Как измерить сопротивление обмоток двигателя постоянного тока
Измерение сопротивления обмоток двигателя постоянного тока является весьма важным элементом проверки двигателей, так как по результатам измерения судят о состоянии контактных соединений обмоток (паек, болтовых, сварных соединений).
Измерение сопротивления обмоток двигателя постоянного тока производят одним из следующих методов: амперметра — вольтметра, одинарного или двойного моста и микроомметром. Необходимо помнить о некоторых особенностях измерений сопротивления обмоток двигателей постоянного тока.
1. Сопротивление последовательной обмотки возбуждения, уравнительной обмотки, обмотки добавочных полюсов двигателей постоянного тока невелико (тысячные доли ома), поэтому измерения производят микроомметром или двойным мостом.
2. Сопротивление обмотки якоря измеряют по методу амперметра — вольтметра с использованием специального двухконтактиого щупа с пружинами в изоляционной рукоятке.
Измерение сопротивления якоря двигателя постоянного тока с помощью двухконтактного щупа
Измерение сопротивления проводят следующим образом: к пластинам коллектора неподвижного якоря со снятыми щетками поочередно подводят постоянный ток от хорошо заряженной батареи напряжением 4 — 6 В. Между пластинами, к которым подводится ток, измеряют падение напряжения с помощью милливольтметра.
Искомая величина сопротивления одной ветви якоря двигателя постоянного тока:
Аналогичные измерения проводят для всех остальных пластин коллектора двигателя. Значения сопротивлений между каждыми соседними пластинами не должны отличаться друг от друга более чем на 10% от номинального значения (при наличии у двигателя постоянного тока уравнительной обмотки отличие может достигать 30%).
Измерение сопротивления изоляции обмоток и проверку электрической прочности изоляции обмоток двигателя постоянного тока проводят так, как и измерение сопротивления изоляции обмоток асинхронных двигателей.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
6.1 Расчет сопротивления якорной цепи.
,
где -полное сопротивление якорной цепи;
— сопротивление якоря двигателя;
— сопротивление якоря двигателя;
— сопротивление дополнительной обмотки двигателя;
— приведенное активное сопротивление трансформатора;
-динамическое сопротивление тиристора;
;
где -классификационное падение напряжения на тиристоре;
— среднее значение тока через тиристор при номинальном моменте сопротивления на двигателе, при одной параллельной ветви и трехфазном напряжении.
.
-коммутационное сопротивление тиристора;
;
,
где ха – приведенное индуктивное сопротивление обмоток трансформатора;
Zтр— полное приведенное сопротивление обмоток трансформатора;
,
где Uk% — напряжение короткого замыкания в процентах.
;
Следовательно,
Отсюда
6.2 Определение коэффициента усиления разомкнутой системы.
Статическая точность поддержания заданной скорости движения электропривода определяется уравнением
,
где — статическая точность замкнутой системы, %;
— статическая точность разомкнутой системы, %;
К – статический коэффициент усиления разомкнутой системы.
Статическая ошибка разомкнутой системы в относительных единицах на низшей скорости
где D – диапазон регулирования скорости;
— перепад скорости двигателя, вызванный изменением момента сопротивления на его валу;
— возможный перепад момента сопротивления, приведенный к валу двигателя;
— жесткость механической характеристики системы.
Для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением
где С – конструктивный коэффициент двигателя;
Ф – поток возбуждения;
Rяц – сопротивление якорной цепи.
;
Диапазон регулирования скорости равен .
Отсюда .
Следовательно, коэффициент разомкнутой системы
.
7. Передаточная функция электродвигателя.
7.1 Передаточная функция электродвигателя, как единого блока.
Передаточную функцию электродвигателя можно представить в виде колебательного звена:
,
где ,
— электромагнитная постоянная времени;
— суммарная индуктивность якорной цепи.
;
— приведенная индуктивность трансформатора;
, где ха – приведенное индуктивное сопротивление обмоток трансформатора;
ω – угловая частота питающей сети равная
= 2 f =23.1450=314c -1
— индуктивность якоря двигателя;
,
где К =для нормальных некомпенсированных машин;
р – число полюсов двигателя постоянного тока;
nн — номинальная частота вращения
— индуктивность уравнительного реактора равная 10мГн.
Следовательно, суммарная индуктивность якорной цепи равна
Отсюда электромагнитная постоянная времени равна
.
,
где — электромеханическая постоянная времени;
J – приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции механических элементов привода
— момент инерции двигателя;
— момент инерции механизма;
i — передаточное число редуктора.
.
Передаточный коэффициент двигателя постоянного тока при регулировании скорости изменением подводимого напряжения к якорю
Следовательно, передаточная функция электродвигателя примет вид
, следовательно,передаточная функция электродвигателя примет вид
Решив систему уравнений, получим .
Отсюда,
Наладка электрических машин электроприводов — Измерение сопротивлений обмоток машин постоянного тока
Усредненные величины сопротивлений обмоток машин определенных типов приводятся в информационных материалах [Л. 15, каталоги]. Заводы—изготовители крупных машин выдают протоколы приемо-сдаточных испытаний; во время наладки согласно требованиям ПУЭ [Л. 18] у большинства машин измеряется сопротивление параллельной обмотки.
