Полезная информация для электромехаников / Судовые Электроэнергетические Системы для Механиков

оборудование морально устареет и возникнет необходимость в его замене раньше, чем износится изоляция.

Таким образом, экономически нецелесообразны как слишком малые, так и большие (по сравнению с нормальными) сроки службы. Стандартами предписывается поддержание в установившихся режимах работы оборудования следующих предельных значений температур.

Угенераторов с изоляцией класса В в зависимости от применяемого метода измерений температуры, системы охлаждения (косвенная или непосредственная), давления водорода и других факторов температура для обмоток ротора равна 100 - 130° С, д\я обмоток статора 95 - 105° С, для активной стали 105° С. Ограничение максимальных температур обмоток машин объясняется возможностью появления местных перегревов, а также условиями работы пропиточного компаунда, температура размягчения которого лежит в пределах 105 - 110° С.

Утрансформаторов и автотрансформаторов нормы установлены с таким расчетом, чтобы средняя предельная температура обмоток, в наиболее жаркое время года, не поднималась выше 105 - 110°С. В соответствии с этим допустимое превышение температуры отдельных частей трансформатора сверх температуры охлаждающей среды ограничено следующими пределами: обмотки 65° С; поверхности магнитопровода и конструктивных элементов 75° С; масла в верхних слоях 60° С, если масло полностью защищено от соприкосновения с окружающим воздухом (трансформаторы с азотной защитой, герметизированные и т. д.); в остальных случаях

55° С.

Температуры масла указаны для трансформаторов с естественным масляным и принудительным воздушным (дутьевым) охлаждением. В случае принудительной циркуляции масла температура в верхних слоях его устанавливается заводами - изготовителями. Допустимое превышение температуры обмоток сухих трансформаторов определяется классом нагревостойкости изоляции: дл\я класса А 60° С; класса Е 75° С; класса В 80° С; класса F 100° С; класса Н 125°С.

1 - 2 ИЗНОС ИЗОЛЯЦИИ.

С вопросом нагревостойкости электроизоляционных матералов связан вопрос старения изоляции, т. е. изменения ее структуры, развития местных дефектов, понижения электрической и механической прочности. Старение изоляции наиболее интенсивно идет под действием высоких температур. Аналитически зависимость среднего срока службы изоляции от температуры выражается зависимостью:

N = А е-а J. где N - срок службы, лет; А - некоторая постоянная, равная сроку службы изоляции при температуре 0°С; а - коэффициент, равный 0,0865; J - температура, при которой работает изоляция, °С.

Нормальному суточному износу изоляции трансформатора соответствует температура наиболее нагретой точки обмотки 98°С в течение 24 ч. При повышении температуры обмотки сверх указанной только на 6°С срок возможного использования изоляции сокращается почти вдвое.

Нормы нагрева токоведущих частей аппаратов (выключателей, разъединителей, отделителей, токоограничнвающих реакторов, проходных изоляторов, трансформаторов тока и пр.) приведены в табл. 1. За расчетную температуру окружающего воздуха принята температура +35° С.

Температура элементов аппарата при длительной нагрузке складывается из температуры окружающей среды и превышения температуры t , т. е. q = q 0 + t Таблица

1.Допустимые температуры нагрева токоведущих частей аппаратов, С

повреждений, величина его сопротивления находится в допустимых пределах данного класса точности, а контакт ползунка с токопроводящим слоем постоянен и надежен.

Проверка конденсаторов всех типов.

Кэлектрическим неисправностям относятся: пробой конденсаторов; короткое замыкание пластин; изменение номинальной емкости сверх допуска из-за старения диэлектрика, попадания на него влаги, перегрева, деформации; повышение тока утечки из-за ухудшения изоляции. Полная или частичная потеря емкости электролитических конденсаторов происходит в результате высыхания электролита.

Простейший способ проверки исправности конденсатора - внешний осмотр, при котором обнаруживаются механические повреждения. Если при внешнем осмотре дефекты не обнаружены, проводят электрическую проверку. Она включает: проверку на короткое замыкание, на пробой, на целость выводов, проверку тока утечки (сопротивление изоляции), измерение емкости. При отсутствии специального прибора емкость можно проверить другими способами, зависящими от емкости конденсаторов.

Конденсаторы большой емкости (1 мкФ и выше) проверяют пробником (омметром), подключая его к выводам конденсатора. Если конденсатор исправен, то стрелка прибора медленно возвращается в исходное положение. Если же утечка велика, то стрелка прибора не вернется в исходное положение.

