5. Стендовые испытания

Сопротивление изоляции обмоток в практически холодном состоянии

Определение коэффициента трансформации

Опыт холостого хода не менее 30 мин.

Опыт короткого замыкания = 0,263*

Статор

Ротор

U

I

P

I% от Iн

Начальник ОТК ___________________________

Содержание отчета. В отчете необходимо провести: цель работы, основные схемы и данные по выявлению неисправностей электродвигателей, представленных для дефектации, эскизы недостающих и требующих изготовления деталей, заполненную технологическую карту ремонта, развернутую схему обмотки статора для двигателя, у которого требуется заменить обмотку, заключение о результатах дефектации электродвигателей.

Контрольные вопросы.

1. С какой целью проводится дефектация электродвигателя перед ремонтом?

2. В какой последовательности и как проводится дефектация электродвигателя до разборки?

3. К каким последствиям приводят снижение сопротивления изоляции обмотки статора и каким оно должно быть у двигателей с U<500 в?

4. Как выявить витковое замыкание в обмотке статора при работающем электродвигателе?

5. В какой последовательности и как проводится дефектация электродвигателя после разборки?

6. Какие основные неисправности имеет обмотка статора и как их определить?

7. При включении электродвигателя с короткозамкнутым ротором в сеть наблюдается повышенный нагрев активной стали статора в режиме холостого хода. Какая неисправность электродвигателя?

8. При работе электродвигателя обмотка статора сильно нагревается. Величина тока по фазам неодинакова. Электродвигатель сильно гудит и развивает пониженный крутящий момент. Какие могут быть неисправности в двигателе?

9. Электродвигатель плохо идет в ход и сильно гудит. Величина тока во всех фазах различна и при холостом ходе двигателя пре­вышает номинальную величину. Какая неисправность в электродвига­теле?

10. Двигатель с короткозамкнутым ротором не достигает нормальной скорости вращения, а «застревает» и начинает устойчиво работать при низкой скорости вращения, которая в несколько раз меньше номинальной. Какая неисправность в электродвигателе?

11. При работе электродвигателя наблюдаются колебания тока статора по фазам. Какая неисправность электродвигателя?

12. Какое назначение дефектовочной ведомости?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Испытание асинхронного электродвигателя с фазным ротором после ремонта.

Цель работы: освоить методику испытаний электродвигателя с фазным ротором после ремонта.

Программа работы:

1. Осмотреть электродвигатель, проверить затяжку крепежных болтов, вращение ротора, записать паспортные данные.

2. Измерить сопротивление изоляции обмоток статора относительно корпуса и относительно друг друга и сопротивление изоляции обмотки ротора относительно корпуса.

3. Определить парные выводы фазы и выполнить маркировку выводных концов на постоянном и переменном токе.

4. Измерить сопротивление обмоток статора и ротора постоян­ному току.

5. Проверить коэффициент трансформаций асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

6. Провести опыт холостого хода /х.х./.

7. Провести испытание межвитковой изоляций.

8. Провести опыт короткого замыкания./ к.з. /.

9. Провести испытание электрической прочности изоляций.

Содержание работа и порядок ее выполнения.

1. При внешнем осмотре электродвигателя проверяют затяжку крепежных болтов и вращение ротора. При вращении ротора вручную не должно быть его заедании и люфта подшипниках. Записываются паспортные данные электродвигателя.

2. Измерение сопротивления изоляция обмоток электродвигателя осуществляется по пункту 2.2. Общих указаний.

Данные измерений записать в таблицу 5.1.

Таблица 5.1. Сопротивление изоляции обмоток электродвигателя

Статор							Ротор
С1- корпус	С2 – корпус	С3 – корпус	С1С2	С2С3	С1С3	Обмотки в сборе – корпус

3. ГОСТом 183-66 предусмотрены обозначения выводов обмотки электрических машин трехфазного переменного тока / табл.5.2./.

Таблица 5.2. Обозначение выводов обмоток электрических трехфазного переменного тока

Схема соединений	Число выводов	Название	Обозначение
			начала	конца
Обмотка статора: открытая схема /нулевая точка доступна/. Соединение в звезду	6	Первая фаза Вторая фаза Третья фаза	С1 С2 С3	С4 С5 С6
	3 или 4	Первая фаза Вторая фаза Третья фаза Нулевая точка		С1 С2 С3 0
	3	Первый зажим Второй зажим Третий зажим		С1 С2 С3
Обмотка ротора	Число выводов на контактных кольцах	Название	обозначение
	3	Первая фаза Вторая фаза Третья фаза			Р1 Р2 Р3
	4	Первая фаза Вторая фаза Третья фаза Нулевая точка			Р1 Р2 Р3 0

Обычно выводы всех фаз обмотки статора присоединяют к зажимам, как указано на рис.5.1.»а». В некоторых машинах обмотки статора наглухо соединены в звезду и на доску зажимов выведены только четыре вывода: фазы С1,С2,СЗ и нулевая точка 0.

Если маркировки выводов обмоток статора нет, то предварительно находят парные выводи фазы с помощью контрольной лампы/ один из выводов фаза принимается за начало обмотки и присоединяется к плюсу источника постоянного тока напряжением 6 В; один из выво­дов контрольной лампы присоединяется к минусу источника, а вто­рам выводом лампы отыскивается конец обмотки фазы / или мегомметра / присоединяют зажим «Линия» мегомметра к предполагаемому началу фазы обмотки статора и проводом, присоединенным к зажиму «Земля» мегомметра отыскивается конец обмотки фазы. При этом мегомметр покажет ноль /. На каждый вывод фазы надевают после этого бирку с маркировкой / С1,С2 … /.

Маркировка выводных концов проводится на постоянном или пере­чном токе. При постоянном токе наиболее распространены два варианта / рис.5.2. /.

Рис 5.1. схемы соединения обмоток статора с выводными зажимами /а/, включением в звезду /б/ и в треугольник /в/

Рис.5.2. Схемы проверки маркировки выводов статора с помощью источника постоянного тока; а) – первый вариант, б/ и в/ - второй вариант; Н и К – соответственно начала и концы обмоток 1,2,3.

Маркировку выводов проводят о помощью аккумулятора / U = 4-6 В/ милливольтметра /М 104/.

