ПРИЛОЖЕНИЕ 8

НАХОЖДЕНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ОБМОТКАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 135

А. Повреждения в обмотках машин постоянного тока

1. Короткие замыкания в обмотке якоря.

Возможны следую­щие случаи коротких замыканий:

а) замыкание части витков одной секции;

б) замыкание всей секции;

в) замыкание между двумя секциями, лежащими в одном пазу;

г) замыкания в лобовых частях обмотки;

д) замыкание между любыми двумя точками обмотки, например, в случае пробоя об­мотки на корпус в двух точках.

На рис. 1, а и б показано схематически замыкание между витками секции как для петлевой, так и для волновой обмоток. В обоих случаях замыкание в точках а и е образует короткозамкнутую ветвь абвгде. На рис. 2, а и б схематически показано замыкание между двумя смежными коллекторными пластинами петлевой и волновой об­моток. Замыкание между смежными пластинами при петлевой об­мотке вызывает замыкание секции, присоединенной к этим двум пластинам; замыкание же 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.

З амыкание между двумя секциями петлевой обмотки, лежащими в одном пазу в двух различных слоях обмотки, дает наибольшее количество замыкаемых накоротко витков. В этом случае замы­каются накоротко все витки обмотки, находящиеся между двумя щетками различной полярности. Так, замыкание стержней .9 и 10 (рис. 3), лежащих в одном пазу (друг под другом), образует короткозамкнутую ветвь (показана жирными линиями), состоящую из стержней 87, 89, 1, 3, 5, 7, 12, 14, 16, 18, 20 и 22. Замыкание осуществляется частями проводников 9 и 10 и соответствующими лобовыми частями.

а)

Рис. 2. Замыкание между коллекторными пласти­нами в петлевой (а) и волновой (б) обмотках.

При .коротком замыкании значительного числа секций положение короткозамкнутой ветви может быть обнаружено по местному нагреву лишь у многополюсных крупных машин с петлевой об­моткой. Обмотки же якорей мелких машин при значительной короткозамкнутой ветви быстро нагреваются целиком.

Определить по нагреву положение короткозамкнутой ветви якоря с волновой обмоткой при значительном числе замкнутых секций невозможно, так как в этом случае волновая обмотка нагревается целиком.

По местному нагреву обмотки представляется возможным найти лишь небольшие короткозамкнутые контуры.

Поэтому для более простых и часто встречающихся случаев (например, для нахождения замыканий витков одной секции, между соседними кол­лекторными пластинами или же между соседними секциями, нахо­дящимися в одном слое обмотки) в практике нашел большое при­менение метод падения напряжения, не требующий специального обору­дования. Этот метод применяется как для петлевой, так и для волно­вой обмоток и особенно удобен при исследовании якоря с уравнитель­ными соединениями. Он состоит в следующем.

К двум смежным коллекторным пластинам 1 (рис. 5) подводят по­стоянный ток при помощи пары щу­пов 2, -второй парой щупов 3 изме­ряют падение напряжения на этой же паре коллекторных пластин.

В случае петлевой обмотки при наличии замыкания в секции, при­соединенной к исследуемой паре пла­стин, сопротивление ее будет меньше, и мы получим меньшее падение на­пряжения при одном и том же токе, чем на другой паре пластин, между которыми нет замыкания.

В случае простой волновой обмот­ки меньшее падение напряжения свидетельствует о наличии замыка­ния в секциях обхода обмотки, присоединенных к исследуемой паре пластин. Поэтому в подобных случаях для нахождения секции, имеющей дефект, производят измерение падения напряжения между коллектор-ными пластинами дефектного обхода, отстоящими друг от друга на шаг по коллек-тору. Если шаг по коллектору неизвестен, то он может быть определен по наименьшему сопротивлению между двумя коллекторными пластинами, находящимися примерно на расстоянии двойного полюсного деления.

Указанным выше способом исследуется весь якорь и производится сравнение результатов измерения. Исследование необходимо произвести при поднятых щетках. Следует отметить, что иногда при иссле-довании якорей с уравнительными соединениями могут получиться значительные отклонения в падениях напряжения между отдельными пластинами и при исправной обмотке якоря; в этом случае, однако, наблюдается закономерное изменение падений напряжения. Сравнение же показаний произ-водится по соответствующим парам пластин с одинаково изменяющимся падением напряжения.

В качестве источника тока удобно применять батарею аккуму­ляторов, но можно также пользоваться сетью 110 и 220 в постоянного тока. Для уменьшения силы тока последовательно с якорем вклю­чают реостат, позволяющий регулировать силу тока. Обычно достаточна сила тока порядка 5—10 а. Для измерения падения напряжения следует пользоваться милливольтметром с подходя­щим пределом измерений. В случае необходимости величину па­дения напряжения можно отрегулировать изменением силы питаю­щего тока посредством реостата.