Сопротивления последовательных обмоток измеряются только у крупных машин, используемых в системах быстродействующего управления.
Значение сопротивления параллельных обмоток возбуждения машин постоянного тока, измеренное при наладке, обычно отличается от заводских (каталожных) данных не более чем на 3—8%. Отклонения в величинах сопротивлений параллельных обмоток иногда имеют место из-за использования на заводах, изготовляющих машины, сечений и сорта обмоточной меди, не точно соответствующих первоначальным расчетам. Сравниваемые величины сопротивлений, естественно, приводятся к одной температуре, обычно 20° С; в случае неточной оценки температур возникнут расхождения показаний.
Повышенное сопротивление параллельной обмотки может вызвать увеличение скорости и уменьшение момента двигателя; при пониженном сопротивлении для получения номинальной скорости и снижения температуры обмотки может потребоваться установка добавочного сопротивления.
Согласно ГОСТ 183-66 на электрические машины допустимое отклонение величины фактической скорости двигателя от каталожной составляет ±20%; допустимое отклонение величины напряжения генератора от номинального значения +20% (отклонение в сторону снижения не ограничивается). Пригодность параллельной обмотки с отличающимся от каталожного значением сопротивления может быть установлена только после испытания машины на ходу и снятия внешней характеристики.
Сопротивление последовательных обмоток машины может быть измерено методом вольтметра — амперметра, с помощью двойного моста или микроомметра (см. § 1-4 и 1-8).
Известную трудность представляет измерение сопротивления обмотки якоря. В заводских формулярах обычно указывается сопротивление, измеренное между коллекторными пластинами на расстоянии полюсного шага.
Современные машины могут иметь различные схемы обмоток и дробное число коллекторных пластин на полюс. Измерение сопротивления якоря малых и средних машин следует производить при поднятых щетках; в крупных машинах параллельные соединения, создаваемые щетками, мало влияют на результат измерения.
При выборе расстояния по коллектору, на котором требуется измерять сопротивления якоря, можно руководствоваться соображениями, перечисленными ниже.
- Небольшие машины постоянного тока мощностью до 2—3 кВт и тахогенераторы изготовляются обычно с петлевыми обмотками без уравнительных соединений. Для измерения сопротивления якоря такой машины требуется поднять щетки и подвести щупы от измерительной схемы (например, двойного моста) к противостоящим по диаметру пластинам коллектора.
Пример 1. а) Пусть число пластин 80, тогда измерение производится между 1-й и 41-й пластинами.
б) При нечетном числе пластин — 81 измерение может производиться между 1-й и 41-й или 1-й и 42-й пластинами.
Полученный результат R’ в 2р раз превосходит сопротивление якоря
где 2р — число полюсов машины.
2. Для измерения сопротивления якоря крупной или средней машины расстояние (шаг) по коллектору в пластинах Np, на котором требуется подвести щупы от измерительной схемы, определяется путем деления числа коллекторных пластин N на число полюсов 2р.
3. Во многих случаях достаточно определить сопротивление якоря приближенно, причем полученная величина может быть проверена по заводским данным. Для такого измерения не требуется поднимать щетки, рассчитывать шаг Νρ по коллектору, выяснять схему обмотки и т. п.
Щупы измерительной схемы прикладываются к коллектору у сбегающих краев щеток смежных траверс плюс одна пластина. Если полученный результат измерения не совпадает с заводскими данными, следует повторить измерение, смещая щуп на одну пластину в обе стороны.
Пределы допустимых отклонений измеренной величины сопротивления обмотки якоря от каталожных данных или формуляра заводских испытаний ПУЭ не нормируются и определяются наладчиком путем анализа в каждом конкретном случае. Обычно расхождение данных измерений является следствием неточности измерений или влияния температурного фактора.
Рис. 2-4. Двухконтактный щуп для измерения сопротивления обмотки якоря между смежными коллекторными пластинами.
1 -обойма щетки; 2 — текстолитовая колодка; 3 — латунный нажимной щуп.
Для расчета режимов управления приводом иногда требуются данные полного сопротивления цепи якоря совместно со щетками, дополнительными полюсами и другими последовательными обмотками. Искомое сопротивление приближенно может быть получено путем его измерения методом амперметра—вольтметра (подключаемых на выводы якорной цепи) при нескольких положениях проворачиваемого якоря.
В ряде случаев при отыскании повреждений якорной цепи или проверке правильности пайки обмоток во время ремонта требуется произвести измерение сопротивлений между каждой парой соседних пластин коллектора. Такие измерения следует производить с помощью микроомметра или методом вольтметра (милливольтметра) — амперметра. Для удобства рекомендуется изготовить двойные щупы с пружинами в изоляционной рукоятке. При измерении щупы перемещаются по окружности коллектора.