При первом варианте а) примем С1,С2,СЗ за начала фаз 1,2,3, а С4, С5,С6 – за концы этих фаз. Если начало C1 фазы 1 присоединить к «плюсу» батареи аккумуляторов, а конец С4 к «минусу» /рис.5.2а/, то в момент включения тока в обмотках других фаз / 2 и 3 / бу­дет индуктироваться ЭДС с полярностью «минус» на началах С2 и С2 и «плюс» на концах С5,С6. Милливольтметр присоединяет к фазе , а потом к фазе 3. Если стрелка прибора в обоих случаях отклонилась вправо, то значит все концы обмоток промаркированы правильно.

При втором варианте б/ и в/ две фазы соединяют последовательно / попарно / между собой, и импульсом включают на батарею. К третьей фазе присоединяют милливольтметр. Если первые две фазы соединены одноименными зажимами /рис.5.2.»б» /, милливольтметр ничего не покажет. При соединении фаз разноименными зажимами / рис.5.2.»в» / в момент включения батарей стрелка милливольтметра отклонятся вправо.

При переменном токе и выведенных шести концах фаз наиболее распространен индукционный метод маркировки выводов /рас.5.3./.

Рис.5.3. Схема индукционного метода проверки маркировки выводов статора с помощью источника переменного тока: Н и К – соответственно начала и конца обмоток 1, 2,3 ; TV – трансформатор регулировочный.

Две произвольные фазы соединяют последовательно и включают на пониженное напряжение сети переменного тока. ВНИМАНИЕ!

1. Напряжение переменного тока, подаваемое на обмотки, должно быть равно 1/5 -1/6 номинального, во избежание перегрева обмоток.

2. При измерении обмотка ротора фазного электродвигателя должна быть разомкнута.

3. Пределы измерений вольтметров pV₁ и pV₂ – 50 + 75 В.

К третьей, свободной фазе подключают вольтметр переменного тока или лампу. Если первые две фазы соединены одноименными выводами / рис.5.3. «а» /, то вольтметр / лампа/ не покажет напряжения на третьей фазе. При соединении двух фаз разноименны­ми выводами / рис.5.3.»б» / вольтметр / лампа/ показывает напряжение. Аналогично определению взаимного соответствия выво­дов первых двух фаз маркируют выводы третьей фазы.

4. Измерение сопротивления обмоток постоянному току произво­дится с целью проверки отсутствия разрывов в обмотке, например, из-за нарушения целостности мест соединений в результате нека­чественной пайки. При сравнении сопротивлений отдельных фаз можно определить:

а) соответствие числа витков и сечения провода номинальным данным. В этом случае сопротивление фаз одинаково и соответствует каталожным данным;

б) наличие большого числа замкнутых витков в отдельных ка­тушках. Сопротивление по фазам в этом случае будет разное.

Измерение сопротивления обмоток постоянному току производится методом амперметра – вольтметра / рис.5.4./ или с помощью моста постоянного тока УМВ, Р353 и других с классом точности не ниже 0,5. Измеренные сопротивления не должны отличаться друг от друга более, чем на 5%.

Рис. 5.4. Схемы измерений сопротивления обмоток статора и фазного ротора /Р1, Р2, Р3/ постоянному току методом амперметра – вольтметра.

При измерении сопротивления обмоток, соединенных в «глухую звезду» /внутри машины/, если расхождения измеренных сопротивлений не превосходит 2%, сопротивление фазы определяется по формуле:

/5.1./

где – сопротивление одной фазы;

– среднее значение сопротивления, измеренных на зажимах С1-С2, С2-С3, С1-С3;

При измерении сопротивлений обмоток, соединенных в «глухой» треугольник /внутри машины/, если расхождение измеренных сопротивлений не превосходит 1,5 %, сопротивление фазы определяется по формуле:

/5.2./

При контрольных испытаниях достаточно сделать по одному замеру для каждой цепи. Пределы измерений приборов: вольтметра – 5 В, амперметра – 2,5 А.

Результаты измерений заносятся в таблицу 5.3.

Таблица 5.3. Сопротивление обмоток электродвигателя постоянному току.

Статор					Ротор
Измерение на зажимах	U	I		Измерение на зажимах		U	I
	В	А	Ом			В	А	Ом	Ом
С1-С4				Р1-Р2
С2-С5				Р2-Р3
С3-С6				Р1-Р3

5. Определение коэффициента трансформации асинхронного двигателя с фазным ротором позволяет проверить правильность выполнения обмоток ротора и статора, отсутствие в них замыкания между витками. К статору /рис. 5.5. /двигателя / при номинальном напряжении до 660 В/ подводится номинальное напряжение /фазы ротора разомкнуты/ и вольтметром измеряется линейное напряжение между фазами ротора при четырех его положениях относительно статора и на выводах обмотки статора. Поворачивание ротора осуществляется вручную по часовой стрелке. Для всех трех фаз ротора напряжение должно соответствовать паспортным данным двигателя, если обмотка ротора исправна. Токи в фазах статора не должны отличаться друг от друга более, чем на 5%. Параметры статора: U = 380/220 В (/∆), I= 14,7/25,4 А/.

Пониженное напряжение в одной из фаз показывает на межвитковое замыкание в обмотке ротора или статора. На это же указывает увеличенный ток в одной из фаз статора.

Для проверки статорной обмотки на витковое замыкание опыт повторяют таким образом, что питание подводится к роторной обмотке, и на разомкнутой статорной измеряют напряжение / параметры ротора: U = 216 В, / /, I = 15,7 А/.

Коэффициент трансформации определяется по формуле:

где U_ст и U_р – фазовые напряжения обмоток статора и ротора, определенные по средним арифметическим значениям измеренных линейных напряжений.

Результаты измерений заносятся в таблицу 5.4.

Таблица 5.4. Коэффициент трансформации асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

Поло-жение ротора

Питание со стороны статора

Питание со стороны ротора

IА

IВ

IС

U С1С2

U С2С3

U С1С3

U Р1Р2

U Р2Р3

U Р1Р3

Кт по фа-зам

I Р1

I Р2

I Р3

U Р1Р2

U Р2Р3

U Р1Р3

U С3С4

U С4С5

U С5С6

Кт по фазам

А

А

А

В

В

В

В

В

В

А

А

А

В

В

В

В

В

В

1

2

3

4

Рис 5.5. Схемы измерений коэффициента трансформации асинхронного двигателя с фазным ротором: а) питание со стороны статора; б) питание со стороны ротора; TV – регулятор напряжения.