Чтобы предупредить порчу милливольтметра, следует сначала прикладывать к коллектору щупы 2; только обеспечив их надеж­ный контакт с коллектором, можно прикладывать щупы 3. Отни­мать от коллектора следует сначала щупы 3, а потом щупы 2. Если приложить к пластинам щупы 3, когда щупы 2 имеют плохой кон­такт, или же если начать шевелить щупы 2 при присоединенных к коллектору щупах 3, то при изменениях тока может возникнуть значительная э. д. с. самоиндукции, которая выведет милливольт­метр из строя.

2. Обрывы в обмотке якоря и плохой контакт в соединениях; конт­роль качества паек. Обрыв в обмотке или плохой контакт сильно сказывается на коммутации машины и, в зависимости от степени дефекта, может вызвать значительное искрение на коллекторе и подгорание коллекторных пластин. При длительной работе якоря с обрывом дуга, образующаяся в месте обрыва, может постепенно прожечь изоляцию, дать корпусное соединение и даже выжечь сталь якоря. При обрыве в петлевой обмотке возникает сильное искрение между коллекторными пластинами, к которым присоединена сек­ция, имеющая обрыв.

Рис. 6. Обрыв в секции обмотки якоря

К огда щетка перекрывает две коллекторные пластины, между которыми находится оборванная секция, то через обмотку якоря пойдет нормальный ток (рис. 6, а). Когда якорь переместится, произойдет разрыв тока в цепи якоря (рис. 6, б) и образуется силь­ная искра между щеткой и пластиной 1, отчего поверхность этой пластины, а также пластины 2, сильно подгорает. Наибольшее под­горание будут иметь эти пластины у краев, обращенных друг к другу. Точно так же подгорание будет наблюдаться у краев рабочей по­верхности всех щеток машины, так как пластины, между которыми имеется обрыв,, приходят в соприкосновение со всеми щетками.

При обрыве в простой волновой обмотке подгорает несколько пар коллекторных пластин, расположенных друг от друга на рас­стоянии шага по коллектору; число пар подгоревших пластин будет равно числу пар полюсов машины. Так, например, при обрыве в шестиполюсной машине в месте, ука­занном на рис. 7, помимо пластин а и б, подгорают попарно также пластины е, г и д, е.

Для определения места обрыва в обмотке можно пользоваться тем же способом, каким определяют витковые соединения в якоре (рис. 5). При нали­чии обрыва или плохого контакта паде­ние напряжения будет больше между пластинами, к которым присоединена дефектная секция.

Если исследуется якорь с петлевой обмоткой, то при наличии обрыва при-

бор покажет наибольшее отклонение лишь на родной паре пластин; при волновой обмотке якоря наибольшее отклонение будет иметь место и на нескольких па­рах пластин, находящихся попарно на расстоянии коллекторного шага друг от друга.

Для нахождения обрыва в волновой обмотке исследование можно вести на протяжении половины шага по коллектору, а не по всему коллектору;^; этим будет определено наличие обрывов или плохих контактов в обходах обмотки.

Рис.7 Обрыв в простой волновой шестиполюсной обмотке якоря

Чтобы не сжечь прибор, следует к якорю подводить незначитель­ное напряжение. В случае плохого контакта секций с коллектором отклонение милливольтметра между пластинами, где имеется де­фект, будет повыше-но, так как плохой контакт имеет большее сопротивление, что и вызы-вает также большее падение напряжения.

В некоторых случаях секции с плохим контактом, а равно и место плохого контакта в секции, можно определить, если ше­велить ее вблизи паек и одновременно наблюдать за отклонением прибора.

Методом падения напряжения широко пользуются для опре­деления качества паек обмоток. При хорошей пайке показания милливольтметра между всеми коллекторными пластинами прибли­зительно одинаковы. Пайки можно считать хорошими, если раз­ница сопротивлений между отдельными пластинами коллектора не превышает 10% для небольших машин и 5% для особо ответ­ственных крупных машин. Увеличенное сопротивление (или па­дение напряжения при неизменной величине тока) между некото­рыми смежными коллекторными пластинами указывает на плохую пайку; необходимо все места паек, относящиеся к этим пла­стинам, тщательно перепаять.

3. Замыкание обмотки яко­ря или коллектора на корпус.

Во время нормальной работы машины замыкание обмотки якоря на корпус не обнару­живается, если только нет за­земления у одного из проводов сети. При наличии такого за­земления (если корпус машины не изолирован от земли) за­мыкание обмотки на корпус образует замкнутую цепь. При отсутствии заземления одного из проводов сети замкнутая цепь может образоваться только при замыкании обмотки на корпус в двух местах.

Определить наличие замыкания обмотки на корпус можно мег­омметром или контрольной электрической: лампочкой, В послед­нем случае один конец от лампочки присоединяют к сети, а другой — к коллектору, вал же якоря соединяют со вторым проводником сети. Наличие соединения обмотки с корпусом определяется по загоранию лампочки. При этом способе загорание лампочки воз­можно лишь при хорошем контакте в месте соединения.

Н айти место замыкания обмотки на корпус можно также спо­собом питания обмотки якоря постоянным током от постороннего источника тока (рис. 8). Подбор всех элементов схемы такой же, как и при определении замыканий в обмотке (см. рис. 5).

