренное линейное значение сопротивления между линейными вы­водами пересчитывают на фазовое: соединение обмоток в звезду

.

Соединение обмоток в треугольник

,

где - сопротивление фазы обмотки; - измеренное сопротивление между линейными выводами.

Измеренное сопротивление пересчитывают на температуры 75°С. по выражению

,

где - сопротивление фазы, измеренное при температуре обмотки t°С.

Результаты измерений считают удовлетворительными, если сопро­тивления фаз одной и той же обмотки отличаются одно от другого и от данных заводских измерений не более, чем на 2 %.

Дефектация трансформатора при разборке (выемной части). Обмотки. При осмотре обмоток трансформа­тора обращают внимание на следующее: состояние витковой изоляции (визуально); отсутствие деформации и смещения обмоток в радиаль­ном и осевом направлениях относительно магнитопровода и относи­тельно одна другой, что может быть следствием сдвигов и ослаблений прокладок, планок, распорок; состояние паек на обмотках и соеди­нений на анцапфном переключателе; состояние охлаждающих каналов между обмотками, а также между обмоткой НН и магнитопроводом.

Изоляционные и дистанционные детали: цилиндры, перегородки, прокладки - изготавливают преимущественно из электрокартона, а планки и рейки - из твердых пород дерева, обычно бука. При осмотре этих деталей необходимо проверить прочность их крепления, нет ли усушки, пробоев изоляции, которые сопровождаются появлением прожогов, трещин, обугливанием и растрескиванием.

Для определения состояния изоляции, например электрокартона, из нескольких мест (из изоляции ярма, изоляции между слоями, вит­ками и т. д.) вырезают образец в виде полоски, которую сгибают под прямым углом и затем свободно складывают вдвое без сдавливания места сгиба.

Если при полном сгибе вдвое электрокартон не ломается, изоляция хорошая (свежая); если при полном сгибе образуются трещины, изо­ляция удовлетворительная; когда при полном сгибе изоляция ломается, она ограниченно годная; изоляция, которая ломается при сгибе до прямого угла, негодная.

Изоляцию по ее состоянию можно подразделить на четыре класса:

I класс - изоляция хорошая (при нажатии рукой она мягкая и не дает трещин);

II класс - изоляция удовлетворительная (при нажатии рукой она сухая, твердая, но трещин не образует);

III класс - изоляция ненадежная (при надавливании рукой на ней появляются мелкие трещины или она расслаивается);

IV класс - изоляция плохая и к дальнейшей эксплуатации она не­пригодна (при нажатии рукой она осыпается).

Если при ремонте требуется изготовление новых обмоток, а завод­ская техническая документация отсутствует, необходимо во избежа­ние ошибок в определении размеров обмоток составить подробный эскиз установки обмоток на магнитопроводе с указанием размеров окна и магнитопровода и всех размеров катушек, изоляции и каналов в радиальном и осевом направлениях.

Магнитопровод. При дефектации магнитопровода обращают внима­ние на следующее:

отсутствие оглавлений листов активной стали;

отсутствие цветов побежалости и ржавчины на стали, что свидетель­ствует об удовлетворительном состоянии межлистовой изоляции и маг­нитопровода (отсутствие перегрева);

качество шихтовки (отсутствие перекоса стержней, увеличенных зазоров в местах стыков);

состояние изоляции стяжных шпилек и ярмовых балок; качество прессовки активного железа.

Состояние изоляции стяжных шпилек и ярмовых балок оценивают по значению сопротивления изоляции их относительно магнитопровода. Сопротивление изоляции измеряется мегомметром на 1000…2500 В. Значение сопротивления изоляции не нормировано. Исходя из опыта ремонта и эксплуатации трансформаторов, считают, что сопротивление изоляции этих частей относительно магнитопровода должно быть не ниже 10 МОм.

Качество прессовки магнитопровода проверяют остро заточенным ножом, кончик его лезвия при среднем усилии нажатия не должен вхо­дить между листами стали на глубину более 3 мм.

Содержание отчета.

1. Привести схемы и результаты проведенных измерений.

2. Составить сводную дефектировочную ведомость.