Ниже приводятся возможные дефекты статора и ротора, которые можно определить в опыте на трансформацию:

4. Если обмотка ротора исправна, то при подведении номинального напряжения к статору / при разомкнутой обмотке ротора / ротop не должен вращаться.

Вращение ротора двигателя могут вызывать следующие причины:

а) плохое качество изоляции листов стали и появление вихревых токов или витковое замыкание в обмотке ротора. Вращающий момент при этом незначителен и ротор можно легко затормозить.

Б) замыкание между фазами ротора. В этом случае ротор вращается с половинной частотой вращения, а в обмотке статора протекает ток, превышающий номинальный.

В) большое количество замкнутых витков фазы.

Для выявления неисправной роторной или статорной обмотки нужно измерить напряжение на разомкнутых фазах ротора, медленно его поворачивая по часовой стрелке. Если напряжение на фазах ротора не равны между собой и меняются в зависимости от положения ротора по отношению статору, то это указывает на замыкание в статорной обмотке. При замыкании в роторной обмотке, если статорная исправна, напряжение на разомкнутых фазах ротора будет не одинаковым и не будет изменяться от положения ротора при его поворачивании по часовой стрелке.

Эти же повреждения могут быть определены при измерении токов в цепи статора. При витковом замыкании и неодинаковом соединении катушечных групп в обмотке статора токи по фазам неодинаковы и не зависят от положения ротора. При замыкании витков в роторе значения токов по фазам меняются в зависимости от положения ротора.

6. Опыт холостого хода /х.х./ проводится при номинальном на­пряжении.

Из опыта определяют ток х.х. и потери мощности х.х. /рис.5.6. /. Перед опытом проверяют наличие смазки в подшипниках, закорачивается обмотка ротора. Для прогрева подшипников и приработки щеток необходимо дать возможность двигателю проработать на холостом ходу некоторое время. Для двигателей мощностью до 10 кВт это время составляет 15 мин, для мощности более 10 кВт-30 мин. При этом проверяется нагрев подшипников, работа смазывающего кольца в подшипниках качения. Проверяется осевое смещение ротора и определяется осевой разбег при вращающемся вале. Ротор работающего двигателя должен смещаться в обе стороны при­мерно одинаково. Осевой разбег вала / от одного крайнего положе­ния до другого / для машины с подшипниками скольжения не должен превышать 1,5 3,0 мм /при мощности двигателя до 5 кВт/ и 4,0 0,6 мм / при мощности до 30 кВт/. При роликовых подшипниках осевое смещение вала допускается не более 0,5 мм.

Измеряются подводимые линейные напряжения : / они должны быть равны номинальным/, ток статора в каждой фазе, потребляемая мощ­ность и частота вращения ротора двигателя / тахометром при свободном доступе к концу вала/. Соответствие измеренной частоты вращения – паспортной, указывает на правильное выполнение обмотки по числу катушечных групп. Результаты измерений заносятся в таблицу 5.5.

Рис. 5.6. Схемы опыта холостого хода. ТV – регулятор напряжения.

Таблица 5.5. Опыт холостого хода.

Данные опыта

Данные расчета

UА

UВ

UС

IА

IВ

IС

PА

PВ

PС

n

Uхх

Iхх

Pхх

Sхх

В

В

В

А

А

А

Вт

Вт

Вт

мин^-1

В

А

Вт

%

Напряжение, ток и мощность холостого хода определяются по формулам:

, Вт /5.6./

По результатам опыта холостого хода электродвигателя можно сделать некоторые выводы по дефектам в электродвигателе. Ток х.х. для двигателя мощностью 1100 кВт должен быть в пределах 80-40% номинального и приблизительно равен во всех фазах /отклонение не более ± 5% /. Повышенный ток х.х. указывает на:

1. увеличенный сверх номинального воздушный зазор;

2. малое число витков в обмотке или повышенное напряжение;

3. аксиальное смещение ротора.

Различные значения тока х.х. в фазах является следствием неправильного выполнения обмоток фаз, неправильного их включе­ния или эксцентриситета ротора.

Повышенные потери х.х. указывают на межвитковое замыкание, заусенцы или повреждение сердечников, завышенное напряжение, повышенное трение в подшипниках.

Скольжение при х.х. должно быть не более 12 %. .

7. Изоляцию между вятками проверяют путем повышения напряже­ния на

зажимах машин при х.х. на 30 % сверх номинального в тече­ние 5 мин.

ВНИМАНИЕ!

Для асинхронных двигателей с фазным ротором это испытание проводят при разомкнутом роторе .

Результаты измерений заносятся в таблицу 5.6.

Таблица 5.6. Проверка межвитковой изоляции

					Заключение о годности
В	В	А	А	А

Увеличение тока в одной из фаз, появление небольшого гудения, местного нагрева, а иногда дыма укажут на пробой витковой изоляции.

8. Опыт короткого замыкания /к.з./ после ремонта асинхронного двигателя

позволяет сделать проверку паек и соединений. Опыт к.з. проводится при замкнутом и заторможенном ротор /рис. 5.6. /. Регулировкой напряжения устанавливается ток короткого замыкания в фазе статора, равной номинальному. Результаты измерений заносятся в таблицу 5.7.

Таблица 5.7. Опыт короткого замыкания

Данные опыта

Данные расчета

В

В

В

А

А

А

Вт

Вт

Вт

В

А

ВТ

Напряжение, ток и мощность короткого замыкания определяют по формулам:

, Вт /5.9./

Увеличение потери к.з. указывает на дефекты при выполнении схемы обмотки.

На основании опытов х.х., к.з. можно ориентировочно определить к.п.д. двигателя по формуле:

η= /5.10/

9. Согласно ГОСТ, испытание электрической прочности изоляции / на пробой/

производится путем приложения к ней на 1 мин. Напряжения переменного тока частотой 50 Гц практически синусоидальной формы. Величина этого напряжения для двигателей более 1 кВт / с U>36 В / определяется по формуле:

U_исп = 2*U_и+1000 /5.11 \

После частичного ремонта обмотки испытание проводят при 0,75 U_исп .

