Здесь рассматривается поиск основных неисправностей обмоток электрических машин, а именно: обрыв провода, нарушение пайки секций в коллекторе, пробой изоляции между обмотками и на корпус и возникновение короткозамкнутых витков.
Поиск неисправности обмотки возбуждения электрической машины
Обрыв обмотки возбуждения электрической машины обычно происходит в узлах полюсных катушек или в пайке выводов и соединений. Обмотку проверяют, подложив под щетки изоляцию или отсоединив ее выводы от выпрямителя (бесколлекторный генератор). При последовательном соединении катушек электрической машины обрыв легко обнаружить прозваниванием или измерением сопротивления. В случае параллельного или смешанного соединения катушек обрыв одной из них можно обнаружить измерением сопротивления точным омметром (мостом).
Вероятность такой неисправности, как пробой изоляции обмотки электрической машины на корпус, проверяют напряжением сети через электролампу или индукторным мегомметром с напряжением до 300 В.
Чтобы установить, в какой именно катушке произошел пробой, их разъединяют и проверяют по отдельности.
Короткозамкнутые витки обмотки определяют с помощью специального прибора или по нагреву и измерением падения напряжения на каждой катушке при пропускании через них переменного тока допустимой величины. Причем нагрев катушки с короткозамкнутыми витками будет больше, а падение напряжения меньше.
Поиск неисправности обмотки переменного тока электрической машины
В наличии обрыва можно убедиться, измерив напряжения и сопротивления на контактных кольцах. При измерении сопротивления электрическая машина должна быть остановлена и контактные кольца изолированы от внешней цепи.
Такая неисправность электрической машины, как пробой изоляции на корпус и между обмотками обнаруживается с помощью испытательного напряжения или индукторного мегомметра (рис. 1). Место пробоя определяется измерением напряжения по участкам обмотки. Для этого на обмотку электрической машины подают напряжение постоянного тока порядка 2–4 В и измеряют его на катушках, прокалывая изоляцию острыми щупами относительно корпуса или относительно другой обмотки (пробой между обмотками). Если пробой неполный, то место пробоя не обнаружить. В таких случаях пробой «прожигают», пропуская ток больше номинальной величины между одним концом обмотки и корпусом через предохранитель. Появившийся дым укажет место пробоя изоляции.
Рис. 1. Проверка обмоток якоря электрической машины на корпус мегомметром или электролампой.
Такую неисправность обмоток электрической машины, как короткозамкнутые витки обмотки переменного тока можно обнаружить посредством электромагнита (рис. 2), который состоит из незамкнутого магнитопровода 1 с обмоткой 2 для переменного тока. Обмотку рассчитывают на напряжение такой величины, которое имеется в данных условиях. Якорь 3 электрической машины кладут на электромагнит и к пазам 4 поочередно прикладывают стальную линейку 5, вибрация которой указывает на короткозамкнутые витки в данном пазу.
Рис. 2. Проверка якорной обмотки электрической машины на короткозамкнутые витки: 1 – магнитопровод; 2 – обмотка; 3 – зубец якоря; 4 – паз; 5 – стальная линейка.
Поиск неисправности обмотки постоянного тока электрической машины
Так как эта обмотка электрической машины состоит из секций, образующих замкнутую цепь, то такая неисправность обмотки, как обрыв может быть обнаружен только путем проверки каждой секции методом падения напряжения. С этой целью на секции поочередно через реостат подают напряжение постоянного тока и измеряют его на этих же секциях. Реостатом устанавливают допустимую для данной обмотки электрической машины величину тока, а предел шкалы вольтметра подбирают по величине падения напряжения. Измеряемое напряжение на секции с обрывом должно быть значительно больше, чем на исправных секциях.
Если падение напряжения на секции невелико и вольтметром его не измерить, то пользуются милливольтметром (рис. 3) – сначала включают источник тока, а после милливольтметр.
Рис. 3. Схема проверки способом милливольтметра: 1 – пластины коллектора; 2 – изоляция между пластинами.
Этим же способом можно проверить надежность контакта паек концов секций в шлицах коллектора электрической машины. Одновременно с измерением рекомендуется шевелить концы провода проверяемых паек.
Такую неисправность обмоток электрической машины, как короткозамкнутые витки, определяют, пользуясь электромагнитом или методом милливольтметра. В некоторых случаях (например, особенности схем обмоток – параллельные катушки, уравнительные соединения и т. п.) короткозамкнутые витки одним из этих способов не обнаружить, поэтому пользуются обоими способами и проверку методом милливольтметра повторяют несколько раз, переключая источник тока к другим пластинам коллектора.