Конденсаторы средней емкости (от 500 пФ до 1 мкФ) проверяют с помощью последовательно подключенных к выводам конденсатора телефонов и источника тока. При исправном конденсаторе в момент замыкания цепи в телефонах прослушивается щелчок.

Конденсаторы малой емкости (до 500 пФ) проверяют в цепи тока высокой частоты. Конденсатор включают между антенной и приемником. Если громкость приема не уменьшится, значит, обрывов выводов нет.

Проверка катушек индуктивности.

Проверка исправности катушек индуктивности начинается с внешнего осмотра,

входе которого убеждаются в исправности каркаса, экрана, выводов; в правильности и надежности соединений всех деталей катушки между собой; в отсутствии видимых обрывов проводов, замыканий, повреждения изоляции и покрытий. Особое внимание следует обращать на места обугливания изоляции, каркаса, почернение или оплавление заливки.

Электрическая проверка катушек индуктивности включает проверку на обрыв, обнаружение короткозамкнутых витков и определение состояния изоляции обмотки. Проверка на обрыв выполняется пробником. Увеличение сопротивления означает обрыв или плохой контакт одной или нескольких жил. Уменьшение сопротивления означает наличие межвиткового замыкания. При коротком замыкании выводов сопротивление равно нулю.

Для более точного представления о неисправности катушки необходимо измерить индуктивность. В заключение рекомендуется проверить работоспособность катушки в таком же заведомо исправном аппарате, для которого она предназначена.

Проверка силовых трансформаторов, трансформаторов и дросселей низкой частоты.

По конструкции и технологии изготовления силовые трансформаторы, трансформаторы и дроссели НЧ имеют много общего. Те и другие состоят из обмоток, выполненных изолированным проводом, и сердечника. Неисправности трансформаторов и дросселей НЧ делятся на механические и электрические.

Кмеханическим неисправностям относятся: поломка экрана, сердечника, выводов, каркаса и крепежной арматуры, к э*\ектрическим - обрывы обмоток; замыкания между витками обмоток; короткое замыкание обмотки на корпус, сердечник, экран или арматуру; пробой между обмотками, на корпус или между витками одной обмотки; уменьшение сопротивления изоляции; местные перегревы.

Проверку исправности трансформаторов и дросселей НЧ начинают с внешнего осмотра. В ходе его выявляют и устраняют все видимые механические дефекты. Проверка на короткое замыкание между обмотками, между обмотками и корпусом производится омметром. Прибор включают между выводами разных обмоток, а также между одним из выводов и корпусом. Так же проверяется и сопротивление изоляции, которое должно быть не менее 100 МОм для герметизированных трансформаторов и не менее десятков МОм для негерметизированных. Самая сложная проверка на межвитковые замыкания.

Известно несколько способов проверки трансформаторов:

1.Измерение омического сопротивления обмотки и сравнение результатов с паспортными данными. (Способ простой, но не точный, особенно при малой величине омического сопротивления обмоток и малом числе короткозамкнутых витков.)

2.Проверка катушки с помощью специального прибора — анализатора короткозамкнутых витков.

3.Проверка коэффициентов трансформации на холостом ходу. Коэффициент трансформации определяется как отношение напряжений, показываемых двумя вольтметрами. При наличии межвитковых замыканий коэффициент трансформации будет меньше нормы.

4.Измерение индуктивности обмотки.

5.Измерение потребляемой мощности на холостом ходу. У силовых трансформаторов одним из признаков короткозамкнутых витков является чрезмерный нагрев обмотки.

Простейшая проверка исправности полупроводниковых диодов.

Простейшая проверка исправности полупроводниковых диодов заключается в измерении их прямого Rnp и обратного Ro6p сопротивлений. Чем больше соотношение Ro6p/Rnp, тем выше качество диода. Для измерения диод подключается к тестеру (омметру) или к ампервольтомметру. При этом выходное напряжение измерительного прибора не должно превышать максимально допустимого для данного полупроводникового прибора.

Простая проверка транзисторов.

При ремонте бытовой радиоаппаратуры возникает необходимость проверить исправность полупроводниковых триодов (транзисторов) без выпайки их из схемы. Один из способов такой проверки — измерение омметром сопротивления между выводами эмиттера и коллектора при соединении базы с коллектором и при соединении базы с эмиттером. При этом источник коллекторного питания отключается от схемы. При исправном транзисторе в первом случае омметр покажет малое сопротивление, во втором - порядка нескольких сотен тысяч или десятков тысяч ом.