Подъем и снижение испытательного напряжения должны быть плавными и начинаться с напряжения не более 1/3 испытательного. Испытанию изоляции относительно корпуса подвергается поочередно каждая обмотка. Схема испытаний показана на рис. 5.7.

Рис.5.7. Схема испытания электрической прочности корпусной изоляции повышенным напряжением переменного тока: 1 – однофазный регулятор напряжения /РНО/; 2 – испытательный трансформатор /Ном – 10/; 3 – испытуемый двигатель.

При наличии выводов начала и конца каждой фазы испытание относительно корпуса делается поочередно для каждой фазы при присоединенных к корпусу прочих фазах.

Перед началом испытания принять все меры предосторожности, связанные с техникой безопасности в установках высокого напряжения, либо проводить испытания в огражденном месте с блокировкой двери, либо установить переносные ограждения с предупредительными плакатами.

Результаты испытания изоляции считаются удовлетворительными, если во время испытания не происходит пробоя изоляции.

Примечание. Асинхронный короткозамкнутый двигатель проходит контрольные испытания по аналогичной программе / кроме опыта на трансформацию/.

Содержание отчета. В отчете привести цель работы, дать краткое описание контрольных испытаний электродвигателя с фазным ротором, вычертить схемы для испытаний и измерений, представить таблицы с опытными и расчетными данными и дать их анализ. Сделать заключение о пригодности электродвигателя с фазным ротором к эксплуатации.

Контрольные вопросы.

1. Каков объем контрольных испытаний асинхронного двигателя с фазным ротором?

2. Для чего определяют сопротивление обмоток постоянному току? Расскажите о возможных схемах и способах измерения сопротивления обмоток постоянному току?

3. Как и для каких целей проводят опыт на трансформацию?

4. Для выявления каких неисправностей проводят опыт х.х.?

5. Для выявления каких неисправностей проводят опыт к.з.?

6. Как испытывают межвитковую изоляцию электродвигателя с фазным ротором?

7. Как испытывают межпазовую изоляцию электродвигателя с фазным

ротором?

8. Как измерить сопротивление изоляции обмоток статора и фазного ротора?

9. Рассказать о различных способах маркировки выводов статора на постоянном и переменном токе.

10. Как определить витковое замыкание в обмотке статора и ротора электродвигателя?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Дефектация обмоток якоря и возбуждения машин постоян­ного тока.

Цель работы: изучить основные неисправности обмоток машин постоянно тока.

1. Освоить методику обнаружения неисправностей в обмотках машин постоянного тока.

2. Дефектация обмоток якоря.

А) измерить сопротивление изоляции обмотки якоря относительно сердечника якоря;

б) провести выявление неисправности методом милливольтметра;

в) определить «простой крест» в обмотке якоря;

г) определить наличие витков замыкания в обмотке якоря;

д) определить место замыкания секции обмотки якоря на корпусе;

3. Дефектация обмоток возбуждения.

А) измерить сопротивление изоляции обмоток возбуждения относительно корпуса /полюса/;

б) определить целостность обмотки возбуждения;

в) определить короткое замыкание обмоток возбуждения на корпусе;

г) определить витковое замыкание в обмотках возбуждения при питании обмоток постоянным и переменным током;

проверить чередование добавочных и главных полюсов обмотки возбуждения.

Содержание работы и порядок её выполнения.

1. Основными неисправностями обмоток якоря является пробой на корпус или

бандаж, замыкание между витками и секциями, распайка соединений, механические разрушения, неправильное соединение секций с коллектором и между собой, ухудшение состояния изоляции.

Основными неисправностями обмоток возбуждения являются: межвитковое

замыкание, ослабление паек, пробой изоляции на корпус.

Краткий перечень наиболее распространенных неисправностей, зависящих от обмоток и возможных причин их возникновения в машинах постоянного тока, приведен в таблице 6.1. [2, 13]

Таблица 6.1. Неисправности машин постоянного тока, зависящей от обмоток, и причины их возникновения.

Неисправность	Причины неисправности
Искрение щеток при частичной нагрузке.	Неправильное чередование главных и добавочных полюсов.
Круговой огонь по коллектору.	Полностью и частично закорочены обмотки добавочных полюсов.
Повышенный нагрев обмотки якоря на холостом ходу.	Неправильно соединен один из главных полюсов / появился уравнительный ток.
Местный нагрев обмоток главных полюсов.	Замыкание катушек главных полюсов.
Местный нагрев обмотки якоря на холостом ходу.	Короткое замыкание в одной или нескольких якорных секциях.
Двигатель не развивает номинальной частоты вращения при номинальном напряжении.	Межвитковое замыкание в катушках обмотки возбуждения.

2. Различные повреждения машин постоянного тока можно обнаружить при

помощи мегомметра, омметра, методом милливольтметра, методом симметрии и при помощи электромагнита. Метод милливольтметра наиболее универсальный, так как он позволяет обнаружить наибольшее число повреждений по сравнению с другими методами.

А) измерение сопротивления изоляции обмотки якоря относительно сердечника якоря осуществляется по пункту 2.1., 2.4. Общих указаний.

Б) обмотка якоря состоит из секций, имеющих один или несколько последовательно соединенных витков, и представляет собой замкнутый контур. Концы секций впаяны в коллекторные пластины. Если секции изготовлены из проводов одинакового сечения и имеют одинаковое число витков, не имеют межвитковых замыканий и хорошо припаяны к коллекторным пластинам, то сопротивление всех секций будет одинаковым. Поэтому падения напряжения в секциях простых обмоток должны быть равными. На этом и основывается метод дефектации якоря при помощи милливольтметра.

Ток в обмотке якоря подается через токоподводящие проводники 2, которые накладывают на коллекторные пластины 3 при помощи хомута 4 из изоляционного материала. Проводники 2 располагают друг от друга на расстоянии равном примерно полюсному делению. Питание к схеме подается от источника постоянного тока через реостат. Величина тока должна быть не более 2А /рис.6.1./.

Максимальное отклонение стрелки милливольтметра должна составлять 30-40% его шкалы.

Все коллекторные пластины нумеруются. Щупами, соединенными с милливольтметром, измеряется падение напряжения между каждой парой коллекторных пластин. Показания прибора записываются в таблицу 6.2. и на основании полученных данных проводится анализ неисправности обмотки якоря.