3. Начертить эскиз одного стержня с нанесением обмоток и всех изоляционных расстояний и окон.

Контрольные вопросы и задания. 1. Как оценивают состояние изоляции собранного трансформатора? 2. Как оценивают степень увлажнения изоляции трансформатора? 3. Как определить наличие витковых замыканий в обмотках трансформатора? 4. Расскажите о назначении опыта по определению коэффициента трансформации. 5. Как выполнить дефектацию магнитопровода?

10. Определение геометрической нейтрали. Проверка основных данных добавочных полюсов.

Цель работы. Изучить методы установки щеток на геомет­рическую нейтраль и проверить основные данные добавочных полюсов.

Порядок выполнения работы.

1. Записать паспортные данные иссле­дуемых машин постоянного тока.

2. Собрать схемы испытаний по определению геометрической нейт­рали и установить щетки на геометрическую нейтраль различными методами.

3. Собрать схему испытания по определению безыскровой зоны и снять кривые подпитки добавочных полюсов.

4. Провести расчеты по определению наивыгоднейших чисел вит­ков добавочных полюсов и величины воздушного зазора.

Содержание работы и методика ее выполнения. Установка ще­ток на геометрическую нейтраль. Метод наибольшего напряжения генератора. Испытываемую машину включают в режим генератора на холостом ходу при постоянных частоте вращения и токе возбуждения. Возникающая ЭДС вращения в якоре между щетками имеет наибольшую величину при положении их на геометрической нейт­рали (рис. , а) . При сдвиге щеток с геометрической нейтрали в любую сторону ЭДС между ними уменьшается. Это происходит потому, что в параллельных ветвях между щетками появляются секции, ЭДС кото­рых направлены против ЭДС остальных секций (рис. ,б).

Для проведения опыта собирают схему (рис. , а), при помощи двигателя приводят генератор во вращение, включают автоматический выключатель QF и возбуждают машину. Передвигают щетки до такого положения, при котором вольтметр, присоединенный к зажимам якоря, покажет наибольшее напряжение. Данное положение щеток будет соот­ветствовать их установке на геометрическую нейтраль.

Метод двигателя. Сдвиг щеток с геометрической нейтрали по направ­лению или против вращения якоря двигателя при постоянных нагрузке и токе возбуждения приводит к усилению или ослаблению результирую­щего магнитного потока за счет возникновения продольной намагни­чивающей или размагничивающей реакции якоря. Вследствие этого частота вращения якоря соответственно уменьшается или увеличивается.

Для проведения опыта собирают схему (рис. , б). Включают автоматический выключатель QF и возбуждают двигатель, он начинает работать в режиме холостого хода. Измеряют частоту вращения и отмечают положение щеток. Затем изменяют направление тока в якоре пересоединением его зажимов и повторно измеряют частоту враще­ния якоря двигателя. Если щетки установлены на геометрической нейт­рали то частота вращения будет одинаковой при прямом и обратном направлении вращения. Если частота вращения якоря двигателя отли­чается от предыдущей, следует сместить щетки в положение, при кото­ром частота вращения будет равна первоначальной. Положение геомет­рической нейтрали будет соответствовать среднему из двух положе­ний щеток.

Индуктивный метод. К обмотке возбуждения машины подводят ток от постоянного источника. Якорь машины находится в неподвиж­ном состоянии. При замыкании и размыкании тока возбуждения в якоре индуцируется ЭДС трансформации. Если щетки находятся на геометри­ческой нейтрали, возникающая ЭДС трансформации в параллельных ветвях между щетками равна нулю (рис. , а). Это происходит потому, что ЭДС трансформации, возникающие в правой и левой частях парал­лельных ветвей обмотки якоря, взаимно уравновешиваются. При сдвиге щеток с геометрической нейтрали это равновесие нарушается и между щетками возникает ЭДС (рис. , б).

