ХАРАКТЕРНІ НЕСПРАВНОСТІ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Іскріння щіток
Іскріння щіток можливо по безлічі причин. Основні це електромагнітні (електромагнітне іскріння) і механічні (механічне іскріння).

Механічні причини зовсім не залежать від навантаження. Іскріння щіток змінюється при зміні тиску на щітки або зниженні окружної швидкості.

Іскри зеленого кольору і по всій ширині щітки, а ось подгара колектора без законномерності. Зазвичай механічні іскріння щіток з'являються з наступних причин: биття, задираки на ковзної поверхні колектора, подряпини, яка виступає слюда, погана продорожки колектора, неправильна посадка щіток в обоймі, вібрація машин і ін.

Складніше виявити електромагнітні причини іскріння щіток. У таких випадках іскріння змінюється пропорційно навантаженню і практично не залежить від частоти обертання.

Іскри мають біло-блакитний колір. Їх форма куляста або каплеподібна. У колекторних пластин подгара носить закономірний характер, через що можна визначити причину іскріння.

Якщо в обмотці і зрівнювач відбудеться замикання, порушиться пайка або виникне прямий обрив, іскріння буде нерівномірним під щітками, а підгорілі пластини розташуються по колектору на відстані одного полюсного поділу.

Якщо щітки під бракети одного полюса іскрять більше, ніж під бракети інших полюсів, значить, сталося виткове або коротке замикання в обмотках окремих головних або додаткових полюсів; неправильно розташовані щітки або ширина їх більше допустимої.

Крім того, в машинах постійного струму можуть спостерігатися додаткові порушення:

• зміщення щеточной траверси з нейтрали викликає іскріння і нагрів щіток і колектора;

• деформація ковзної поверхні колектора викликає вібрацію і іскріння щіток;

• несиметрія магнітного поля викликає зниження порогу реактивної ЕРС, погіршує комутуючу здатність машини, що, в свою чергу, викликає іскріння щіток. Магнітне поле машини симетрично, якщо строго дотримуються правильний крок по колу між наконечниками головних і додаткових полюсів і витримані розрахункові зазори під полюсами.

У великих машин настройка електромагнітних ланцюгів виконується за методом безіскрової зони.

Підвищене нагрівання машини постійного струму.

У машині постійного струму є кілька джерел тепла, що нагрівають всі її елементи.

У поняття підвищеного нагріву ізоляції входить перехід через який визначається нормами допустима межа прийнятих в електромашинобудуванні класів ізоляції.

У практиці електромашинобудівних заводів нашої країни впроваджено правило створення певного запасу по теплостійкості ізоляції за рахунок прийняття робочих температур на клас нижче, ніж допускає використана ізоляція. Більшість машин зараз виготовляється з ізоляцією нагревостойкости класу F; це означає, що допустимі перевищення температур обмоток повинні бути такими ж, як для класу В, т. е. приблизно 80 ° С. Це правило введено внаслідок аварійних руйнувань ізоляції обмоток прокатних машин через підвищених температур.

Перегрів машин постійного струму може бути викликаний безліччю причин.

При перевантаженні машин виникає загальний перегрів від тепла, виділеного обмоткою якоря, додатковими полюсами, компенсаційної обмотки і обмотки збудження. Навантаження великих машин контролюється по амперметрі, а нагрів обмоток за приладами, сполученим з датчиками, вмонтованими в різні ізольовані елементи машини - обмотку якоря, додаткові полюси, компенсаційну обмотку, обмотку збудження. В особливо відповідальних великих прокатних двигунах, що працюють у важких режимах, на пост управління оператору і в машинний зал виведені сигнали, що попереджають про підвищення температури машини до граничного значення.

Перегрів може бути викликаний високою температурою приміщення, в якому встановлено машини. Причиною цього може бути несправна вентиляція машинного приміщення. Всі канали для подачі повітря повинні бути справними, чистими і транспортабельні. Фільтри повинні систематично очищатися способом протягання сіток через мінеральне масло.

Повітроохолоджувачі іноді забиваються мікроорганізмами, що утрудняють надходження води. Періодично повітроохолоджувачі промивають водою зворотним струмом.

Нагрівання сприяє бруд (пил), яка потрапляє в машину. Так, проведені дослідження електродвигунів показали, що вугільний пил шаром 0,9 мм, яка потрапляє на обмотки, сприяє підвищенню температури на 10 ° С.

Засмічення обмоток, вентиляційних каналів активної стали, зовнішнього корпусу машини неприпустимо, так як це створює теплоізоляцію і стимулює підйом температури.

Перегрів обмотки якоря машини постійного струму.
Найбільша кількість тепла може виділитися в якорі. Причини тут можуть бути різні.

Перевантаження всієї машини, в тому числі якоря, викликає нагрівання. Якщо машина працює на малих швидкостях, а виготовлена як самовентіліруемие, умови вентиляції погіршені, якір перегріється.

Колектор як невід'ємна частина якоря буде сприяти нагріванню машини. Температура колектора може значно підвищитися при наступних обставинах:

• забезпечити безперервну роботу машини на граничній потужності;

• неправильно обрані щітки (тверді, високий коефіцієнт тертя);

• в машинному залі, де встановлені електричні машини, низька вологість повітря. При цьому коефіцієнт тертя щіток збільшується, щітки прискорено спрацьовуються і гріють колектор.