Рис. 6.1. Дефектация обмоток якоря методом милливольт­метра: 1 – обмотка якоря;

2 – токоподводящие проводники; 3 – коллекторные пластины; 4 – хомут из изоляционного материала /винипласта /.

Таблица 6.2. Падения напряжения между парами коллекторных пластин.

Номер коллекторной пластины	Падение напряжения, мВ	Неисправность
1-2 2-3 3-4 …

Анализ измерений.

1. Одинаковые показания милливольтметра на большинстве секций,

принадлежащих одной параллельной ветви, свидетельствует об исправности этих секции;

2. Большое число нулевых показаний милливольтметра подряд или петлевой обмотке и на половине коллекторных пластин при волновой обмотке указывает на замыкание между двумя секциями, лежащими в одном пазу, но в разных слоях обмотки.

3. Повышенное показание милливольтметра указывает на увеличение сопротивления в секции, которое может быть вызвано следующими причинами:

а) некачественной впайкой концов секции в коллекторные пластины;

б) увеличением числа витков в секции;

в) уменьшением сечения провода, которым намотана секция.

4. Нулевое показание прибора между двумя соседними коллекторными пластинами может указывать на короткое замыкание секции, на себя или замыкание между собой, коллекторных пластин. Что уточнить характер замыкания, необходимо отпаять концы секции от коллекторных пластин и проверить мегомметром – нет ли замыкания между проверяемыми пластинами.

5. Нулевое показание прибора во всей проверяемой ветви за исключением двух коллекторных пластин, к которым присоединена поврежденная секция, указывает на обрыв в простой петлевой обмотке.

6. Нулевое показание прибора на двух соседних парах коллекторных пластин / 2-3,3-4 / указывает:

а) на обрыв концов секций от коллекторной пластины. При этом показание на пластинах 2 и 4 удвоено /рис.6.2.»а»/;

б) на присоединение секция обоими концами к одной коллекторной пластине / замыкание одной секции на себя/, /рис.6.2.»б»/

Рис.6.2. Нулевое показание прибора на двух соседних коллекторных пластинах: а) при обрыве концов секций от коллекторной пластины; б) при присоединении секции обоими концами к одной коллекторной пластине.

5. Удвоенное показание милливольтметра на двух парах пластин /1-2 и 3-4 / и нормальное показание с отклонением стрелки в обратную сторону на промежуточных пластинах /2-3/ указывает на дефект « двойной крест» / рис.6.3. /.

Рис.6.3. « Двойной крест»

в) простой крест не может быть обнаружен методом милливольтметра.

В этом случае ток подводится к каждой паре пластин поочередно и компасом К или намагниченной иглой проверяется полярность секции. Изменение полярности указывает на дефект – «простой крест» / рис.6.4. /.

Рир.6.4. Определение методом амперметра и магнитной стрелки «простого креста».

Г) пониженное показание милливольтметра по сравнению с нормальным между двумя соседними коллекторными пластинами указывает на уменьшенное сопротивление в секции, что возможно при витковом замыкании или загрязнении между коллекторными пластинами. Замыкание одного – двух витков в многовитковой секции не всегда можно обнаружить методом милливольтметра. В этом случае нужно использовать метод электромагнита переменного тока. При этом подключив питание к обмотке электромагнита и медленно поворачивать якорь, уложенный на разомкнутое ярмо электромагнита ,

прикладывают к пазам тонкую стальную пластину / рис.6.5.

Рис.6.5. Проверка короткозамкнутых витков обмотки якоря магнитным ярмом: 1 – электромагнит переменного тока; 2 – якорь; 3 – паз якоря; 4 – стальная пластина; 6 – вал якоря.

Созданный электромагнитом переменный магнитный поток индуктирует ЭДС в секциях якоря. При наличии виткового замыкания в короткозамкнутых секциях под действием ЭДС потечет ток.

Появление тока обнаруживается по притяжению стальной пластинки к пазу, в котором лежит неисправная секция. Все пазы, к которым притягивается пластинка, отмечают мелом.

Этим методом можно обнаружить также присоединение секций к одной коллекторной пластине.

Д) замыкание секций обмотки на корпус можно определить контрольной лампой, мегомметром или отыскать при помощи вольтметра / рис.6.6. /.

При отсутствии замыкания на корпус падение напряжения между корпусом и коллекторной пластиной равно нулю. Если секция замкнута на корпус, то с приближением щупа к поврежденной секции показания милливольтметра уменьшаются. При дальнейшем перемещении щупа в том же направлении показания прибора будут увеличиваться, но в противоположном направлении.

При исследовании обмотки якоря наибольшее возможное напряжение, действующее на прибор, может оказаться равным напряжению, подводимому к якорю, поэтому это надо иметь в виду при выборе прибора и источника питания, опыт необходимо проводить с большой осторожностью.

В случае одного замыкания на корпус и исследовании всего коллектора мы можем получить для якорной обмотки еще одно нулевое или минимальное показание милливольтметра. Это объясняется тем, что якорь может питаться по двум параллельным и относительно точек питания получаются две точки с одинаковыми потенциалам по отношению к корпусу. Для определения истинного

места замыкания на корпус необходимо сместить питания якоря. При этом ложное замыкание переместится на другую коллекторную пластину.

Рис. 6.6. Определение методом милливольтметра замыкание секции обмотки якоря на корпус; I – якорь;2 –коллекторные пластины; 3 – обмотка якоря; 4 – вал? 5- хомут из изоляционного материала; 6 – токоподводящие проводники.

3. При внешнем осмотре проверяют прочность крепления катушек к полюсам и

полюсов к станине, а также повреждения обмоток.

Возможные повреждения обмоток следующие: межвитковое замыкание, ослабление паек, обрыв, пробой изоляции на корпус.

А) Измерение сопротивления изоляции обмоток возбуждения относительно корпуса / полюса / производится мегомметром на напряжение 500 – 1000 В. Перед измерением соединенные обмотки разъединяются. Сопротивление изоляция должно быть при удовлетворительном состоянии не менее 0,5 Мом [3] .

б) Целостность обмоток возбуждения проверяют омметром или мегомметром без разъединения или с разъединением катушек. Если катушка цела, то стрелка прибора покажет нуль.

В) Для определения катушки, замкнутой на корпус, обмотку возбуждения отсоединяют от якоря и через нее пропускают постоянный ток / рис.6.7. /.