Проверка транзисторов, не включенных в схему, на отсутствие коротких замыканий производится измерением сопротивления между их электродами. Для этого омметр подключают поочередно к базе и эмиттеру, к базе и коллектору, к эмиттеру и коллектору, меняя полярность подключения омметра. Поскольку транзистор состоит из двух переходов, причем каждый из них представляет собой полупроводниковый диод, проверить транзистор можно так же, как проверяют диод.

Для проверки исправности транзисторов омметр подключают к соответствующим выводам транзистора. У исправного транзистора прямые сопротивления переходов составляют 30 - 50 Ом, а обратные 0,5 - 2 МОм. При значительных отклонениях этих величин транзистор можно считать неисправным. Для более тщательной проверки транзисторов используются специальные приборы.

Дополнительную информацию смотрите в соответствующих разделах. Проверка схем вторичной коммутации под напряжением.

Рассмотрим проверку под напряжением схем оперативных цепей (управления, защиты, автоматики, сигнализации, блокировки).

Проверка схемы под напряжением проводится при отключенной силовой цепи после проверки правильности монтажа электрических цепей, настройки аппаратуры и испытания изоляции. Предварительно должны быть также проверены все контактные соединения на клеммниках и аппаратах (отверткой), а также полярность подаваемого напряжения.

При первой подаче оперативного напряжения следует убедиться, что в схеме нет короткого замыкания. Для этого устанавливается только один предохранитель, а вместо второго включается контрольная лампа. При отсутствии короткого замыкания лампа не горит или горит неполным накалом. Эта лампа должна иметь возможно меньшее внутреннее сопротивление (мощность лампы порядка 150 - 200 Вт).

При подаче напряжения через лампу с большим внутренним сопротивлением на катушку реле с относительно небольшим сопротивлением накал лампы мало отличается от полного. После подачи оперативного напряжения проверяется четкость срабатывания, последовательность работы отдельных контактов, реле и других элементов и всей схемы в целом во всех режимах работы, предусмотренных схемой.

Работа схем защиты, сигнализации, автоматики проверяется имитацией аварийных и ненормальных режимов работы оборудования путем замыкания от руки контактов реле защиты, технологических датчиков и т. д.

При проверке схемы под напряжением возможны случаи отказа в работе отдельных элементов и узлов схемы. Хотя повреждения и нарушения в схемах чрезвычайно многообразны, они могут быть отнесены к следующим основным видам:

а) обрыв цепи; б) короткое замыкание;

в) замыкание на землю; г) наличие обходной цепи;

д) несоответствие требованиям схемы параметров или неисправность отдельных аппаратов, входящих в схему.

Все эти дефекты обнаруживаются далеко не сразу и могут иметь самые различные внешние проявления в зависимости от особенностей схемы. Только тщательный анализ схемы, продуманные проверки и опробования дают возможность быстро и эффективно выявить и устранить неисправность. Поскольку каждая неисправность в схеме требует специального анализа, методика определения неисправного элемента не может быть изложена в виде общего руководства, пригодного для всех возможных случаев.

На рисунке приведена принципиальная схема управления масляным выключателем с пружинным приводом.

Рис 1.

Вкачестве примера рассмотрим простейший случай неисправности — нарушение цепи на блок-контактах выключателя Q. Внешний признак повреждения — не горит лампа HLG. Для выявления неисправного элемента следует:

а) проверить целость предохранителей;

б) проверить напряжение на лампе HLG (если на лампе с добавочным сопротивлением напряжения нет, то можно предположить обрыв в цепи включения);

в) проверить целость нити сигнальной лампы.

г) проверить наличие цепи на контактах Q и SQM поочередным подключением вольтметра параллельно контактам Q и SQM. При подключении вольтметра параллельно контактам SQM показания вольтметра равны нулю и, следовательно, контакты SQM замкнуты.

Показания вольтметра, подключенного параллельно контактам Q, свидетельствуют о разрыве цепи на этих контактах. При проверке оперативных цепей следует, как правило, пользоваться высокоомным вольтметром, так как использование низкоомных приборов может привести к ложному срабатыванию аппаратов схемы.

Так, в рассматриваемой схеме (при исправности цепи включения) подключение вместо вольтметра контрольной лампы параллельно сигнальной лампе HLG с добавочным сопротивлением может вызвать срабатывание катушки включения YAC, которая оказывается включенной последовательно с контрольной лампой, и, следовательно, самопроизвольное включение выключателя. Лампы накаливания можно применять только при проверке целости предохранителей и определении короткого замыкания в схеме.