Поиск неисправности статорных обмоток трехфазного асинхронного двигателя
Обрыв одной из обмоток фаз или параллельной катушки секции электрической машины определяют по внешним признакам, измерением сопротивления или тока всех трех фаз. Короткое замыкание обмотки фаз также легко установить по внешним признакам, например, срабатывание защиты. Пробой изоляции между обмотками или на корпус проверяют индукторным мегомметром или испытательным напряжением.
При поиске неисправности обычно предпочитают пользоваться напряжением сети через электролампу, так как в этом случае не требуется следить за показаниями прибора – загорание электролампы сигнализирует о наличии пробоя, а это ускоряет процесс проверки.
При неполном пробое изоляции указанный способ не всегда дает положительный результат, поэтому необходимо проверять состояние изоляции повышенным напряжением: (Uисп = (2–3)Uраб.
Место пробоя можно найти осмотром состояния изоляции обмотки электрической машины в лобовых частях, шевелением лобовых частей при включенной электролампе и прожиганием. Если ни один из этих способов не дает положительных результатов, то пользуются методом сбалансированного моста, а именно: параллельно к обмотке фаз, имеющей пробой на корпус, включают потенциометр, а между движком потенциометра и корпусом электрического двигателя – вольтметр. На неисправную обмотку электрической машины подают напряжение и, перемещая ползунок, добиваются минимальных показаний вольтметра. Масштабной линейкой измеряют части намотки сопротивления потенциометра, которые будут соответствовать и части пазов, занимаемых неисправной обмоткой. Из рис. 4 видно, что минимальное напряжение будет на 3/4 потенциометра и, если обмотка фаз занимает восемь пазов, то место пробоя находится в шестом пазу электрической машины.
Рис. 4. Схема обнаружения места пробоя с помощью моста.
Короткозамкнутые витки можно обнаружить измерением тока каждой фазы, который будет больше у неисправной обмотки; измерением сопротивления, которое для исправных обмоток не должно отличаться больше чем на 5%; по падению напряжения на каждой обмотке фаз при последовательном соединении всех трех обмоток или с помощью шарикоподшипника.
Первые три способа позволяют проверить обмотки без разборки электрического двигателя. Последним способом можно определить не только наличие короткозамкнутых витков обмотки электрической машины, но и пазы, в которых они лежат.
Способ поиска неисправности с шарикоподшипником заключается в следующем: на обмотки разобранного электрического двигателя подают напряжение несколько ниже номинального и внутри статора обводят шарикоподшипником, надетым на ручку. Если в пазах находятся замкнутые витки, то он «прилипает» к ним, не вращается.
Вместо шарикоподшипника иногда пользуются стальным шариком, который вбрасывают внутрь статора электрической машины, и он «обегает» пазы, если нет замкнутых витков.
С помощью шарикоподшипника можно проверить правильность соединения катушек статорной обмотки. Для этого на наружной обойме подшипника краской делают метку и, обводя его внутри статора электрической машины, следят за направлением вращения, изменение которого указывает на неправильное соединение катушек. Но при этом способе проверки правильности соединений подшипник нельзя прижимать к статору, так как он не будет вращаться. Поэтому его надевают на ручку между двумя дисками из диамагнитного материала, диаметром на 0,5–1 мм больше наружного диаметра подшипника.
Поиск неисправности короткозамкнутого ротора электрической машины
Разрыв стержня или замыкающего кольца короткозамкнутого ротора электрической машины можно обнаружить посредством электромагнита так же, как короткозамкнутые витки обмоток якоря, с той лишь разницей, что стальная линейка, приложенная вдоль стержня ротора, не должна вибрировать, если стержень с разрывом.
Исправность короткозамкнутого ротора можно проверить и без электромагнита. В этом случае ротор выдвигают на 1/3 из статора, закрепляют клиньями, подают на обмотки напряжение не более 1/5 номинального и прикладывают вдоль стержней стальную линейку, вибрации которой являются признаком целости стержня.
Этот опыт нужно делать быстро, чтобы не перегреть машину.
Такую неисправность электрической машины, как плохой контакт стержней с замыкающими кольцами, проверяют методом милливольтметра. Напряжение постоянного тока подают через реостат на замыкающие кольца, а измеряют между кольцом и каждым стержнем. В случае плохого контакта показания милливольтметра будут наибольшими.