Рис. 6.7. Схема: а/ общий вид; б/ определение катушки, замкнутой на корпус: 1 – полюс; 2 – обмотка возбуждения; 3 – корпус.

ВНИМАНИЕ!

1. Величина тока, пропускаемая через обмотку, должна быть не более 2 А.

2. Предел измерения вольтметра должен быть 15 В.

Измеряется падение напряжения между корпусом и соединениями катушек.

У замкнутой на корпус катушки показание вольтметра с обеих сторон будет наименьшим.

Замкнутую на корпус катушку можно также определить. Разъединяя поочередно катушки и определяя наличие цепи между катушкой и корпусом:

1. Мегомметром – для чего вывод «Земля» соединяют с корпусом, а вывод

«Линия» с катушкой. Нулевое показание прибора указывает на замыкание катушки на корпус;

2. Контрольной лампой – для чего один конец контрольной лампы на 6 В

постоянного тока присоединяется к катушке, второй – к полюсу батарей аккумуляторов /U = 46 В /. Минус батареи соединяются с корпусом машины.

Загорание лампы указывает на замыкание катушки на корпус.

Г) Витковое замыкание в катушках обмоток полюсов обнаруживают методом симметрии:

1. Замеряют активное сопротивление катушек постоянному току методом

амперметра – вольтметра /рис.6.8./

Рис.6.8. Схема замера активного сопротивления катушек постоянному току методом амперметра-вольтметра.

При отсутствии виткового замыкания сопротивление катушек одной обмотки одинаково. Данный способ дает хорошие результаты при довольно большом числе короткозамкнутых витков.

2) по обмотке пропускают постоянный ток и замеряют падение напряжения на катушках / рис.6.9. /.

Рис. 6.9. Схема определения витковых замыканий в катушках полюсов на постоянном токе.

ВНИМАНИЕ!

1. Величина тока, пропускаемая через обмотку, не должна быть более 2 А.

2. Предел измерения вольтметра должен – 15 В.

Уменьшение падения напряжения на какой-нибудь катушке по сравнению с другими указывает на витковое замыкание или на уменьшение числа витков в этой катушке. Даяний способ также даст хорошие результаты при большом числе короткозамкнутых витков.

3. Пропуская по обмотке переменный ток, можно обнаружить даже небольшое

число короткозамкнутых витков в катушке / рис.6.10./.

ВНИМАНИЕ!

1. Величина тока, пропускаемого по обмотке, не должна превышать 2 А.

2. Предел измерения вольтметра – 75 В.

Рис.6.10. Схема определения витковых замыканий в катушках полюсов на переменном токе. TAB – регулятор напряжения.

Уменьшение падения напряжения на какой-нибудь катушке по сравнению с другими, а также ее нагрев, указывают на витковое замыкание в этой катушке.

Результата всех измерений занести в таблицу 6.3.

Таблица 6.3. Активное сопротивление катушек постоянному току и падение напряжения на катушках при постоянной и переменном токе.

Наименование опыта	Номера катушек					Заключение
	1	2	3	4
Измерение активного сопротивления катушек постоянному току
Измерение падения напряжения на катушках при постоянном токе
Измерение падения напряжения на катушках при переменном токе

д) Правильное чередование главных и добавочных полюсов можно проверить следующим образом:

1) Если обмотка доступна и катушки выполнены наглядно или известно, что все катушки имеют одинаковое направление намотки и одинаковое расположение одноименных выводов, можно осмотром проследить направление тока в обмотке и по правилу буравчика определить полярность полюсов, задаваясь направлением тока.

2) Проверяемую обмотку подключают на постоянное напряжение / Рис.6.11. /, чтобы ток в цепи был не более 2 А.

Рис.6.11. Схема определения чередования полюсов.

Магнитную стрелку или намагниченную иглу, подвешенную на тон­кой нити, подносят к внутренней поверхности каждого полюса. При собранной машине магнитную стрелку подносят к головкам болтов, крепящих полюса к станине.

Когда машина работает в режиме двигателя, полярность главных полюсов должна предшествовать полярности дополнительных полюсов по ходу вращения якоря – N, n, S, s, а в режиме генератора последовательность обратная – N, s , S, n.

Контрольные вопросы.

1. Как проявляет себя в работающей машине витковое замыкание в якоре?

2. Как проявляют себя в работающей машине обрывы в обмотке якоря и плохой контакт в соединениях?

3. Как определить обрывы в секции якорной обмотки?

4. Как определить « простой и двойной» крест в обмотках якоря?

5. В чем универсальность метода милливольтметра?

6. Какие существуют методы дефектации обмотки якоря машины постоянного тока?

7. Как определять неправильно соединенную секцию в обмотке якоря?

8. Как определить место замыкания коллектора или обмотки якоря на корпус?

9. Каковы основные неисправности обмоток главных и добавочных полюсов?

10. Почему при питании обмотки возбуждения переменным током витковое замыкание в большей степени сказывается на изменении падения напряжения на катушках, чем при питании постоянным током?

11. Как определить правильность чередования полюсов машины?

12. Как определить место замыкания обмотки полюса на корпус?

13. Как определить витковое замыкание в обмотке якоря и в обмотках полюсов?

14. Как измерить сопротивление изоляции между обмоткой якоря и в обмотках корпусов, между коллекторными пластинами якоря?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

Испытание активной стали электрических машин и трансфор­маторов.

Цель работы: освоить методику проверки активной стали электрических машин

и трансформаторов.

Программа работы:

1. Определить пробивное напряжение изоляции листов активной стали.

2. Определить сопротивление изоляции пакета листов активной стали

магнитопровода трансформатора.

3. По данным испытания активной стали сердечника статора асинхронного

двигателя определить:

а) нагрев и распределение температуры по активной стали сердечника и сравнить

их с допустимыми значениями;

б) значение удельных потерь в стали и сравнить его с допустимым.

Содержание работы и порядок ее выполнения.

1. Для определения пробивного напряжения изоляции листов активной стали

взять покрытый лаком лист электротехнической стали. В удобной для подсоединения месте испытуемый образец очистить от изоляции. Подсоединить его к зажиму пластины-основания. Соб­рать электрическую схему опыта / рис.7.1. /.