Втаких случаях, например при замыкании на землю (пунктир), нажатие кнопки включения приводит к перегоранию предохранителей, так что определение повреждения описанным выше способом с помощью вольтметра не представляется возможным (сопротивление последовательно включенной катушки незначительно по сравнению с внутренним сопротивлением вольтметра). Для определения повреждения

всхеме необходимо параллельно кнопке включения включить лампу накаливания, которая будет гореть в этом случае полным накалом.

Двигатель не пускается или скорость его вращения ненормальная. Причинами указанной неисправности могут быть механические и электрические неполадки.

К электрическим неполадкам относятся: внутренние обрывы в обмотке статора или ротора, обрыв в питающей сети, нарушения нормальных соединений в пусковой аппаратуре.

При обрыве обмотки статора в нем не будет создаваться вращающееся магнитное поле, а при обрыве в двух фазах ротора в обмотке последнего не будет тока, взаимодействующего с вращающимся полем статора, и двигатель не сможет работать. Если обрыв обмотки произошел во время работы двигателя, он может продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но скорость вращения сильно понизится, а сила тока настолько увеличится, что при отсутствии максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора.

Вслучае соединения обмоток двигателя в треугольник и обрыва одной из его фаз двигатель начнет вращаться, так как его обмотки окажутся соединенными в открытый треугольник, при котором образуется вращающееся магнитное поле, сила тока в фазах будет неравномерной, а скорость вращения — ниже номинальной. При этой неисправности ток в одной из фаз в случае номинальной нагрузки двигателя будет в 1,73 раза больше, чем в двух других. Когда у двигателя выведены все шесть концов его обмоток, обрыв в фазах определяют мегомметром. Обмотку разъединяют и измеряют сопротивление каждой фазы. Скорость вращения двигателя при полной нагрузке ниже номинальной может быть из-за пониженного напряжения сети, плохих контактов в обмотке ротора, а также из-за большого сопротивления в цепи ротора у двигателя с фазным ротором.

При большом сопротивлении в цепи ротора возрастает скольжение двигателя и уменьшается скорость его вращения. Сопротивление в цепи ротора увеличивают плохие контакты в щеточном устройстве ротора, пусковом реостате, соединениях обмотки с контактными кольцами, пайках лобовых частей обмотки, а также недостаточное сечение кабелей и проводов между контактными кольцами и пусковым реостатом. Плохие контакты в обмотке ротора можно выявить, если в статор двигателя подать напряжение, равное 20—25% номинального. Заторможенный ротор медленно поворачивают вручную и проверяют силу тока во всех трех фазах статора.

Если ротор исправен, то при всех его положениях сила тока в статоре одинакова, а при обрыве или плохом контакте будет изменяться в зависимости от положения ротора. Плохие контакты в пайках лобовых частей обмотки фазного ротора определяют методом падения напряжения. Метод основан на увеличении падения напряжения в местах недоброкачественной пайки. При этом замеряют величины падения напряжения во всех местах соединений, после чего результаты измерений сравнивают.

Пайки считаются удовлетворительными, если падение напряжения в них превышает падение напряжения в пайках с минимальными показателями не более чем на 10%. У роторов с глубокими пазами может также происходить разрыв стержней изза механических перенапряжений материала. Разрыв стержней в пазовой части короткозамкнутого ротора определяют следующим образом. Ротор выдвигают из статора и в зазор между ними забивают несколько деревянных клиньев, чтобы ротор не мог повернуться.

К статору подводят пониженное напряжение не более 0,25 UHOM. На каждый паз выступающей части ротора поочередно накладывают стальную пластину, которая должна перекрывать два зубца ротора. Если стержни целые, пластина будет притягиваться к ротору и дребезжать. При наличии разрыва притяжение и дребезжание пластины исчезают.

Двигатель разворачивается при разомкнутой цепи фазного ротора. Причина неисправности - короткое замыкание в обмотке ротора. При

включении двигатель медленно вращается, а его обмотки сильно нагреваются, так как в замкнутых накоротко витках вращающимся полем статора наводится ток большой величины. Короткие замыкания возникают между хомутиками лобовых частей, а также между стержнями при пробое или ослаблении изоляции в обмотке ротора. Это повреждение определяют тщательным внешним осмотром и измерением сопротивления изоляции обмотки ротора.

Если при осмотре не удается обнаружить повреждение, то его определяют по неравномерному нагреву обмотки ротора на ощупь, для чего ротор затормаживают, а к статору подводят пониженное напряжение. Равномерный нагрев всего двигателя выше допустимой нормы может получиться в результате длительной перегрузки и ухудшения условий охлаждения. Повышенный нагрев вызывает преждевременный износ изоляции обмоток.