Вимога до підтримки відповідної вологості повітря в машинних залах диктується необхідністю забезпечувати наявність вологої плівки між щіткою і ковзаючою поверхнею колектора як змащуючого елемента.

Нерівномірний повітряний, зазор може виявитися однією з причин перегріву обмотки якоря. При нерівномірному повітряному проміжку в частині обмотки якоря індукується ЕРС, внаслідок чого в обмотці виникають зрівняльні струми. При значній нерівномірності зазорів вони є причиною нагрівання обмотки і іскріння щіткового апарату.

Спотворення магнітного поля машини постійного струму відбувається, як зазначалося, за рахунок нерівномірності повітряних зазорів під полюсами, а також при неправильному включенні котушок головних і додаткових полюсів, виткового замикання в котушках головних полюсів, через що виникають зрівняльні струми, які викликають нагрівання обмотки і іскріння щіток одного полюса сильніший.

При виникненні виткового замикання в обмотці якоря машина довго працювати не може, так як через перегрів може статися вигорання короткозамкненою секції і активної сталі в осередку розвитку виткового замикання.

Забруднення обмотки якоря теплоізолюється її, погіршує видалення тепла з обмотки і в результаті сприяє перегріву.

Розмагнічування і перемагничивание генератора. Генератор постійного струму з паралельним збудженням може виявитися розмагніченим ще до його першого пуску після монтажу. Що знаходиться в експлуатації генератор розмагнічується, якщо щітки зрушені з нейтралі у напрямку обертання якоря. Це послаблює магнітний потік, створюваний паралельною обмоткою збудження.

Розмагнічування, а потім і перемагничивание генератора з паралельним збудженням можливо при пуску машини, коли магнітний потік якоря перемагнічується головні полюси і змінює полярність в. обмотці збудження. Це відбувається в тому випадку, коли під час пуску генератор виявляється підключеним до мережі.

Остаточний магнетизм і полярність генератора відновлюють намагнічуванням обмотки збудження від стороннього джерела зниженої напруги.

При пуску двигуна його частота обертання надмірно зростає. До основних несправностей машин постійного струму, через які надмірно зростає частота обертання, відносять такі:

• змішане збудження - паралельна і послідовна обмотки збудження включені зустрічно. В цьому випадку при пуску електродвигуна результуючий магнітний потік малий. При цьому швидкість буде різко зростати, двигун може піти в «різне». Слід узгодити включення паралельної і послідовної обмоток;

• змішане збудження - щітки зміщені з нейтрали проти обертання. Це діє на двигун розмагнічуючі, магнітний потік послаблюється, частота обертання зростає. Щітки слід встановити на нейтраль;

• послідовне збудження - запуск двигуна без навантаження неприпустимий. Двигун піде в «рознос»;

• в паралельній обмотці виткове замикання - частота обертання двигуна зростає. Чим більше буде замкнутих між собою витків обмотки збудження, тим менше буде магнітний потік в системі збудження двигуна. Замкнені котушки треба перемотати і замінити.

Можливі й інші несправності, наприклад.

Щітки зміщені з нейтрали по ходу обертання двигуна. Відбувається подмагничивание машини, т. Е. Магнітне поле посилюється, частота обертання двигуна зменшується. Траверсу слід встановити на нейтраль.

Обрив або виткове замикання в обмотці якоря. Швидкість двигуна різко знижена або якір зовсім не обертається. Щітки сильно іскрять. Слід пам'ятати, що при обриві в обмотці колекторні пластини через два полюсних ділення будуть вигоряти. Це пояснюється тим, що при обриві в обмотці в одному місці напруга і струм під щіткою при розриві ланцюга подвоюються. При обриві поруч в двох місцях напругу і струм під щіткою потроюються і т. Д. Таку машину слід негайно зупинити на ремонт, інакше колектор буде зіпсований.

Двигун «качає» при ослабленні магнітного потоку в обмотці збудження. Двигун спокійно працює до певної частоти обертання, потім при підвищенні частоти обертання (в межах паспортних даних) за рахунок ослаблення поля в обмотці збудження, двигун починає сильно «качати», т. Е. Виникають сильні коливання по току і частоті обертання. В цьому випадку можлива одна з декількох несправностей:

• щітки зміщені з нейтрали проти напрямку обертання. Це, як зазначалося вище, підвищує частоту обертання якоря. На ослаблений потік обмотки збудження діє реакція якоря, при цьому відбувається, то посилення, то ослаблення магнітного потоку і відповідно змінюється частота обертання якоря в режимі «гойдання»;

• при змішаному збудженні послідовна обмотка включена зустрічно паралельної, в результаті чого магнітний потік машини виявиться ослабленим, частота обертання буде великий, і якір потрапляє в режим «хитання».

У машини потужністю 5000 кВт були змінені зазори головних полюсів проти заводського формуляра з 7 до 4,5 мм. Максимальна частота обертання, якою користувалися, становила 75% від номінальної. Потім, через кілька років, підвищили частоту обертання до 90-95% проти номінальної, в результаті чого почалося сильне «хитання» якоря по току і частоті обертання.

Відновити нормальне положення великої машини вдалося тільки, відновивши повітряний зазор під головними полюсами згідно з формуляром замість 4,5 мм до 7 мм. Допускати до режиму «гойдання» будь-яку машину, особливо велику, можна.