Рис.7.1. Схема определения пробивного напряжения листов активной стали. 1 – автотрансформатор; 2 – лампа, 3 – переносной электрод; 4 – испытуемый образец; 5 – пластина-основание с зажимом.

ВНИМАНИЕ! В исходном положении ручка автотрансформатора должна быть в крайнем левом положении / минимальное напря­жение /. Переносной электрод 3 установить на поверхность изоли­рованного листа в любой его точке и плотно прижать к нему рукой, держась за изолированную ручку электрода.

При помощи автотрансформатора плавно повышать приложенное к схеме напряжение вплоть до пробоя изоляции листа. В момент пробоя загорается лампа 2 . Значение напряжения пробоя фикси­руется вольтметром.

Перенося электрод 3 в другие места листа определить пробивное напряжение изоляции в 5-6 точках. Результаты испытаний за­нести в таблицу 7.1.

Для двукратного и трехкратного лакового покрытия листа пробивное напряжение должно быть на менее 100150В.

Таблица 7.1. Пробивное напряжение изоляция листов активной

стали.

№ опыта	1	2	3	4	5	6
Пробивное напряжение

2. В-программу профилактических испытаний при ремонтах маг­нитопровода

трансформаторов входит определение качества межлистовой изоляции. Одним из основных показателей качества изоля­ции пластин является ее электрическое сопротивление, проверяемое в ремонтных условиях с помощью простого прибора, схема и устрой­ство которого показаны на рис. 7.2.

Рис.7.2. Прибор для проверки электрического сопротивле­ния изоляции пластин стали; а/ схема; б/ устройство; 1 – груз; 2 – рычаг; 3 – стойка; 4 – медные электроды; 5 – пакет пластин стали; 6 – изоляция.

Измерения производят в трех точках, лежащих на оси отверстий, и в любых точках на гладкой поверхности пластин. Испытывают три пакета, состоящие каждый из двух пластин, затем один пакет, собранный из ранее испытанных шести пластин. При сборке пакетов 5 кромки пластин должна совпадать. Образцы закладывают между мед­ными электродами 4 с контактной поверхностью 150 см² так, чтобы их осевая линия была направлена вдоль пластин. Сжатие пакета пластин между электродами осуществляется грузом 1 прибора. Усилие сжатия должно быть 5-6 кПа/см², испытательного напряжения 6-12 В, регулируемая сила тока / 0,1-0,4 / А.

В данной лабораторной работе ввиду отсутствия такого прибо­ра испытание пластин идет прямо на собранном магнитопроводе трансформатора. Схема опыта приведена на рис .7.3.

Рис. 7.3. Схема определения сопротивления изоляции листов активной стали; 1 – медные электроды; 2 – изоляционная пластина; 3 – пакет изолированных листов.

ВНИМАНИЕ!

1. Исходное положение движка реостата при опыте – полностью введенное

сопротивление.

2. Вольтметр подключить непосредственно на медные электроды I для

исключения падение напряжения в проводах.

3. Медные электроды плотно вставлены между листами активной стали и изоляционной пластиной 2.

Перемещая движок реостата, установить по амперметру ток в цепи в пределах 0,251,2 А. Вольтметр имеет два предала измерения -300 В и 9 В. Измерение предела осуществляется тумблером на самом вольтметре. Шкалой 9 В пользуются в том случае, когда изоляция пластин нарушена и пластины замыкаются между собой.

Измерение сопротивления изоляции пакета магнитопровода про­вести в трех местах / в магнитопроводе установлено по три электрода с каждой стороны /. Данные опыта занести в таблицу 7.2.

Таблица 7.2. Сопротивление изоляции листов активной стали.

№ опыта	U, В	I, А	, Ом
1
2
3

Сопротивление изоляции пакета стали должно быть не менее 50 Ом. У старых листов, бывших в эксплуатации сопротивление изоляции должно быть не менее 30 Ом.

3. Испытание сердечника машины проводят при дефектации машины перед

ремонтом и после полной или частичной перешихтовки или после ремонта активной стала. Цель испытания – определить мест­ные повышенные нагревы, которые появляются в результате замыка­ний листов стали, и удельные потери в стали.

ВНИМАНИЕ!

1. Испытания проводят при частоте f = 50Гц и индуктивности В = 1 Тл.

2. Число витков намагничивающей обмотки W_н=100.

В опыте объектом испытания является активная сталь статора машины переменного тока.

В ремонтных условиях вначале рассчитывают намагничивающую обмотку и затем наматывают ее на исследуемый сердечник статора. При помощи МДС обмотки в активной стали сердечника создается заданная магнитная индукция.

В лабораторных условиях намагничивающая обмотка уже намотана. Поэтому необходимо определить напряжение, которое будет пода­ваться на эту обмотку.

U = 4,44*f *W_н.*B*h*l*K_c , /7.1./

где f - частота источника тока;

W_н –число витков намагничивающей обмотки;

В – магнитная индукция в спинке статора;

h – высота спинки статора, м ;

l – длина пакета стали, м;

K_c – коэффициент заполнения пакета сталью, равный 0,95 для лакированной стали.

Ток намагничивания, значение которого необходимо для выбора сечения провода намагничивающей обмотки определяется по формуле:

/7.2./

где H – напряженность электромагнитного поля, соответствующая заданному значению индукции, В.Н – можно принять равной 215-280 А/м;

Д_о – диаметр, соответствующий середине спинки статора, До = Д_н – h ; /7.3./

где Д_н – наружный диаметр стали статора.

Накладывают намагничивающую обмотку равномерно по окружности сердечника /рис.7.4./. Намагничивающую обмотку рекоменду­ется питать линейным / а не фазным / напряжением, что будет обеспечивать форму кривой напряжения, наиболее близкую к сину­соидальной.

Измерение потерь в стали без учета полного падения напряже­ния в намагничивающей обмотке дает неверный результат. Чтобы устранить ошибку, обмотку напряжения ваттметра нужно присоеди­нить к зажимам контрольной обмотки / рис.7.4. /, число витков которой равно числу витков намагничивающей обмотки.

Рис.7.4. Схема испытания активной стали перешихтованного сердечника машины: 1 – намагничивающая обмотка; 2 – контрольная обмотка. В ремонтных условиях через 10-20 минут, после включения на­пряжения, проверяется на ощупь нагрев зубцов и спинки стали статора, а затем термопары устанавливаются в наиболее холод­ные и нагретые точки статора, измеряя перепад температур между ними.