Местный нагрев обмотки статора, который обычно сопровождается сильным гудением, уменьшением скорости вращения двигателя и неравномерными токами в его фазах, а также запахом перегретой изоляции.

Эта неисправность может возникнуть в результате неправильного соединения между собой катушек в одной из фаз, замыкания обмотки на корпус в двух местах, замыкания между двумя фазами, короткого замыкания между витками в одной из фаз обмотки статора. При замыканиях в обмотках двигателя вращающимся магнитным полем в короткозамкнутом контуре будет наводиться э. д. с, которая создаст ток большой величины, зависящий от сопротивления замкнутого контура. Поврежденная обмотка может быть найдена по величине измеренного сопротивления, при этом поврежденная фаза будет иметь меньшее сопротивление, чем исправные. Сопротивление измеряют мостом или методом амперметра — вольтметра.

Поврежденную фазу можно также определить методом измерения тока в фазах, если к двигателю подвести пониженное напряжение. При соединении обмоток в звезду ток в поврежденной фазе будет больше, чем в других. Если обмотки соединены в треугольник, линейный ток в двух проводах, к которым присоединена поврежденная фаза, будет больше, чем в третьем проводе.

При определении указанного повреждения у двигателя с короткозамкнутым ротором последний может быть заторможенным или вращаться, а у двигателей с фазным ротором обмотка ротора может быть разомкнута.

Поврежденные катушки определяют по падению напряжения на их концах: на поврежденных катушках падение напряжения будет меньше, чем на исправных. Местный нагрев активной стали статора происходит из-за выгорания и оплавления стали при коротких замыканиях в обмотке статора, а также при замыкании листов стали вследствие задевания ротора о статор во время работы двигателя или вследствие разрушения изоляции между отдельными листами стали. Признаками задевания ротора о статор являются дым, искры и запах гари; активная сталь в местах задевания приобретает вид полированной поверхности; появляется гудение, сопровождающееся вибрацией двигателя. Причиной задевания служит нарушение нормального зазора между ротором и статором в результате износа подшипников, неправильной их установки, большого изгиб вала, деформации стали статора или ротора, одностороннего притяжения ротора к статору из-за витковых замыканий в обмотке статора, сильной вибрации ротора, который определяют щупом. Ненормальный шум в двигателе. Нормально работающий двигатель издает равномерное гудение, которое характерно для всех машин переменного тока. Возрастание гудения и появление в двигателе ненормальных шумов могут явиться следствием ослабления запрессовки активной стали, пакеты которой будут периодически сжиматься и ослабляться под воздействием магнитного потока. Для устранения дефекта необходимо перепрессовать пакеты стали. Сильное гудение и шумы в машине могут быть также результатом неравномерности зазора между ротором и статором.

Повреждения изоляции обмоток могут произойти от длительного перегрева двигателя, увлажнения и загрязнения обмоток, попадания на них металлической пыли, стружек, а также в результате естественного старения изоляции. Повреждения изоляции могут вызвать замыкания между фазами и витками отдельных катушек обмоток, а также замыкание обмоток на корпус двигателя. Увлажнение обмоток происходит в случае длительных перерывов в работе двигателя, при непосредственном попадании в него воды или пара в результате хранения двигателя в сыром неотапливаемом помещении и т. д.

Металлическая пыль, попавшая внутрь машины, создает токопроводящие мостики, которые постепенно могут вызвать замыкания между фазами обмоток и на корпус. Необходимо строго соблюдать сроки осмотров и планово-предупредительных ремонтов двигателей. Сопротивление изоляции обмоток двигателя напряжением до 1000 в не нормируется, изоляция считается удовлетворительной при сопротивлении 1000 ом на 1 в номинального напряжения, но не менее 0,7 МOм при рабочей температуре обмоток.

Замыкание обмотки на корпус двигателя обнаруживают мегомметром, а место замыкания -способом "прожигания" обмотки или методом питания ее постоянным током. Способ "прожигания" заключается в том, что один конец поврежденной фазы обмотки присоединяют к сети, а другой - к корпусу. При прохождении тока в месте замыкания обмотки на корпус образуется "прожог", появляются дым и запах горелой изоляции. Двигатель не идет в ход в результате перегорания предохранителей в обмотке якоря, обрыва обмотки сопротивления в пусковом реостате или нарушения контакта в подводящих проводах.