Для проведения опыта собирают схему (рис. , а). Включают автоматический выключатель QF и в обмотку возбуждения подают небольшое напряжение. При помощи разъединителя размыкают и за­мыкают ток возбуждения, стрелка милливольтметра отклонится в ту или другую сторону. Щетки передвигают до тех пор, пока при включе­нии и отключении обмотки возбуждения стрелка милливольтметра в цепи якоря не перестанет отклоняться или размах ее колебаний достиг­нет минимального значения. В данном положении щетки будут нахо­диться на геометрической нейтрали. Постепенно увеличивая ток возбуждения, повторяют опыт с целью уточнения расположения щеток на геометрической нейтрали. Наибольший ток возбуждения не должен превышать 10 % номинального во избежание пробоя обмотки возбуж­дения от ЭДС самоиндукции.

Метод самовозбуждения генератора при к. з. Генератор приводят во вращение, при этом цепь якоря замкнута накоротко, а обмотка возбуждения разомкнута. Поле остаточного потока полюсов индуцирует во вращающемся якоре небольшую ЭДС. При смещении щеток с геометрической нейтрали против направления вращения возникает продольная составляющая потока реакции якоря, которая усиливает поле остаточного потока полюсов. Это вызывает увеличение индуци­руемой в якоре ЭДС и тока в его цепи.

Для проведения опыта собирают схему (рис. , б). С помощью дви­гателя приводят во вращение генератор. Перемещая щетки против направления вращения, находят такое положение, при котором ток в цепи якоря возрастает. Положение щеток и величину тока якоря фик­сируют. Затем изменяют направление вращения генератора и переме­щают щетки против направления вращения до такого положения, при котором ток в цепи якоря достигнет значения, отмеченного в первом случае. Положение геометрической нейтрали соответствует среднему из двух положений щеток.

Проверка основных данных добавочных по­люсов. Добавочные полюса устанавливают на геометрической нейт­рали. Они служат основным средством для улучшения коммутации машин постоянного тока. Для обеспечения автоматической компенсации реактивной ЭДС и реакции якоря в зоне коммутации в пределах номинальной нагрузки необходимо выполнение следующих условий. Пер­вое - обмотка добавочных полюсов должна быть последовательно соединена с обмоткой якоря. Второе - магнитная цепь добавочных полюсов должна быть ненасыщенной в пределах номинальной нагрузки. Третье - полярность добавочного полюса в генераторе должна быть такой же, как и у следующего по направлению вращения главного полюса, а в двигателе - как у предшествующего полюса.

Необходимое число витков обмотки добавочных полюсов ( ) при заданном воздушном зазоре между добавочными полюсами и якорем, или воздушный зазор между добавочными полюсами и якорем при заданном числе витков добавочных полюсов выбирают таким, чтобы поле добавочных полюсов компенсировало поле реакции якоря по по­перечной оси в зоне коммутации и имело некоторый избыток для ком­пенсации реактивной ЭДС.

Для проверки правильности выбора числа витков добавочных полюсов и зазора под ними применяют способ безыскровых зон, при котором соединенная обычным способом обмотка добавочных полю­сов подпитывается от постороннего источника. Ток нагрузки машины увеличивают, начиная с нуля. Для каждого значения тока нагрузки определяют значение допустимого положительного и отрицательного токов подпитки , при которых начинается первое заметное на глаз искрение. Оно возникает из-за превышающей допустимое значение ЭДС в коммутирующей секции. При холостом ходе искрение возни­кает из-за избыточной нескомпенсированной ЭДС, создаваемой в ком­мутируемой секции полем добавочных полюсов. Поэтому подпиточные токи разных знаков, вызывающие первое искрение, должны быть при холостом токе практически равны.

С увеличением тока нагрузки кривые подпитки сходятся. Выше некоторого предельного значения тока нагрузки возникает искрение при любом токе подпитки. В данном случае происходит насыщение добавочных полюсов и они не могут обеспечивать компенсацию реак­тивной ЭДС и реакции якоря в зоне коммутации.

Наиболее благоприятен случай, изображенный на рисунке , а, при котором средняя линия кривых подпитки совпадает с осью абсцисс. Этот случай соответствует линейной коммутации. При замедленной коммутации средняя линия загибается кверху (рис. , б), здесь сле­дует увеличить число витков обмотки добавочных полюсов или умень­шить под ними зазор. При ускоренной коммутации средняя линия за­гибается книзу (рис. , в), при этом следует уменьшить число витков обмотки добавочных полюсов или увеличить под ними зазор.