В лабораторных условиях – термопары уже установлены в таких 6 точках. Испытание проводится в течении 60 минут. Каждые 10 минут показания всех приборов необходимо заносить в таблицу 7.3.

Таблица 7.3. Потери в стали статора электродвигателя.

№ отсчета

Время измерения, мин.

U1, В

U2, В

Iμ, А

PI, Вт

Pуд, Вт/кг

Температура в точках

t1

t2

t3

t4

t5

t6

1 2 3 4 5 6

Перегрев стали, то есть разность между температурой нагрева стали и температурой в начале испытания, не должен превы­шать 45° С к концу испытаний. Разность между температурами отдельных частей стали не должна превышать 30°С. Значение удельных потерь в стали определяется по формуле:

/7.4./

где G – масса активной стали / спинки статора /, определяется по размерам сердечника и плотности стали γ =7,6 *10³кг/м³

/, кг. /7.5./

Удельные потери для стали 1411 толщиной 0,5 мм при f= 50 Гц составляет при В = I Тл – 2,01 Вт/кг.

Процесс намагничивания магнитных материалов в переменном магнитном поле сопровождается превращением определенной части энергии магнитного поля в теплоту, что внешне проявляется в нагреве магнитного материала. Эта энергия за единицу времени называется магнитными потерями. Она обычно характеризуется удельными магнитными потерями.

С точки зрения механизма возникновения потерь различаются два основных вида магнитных потерь – потери на гистерезис и потери на вихревые токи.

Потери на гистерезис – связаны с явлением магнитного гистере­зиса и с необратимыми перемещениями доменных границ. Потери на гистерезис пропорциональны площади петли гистерезиса. Так как гистерезисный цикл и связанные с ним потери повторяются в тече­нии каждого периода, потери на гистерезис пропорциональны часто­те переменного магнитного поля и индукции / при В до 0,1 Тл по­тери пропорциональны В, при В = 0,1 – 1,0 Тл потери пропорцио­нальны В^1,6 и при В>1 Тл потери пропорциональны В² /,

Потери на вихревые токи вызываются электрическими токами, ко­торые магнитный поток индуктирует в магнитном материале. Они пропорциональны квадрату частоты магнитного поля, а поэтому при высоких частотах являются ограничивающим фактором применения магнитных материалов. Они / потери / обратно пропорциональны удельному электрическому сопротивлению, и примерно прямо пропор­циональны квадрату толщины листов материала и квадрату индукции.

Нагрев частей электродвигателя из-за потерь в сердечнике может привести к снижению механической и электрической прочности изо­ляции. Превышение температуры изоляции на 10° 12°С сверх допу­стимой сокращает срок ее службы вдвое.

Потери зависят от дефектов. Наклепы в стали повышают потери на гистерезис; заусеница, замыкающие листы, приводят к увеличению потерь на вихревые токи. Содержание отчета.

Отчет должен содержать: цель работы, схемы испытаний, все таб­лицы с результатами опытов. По каждому пункту работы дать краткие вывода.

Контрольные вопросы.

6. Какие существуют виды изоляции листов электротехнических сталей?

7. Что собой представляет электротехническая сталь?

8. Нужно ли изолировать сердечник статора электрической машины от корпуса?

9. Чем определяется предельно допустимая температура нагрева электрической машины?

10. Чем вызван нагрев активной стали сердечника?

11. Почету при циклическом перемагничивании магнитных материалов возникают вихревые потери?

12. Каков механизм возникновения магнитных потерь?

13. Как зависят удельные магнитные потери в электротехнической стали от ее марки?

9. Какими способами уменьшают магнитные потери в магнитных материалах?

10. Почему потери в стали ротора меньше, чем потери в стали статора?

Литература

1. ЕСКД/Обозначения условные графические в схемах – ГОСТ2.721-74-2.758-81/Госком СССР по стандартам. М.,1983.

2. Лукьянов Т.П., Егоров Е.П. Техническая эксплуатация электроустановок промышленных предприятий.М.:Энергоатомиздат,1985.

3. Правила устройства электроустановок/ПУЭ/ М.:Энергоатомиздат, 1985.

4. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. Л.: Энергоатомиздат, 1984.

5. Богородицкий Н.П. и др. Электротехнические материалы.Л.: Энергоатомиздат, 1985.

6. Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы.М.: Энергия, 1976.

7. Никулин Н.В. Электроматериаловедение.М. Высшая школа, 1984.

8. Электротехнический справочник. Том 1. Общие вопросы. Электротехнические материалы.М.:Энергия, 1980.

9. Атабеков В.Б. Ремонт трансформаторов и электрических машин.М.: Высшая школа, 1983.

10. Васильев С.Е. и др. Справочник по наладке электроустановок и электроавтоматике. К.: Наукова думка, 1972.

11. Технические указания по производству пуско-наладочных работ и лабораторных испытаний электрической части сельских электростанций. Электросетей и потребительских электроустановок.М.:1961.

12. Мусаэлян Э.С. Наладка и испытание электрооборудования электростанций и подстанций.М.: Энергия, 1979.

13. Коварский Е.М. Ремонт электрических машин.М.-Л.:ГЭИ, 1962.

14. Егоров Г.П., Коварский А.И. Устройство, монтаж, эксплуатация и ремонт промышленных электроустановок.М.:Высшая школа, 1974.

15. Кокарев А.С. Электрослесарь по ремонту электрических машин.М.: Высшая школа, 1979.

Учебно – методическое издание

Лабораторные работы по дисциплине «Эксплуатация и сервис электрооборудования в АПК». Методические указания для студентов специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» очного и заочного обучения/ сост. В.В.Шмигель. – Ярославль: ООО

«Сэлло», 2009 – 58 С.

Гл. редактор А.Б.Абрамова

Редактор выпуска И.В.Игнашёв

Корректор В.А.Бабаян

ООО «Сэлло» , г. Ярославль, просп. Октября, 28а

Лицензия на издательскую деятельность ЛР № 020384. Выдано 07.06.2000. Заказ № 580. Тираж 100 экз. Усл. Печ л 3. Бумага офсетная. Отпечатано12/05/2009

Отпечатано с готовых оригинал – макетов.