Присоединение источника тока к коллектору производится: в случае петлевой обмотки — в двух диаметрально противополож­ных точках, в случае волновой — к пластинам, находящимся на расстоянии половины коллекторного шага. Один проводник от милливольтметра присоединяют к валу якоря, а концом другого поочередно касаются всех коллекторных пластин. Если исследо­ванию подвергается якорь с петлевой обмоткой, то по мере прибли­жения пластины, присоединяемой к прибору, к пластине, соеди­ненной с корпусом, показания прибора уменьшаются. При сопри­косновении конца проводника от прибора с пластиной коллектора, соединенной с корпусом, показание, в случае металлического контакта, будет равно нулю. Показание будет очень малым при не совсем хорошем контакте, а также, когда замыкание на корпус имеет не коллекторная пластина, а секция, присоединенная к этой пластине.

При соединении последующих пластин с прибором показания его меняют знак и возрастают по мере удаления присоединяемой к прибору пластины от пластины, соединенной с корпусом.

При волновой обмотке изменение показаний милливольтметра по мере перемещения присоединяемой к нему пластины происхо­дит периодически, соответственно перемещению на половину шага по коллектору; меньшие показания будут наблюдаться на пласти­нах обхода, секции которого (или же сами пластины) замкнуты на корпус. Наименьшие показания будут давать пластины, замк­нутые на корпус непосредственно или через секции обмотки.

Так как при исследовании всего якоря наибольшее возможное напряжение, действующее на прибор, может оказаться равным напряжению, подводимому к якорю, то это надо иметь в виду при выборе прибора. Уменьшения отклонения стрел­ки прибора можно достигнуть регулировкой силы тока.

При де­лении обходов обмотки на секции путем распайки необходимо каждую секцию и соединенные с ней коллекторные пластины про­верить на соединение с корпусом.

Так как якорь питается по двум параллельным ветвям, то при наличии только одного замыкания на корпус и исследовании всего коллектора мы получим в случае петлевой обмотки еще одно нулевое или минимальное показание при соединении милливольт­метра с пластиной, симметричной пластине с «корпусным» замыка­нием относительно точек питания якоря. Это объясняется тем, что указанные две точки будут иметь одинаковый потенциал (подобно диагонали уравновешенного измерительного мостика).

Аналогичное явление будет наблюдаться и при волновой об­мотке, но только здесь будет иметь место группа меньших пока­заний на пластинах обхода, симметричного обходу, имеющему соединение с корпусом.

Чтобы вторую точку с нулевым или минимальным показанием прибора не принять за второе замыкание на корпус, следует из­менять точки питания якоря. Если при этом одна из точек с ну­левым минимальным показанием не совпадает с прежней точкой, то это укажет на наличие одного лишь замыкания на корпус.

Указанный способ нахождения места замыкания на корпус можно видоизменить (рис. 9). Один провод от аккумуляторной батареи присоединяют к любой коллекторной пластине, а второй — к валу якоря; затем в случае петлевой обмотки касаются пооче­редно каждой нары смежных коллекторных пластин концами проводников от милливольтметра. Показание прибора на той паре пластин, между которыми имеется замыкание на корпус, резко меняется.

Это объясняется изменением направления тока на об­ратное в одной части секции, как показано на рис. 10, а; направле­ние тока в этой же секции при отсутствии замыкания на корпус показано на рис. 10, б.

В случае волновой обмотки поочередно касаются двух кол­лекторных пластин, находящихся точно на расстоянии шага по коллектору. Признаки наличия замыкания на корпус те же (см. рис. 10, в).

Оба способа дают удовлетворительные результаты при хорошем металлическом контакте с корпусом. При плохом контакте, например, при весьма низком сопротивлении изоляции, эти способы не дают удовлетворительных результатов, и в этом случае применяют метод «прожигания».

Рис. 10. Пояснение к нахождению места соедине­ния обмотки якоря с корпусом

Коллектор обвязывают несколькими витками голой проволоки. Нормальное напряжение через предохранитель и реостат присое­диняют к проволоке и к валу якоря. Прохождение электрического тока через плохой контакт вызывает обгорание этого места, дугу и появление дыма. По этим признакам и обнаруживают дефект.

Иногда место замыкания на корпус можно найти, если шевелить по очереди секции у подозрите-льных мест (места выхода обмотки из пазов) и одновременно измерять сопротивление изоляции мег­омметром. Шевеление секции создает изменение контакта, а сле­довательно, и изменение сопротивления. Вместо мегомметра можно пользоваться контрольной лампочкой, включая ее между коллек­тором и валом якоря. Дефект обнаруживают по миганию лампы при шевелении секции.

В сложных случаях, когда вышеуказанные способы не дают результатов, приходится путем распайки обмотки делить ее на части. Разделив обмотку на две части, проверяют мегомметром каждую часть в отдельности. Обнаружив замыкание па корпус в одной из половин, концы другой оставляют нетронутыми, а дефектную половину снова разделяют на две части. Так поступают до тех пор, пока точно не определится секция, имеющая замыкание на корпус.