Способ изменения числа витков используют в машинах малой и сред­ней мощности, способ изменения воздушного зазора - в машинах боль­шой мощности.

Число витков, на которое требуется изменить имеющееся число витков обмотки добавочных полюсов с целью получения благоприят­ной коммутации, находят по формуле

,

где - номинальный ток якоря машины, А; - отклонение средней линии подпитки от оси абсцисс при номинальном токе якоря, А; - прежнее число витков обмотки добавочных полюсов.

Значение зазора, соответствующее благоприятной коммутации, можно рассчитать по формуле В. Т. Касьянова

,

где - прежнее значение воздушного зазора, мм; - отношение МДС добавоч­ных полюсов и компенсационной обмотки к МДС реакции якоря

,

здесь р - число пар полюсов; а - число пар параллельных ветвей обмотки якоря; - число витков на одном добавочном полюсе; - число витков компенса­ционной обмотки на одном полюсе; N - общее число проводников на якоре; - число параллельных ветвей обмотки добавочных полюсов и компенсационной обмотки.

Формула В. Т. Касьянова дает правильный результат при изменении прежнего зазора до 20 %.

Для снятия кривых подпитки собирают схему (рис. ). До начала определения тока подпитки необходимо проверить порядок чередования основных и добавочных полюсов испытываемой машины. Для этого при помощи двигателя приводят во вращение генератор, включают автоматический выключатель QF и возбуждают его. Затем нагру­жают генератор до тока 0,25…0,5 и компасом или магнит­ной стрелкой определяют порядок чередования основных и добавоч­ных полюсов. У генератора чере­дование полюсов должно быть та­ким: n, N, s, S. Если окажется, что чередование полюсов будет другим, необходимо сменить направление вращения приводного двигателя.

Кривые подпитки снимают следующим образом. С помощью двига­теля приводят генератор во вращение, включают автоматический выклю­чатель QF и возбуждают его. Затем возбуждают генератор подпитки до тех пор, пока не начнется первое заметное на глаз искрение на кол­лекторе испытываемого генератора. При этом фиксируется ток под­питки амперметром в цепи генератора подпитки. Далее возбуждают генератор подпитки током обратной полярности, в этом случае ток под­питки меняет, свое направление, и всю операцию проделывают заново. Если при неизменном токе якоря показание вольтметра возрастает с увеличением тока подпитки, то подпитка является положительной, если же показание вольтметра убывает, то подпитка - отрицательная. При положительной подпитке ток якоря и ток подпитки по направле­нию совпадают, при отрицательной - направлены встречно.

Замеры положительных и отрицательных токов подпитки проводят при шести различных значениях тока якоря , начиная от холостого хода до . Затем рассчитывают благоприятное число витков обмотки добавочных полюсов при имеющемся воздуш­ном зазоре и благоприятный воздушный зазор при имеющемся числе витков обмотки добавочных полюсов для номинального тока якоря испытываемого генератора. Данные опытов и расчетов заносят в таб­лицу .

Таблица .

Данные опытов			Данные расчетов
, A	, А	, А	, А

Содержание отчета.

1. Представить паспортные данные исследуемых машин.

2. Вычертить схемы приведенных опытов.

3. Описать физическую сущность методов установки щеток на гео­метрическую нейтраль и дать их сравнительную оценку.

4. Привести данные опыта по определению безыскровой зоны.

5. По результатам измерений начертить кривые подпитки.

6. Рассчитать наивыгоднейшее число витков добавочных полюсов и значение воздушного зазора.

Контрольные вопросы и задания. 1. Объясните сущность методов установки щеток на геометрическую нейтраль. 2. Почему ЭДС генератора на холостом ходу уменьшается при сдвиге щеток с геометрической нейтрали? 3. Почему частота вращения двигателя уменьшается при сдвиге щеток с геометри­ческой нейтрали по направлению вращения якоря? 4. Назовите различие между ускоренной, линейной и замедленной коммутацией. 5. От чего зависит величина реактивной ЭДС и как ее можно уменьшить?

67