Для проверки машин среднего габарита, легко проворачиваемых от руки, удобно пользоваться специальными щупами (рис. 2-4), приспособленными для установки в обойму щеткодержателя. После каждого замера якорь проворачивается на одну коллекторную пластину.
Обмотчик электрических машин — Измерение сопротивления обмоток
Измерение сопротивления обмоток машин постоянного и переменного тока проводят на постоянном токе. Для измерения применяют измерительные мосты, электронные приборы — омметры или используют метод амперметра — вольтметра.
Измерительный мост представляет собой смонтированные в одном корпусе магазин калиброванных сопротивлений, источник питания — батарею на несколько вольт и стрелочный гальванометр. Выводные концы катушки или обмотки, сопротивление которой надо измерить, подключают к зажимам измерительного моста и поворотом ручек переключателей сопротивлений подбирают его сопротивление, равное измеряемому. Если это сопротивление отличается от сопротивления обмотки, то стрелка гальванометра при нажатии контрольной кнопки отклонится. По резкости и направлению отклонения стрелки судят о необходимости увеличить или уменьшить сопротивление моста и после необходимого переключения снова нанимают контрольную кнопку. Если стрелка неподвижна, то сопротивление моста равно измеряемому сопротивлению.
При работе с измерительным мостом следует быть осторожным, так как при большой разнице измеряемого сопротивления и сопротивления, подобранного в магазине моста, стрелка очень резко отклонится от среднего положения и, ударившись в ограничитель, погнется. Чтобы этого не случилось, на приборе размещают две контрольные кнопки. Около одной из них написано «Грубо», около другой — «Точно». При нажатии кнопки «Грубо» ток через гальванометр ограничивается и стрелка, несмотря на большую разницу сопротивлений, отклоняется незначительно. Кнопку «Точно» можно нажимать только после того, как сопротивление моста подобрано настолько точно, что при нажатии кнопки «Грубо» стрелка почти не движется. После того нажимают кнопку «Точно» и, изменяя положения ручек самых малых сопротивлений, окончательно выравнивают сопротивление моста и сопротивление катушки.
Измерения с помощью моста требуют длительного времени, так как при каждом измерении приходится несколько раз переставлять ручки переключателей и нажимать кнопки гальванометра. Значительно удобнее измерять сопротивление с помощью омметров, которые сразу показывают измеряемое сопротивление. Особенно удобны цифровые приборы, в которых значение измеряемого сопротивления высвечивается на шкале.
Для измерения малых сопротивлений используют специальные омметры или метод вольтметра — амперметра. Через измеряемую обмотку или катушку пропускают постоянный ток и измеряют падение напряжения в обмотке. Сопротивление обмотки рассчитывают по формуле закона Ома: R = U/I.
Если напряжение U измерить непосредственно на зажимах обмотки, то этим методом можно определить сопротивление только самой обмотки независимо от длины соединительных проводов. Для получения точных результатов постоянный ток должен быть стабильным, без колебаний, поэтому для питания схемы используют аккумуляторные батареи, а не выпрямительные установки.
Сопротивление провода зависит от его температуры. Поэтому измерения всегда проводят на остывшей машине при температуре обмоток, равной температуре окружающего воздуха. В протоколах измерений обязательно указывают температуру обмоток. В технической документации указывается сопротивление обмоток при 20°С, которое обозначают R20. Если измерения производились при другой температуре, то для сравнения результатов нужно привести полученное значение сопротивления к температуре 20°С. Зависимость сопротивления от температуры выражается следующей формулой: Rt2=Rt1(l+αt), где Rt1 — сопротивление обмотки при температуре t1; Rt2—сопротивление обмотки при температуре t2 причем t1 ∆t — разность температур, °С; а — температурный коэффициент изменения сопротивления для многих чистых металлов (для меди и алюминия, равный 0,004 1/град).
Если по измерениям, проводимым при t1=15°С, сопротивление обмотки R15=0,95 Ом, то сопротивление, приведенное к 20°С, будет равно R20 =R15(1+α∆t) = 0,95[ 1+0,004(20 — 15)] = 0,97 Ом.
Если результаты измерений сопротивления обмоток расходятся более чем на 5—10% с указанными в технической документации, то это показывает, что обмотка выполнена неверно. В то же время совпадение результатов не дает оснований для заключения о правильности выполнения обмотки.
Рассмотрим такой пример. Двухслойная обмотка из круглого провода намотана пятью проводниками, имеет шесть катушечных групп в каждой фазе (шестиполюсная машина) и соединена в две параллельные ветви. При соединении и пайке схемы обмотчик некачественно выполнил скрутку проводов и плохо ее спаял, один из проводников остался не соединенным с остальными, и ток в этой катушечной группе проходит только по четырем проводам, а не по пяти, как в других группах. Сопротивление этой катушечной группы увеличилось обратно пропорционально суммарному поперечному сечению проводников, т. е. в 5/4=1,25 раза. В то же время сопротивление всей фазы обмотки возросло только на 4%. Такое изменение сопротивления лежит в допустимых пределах и дефект при измерении сопротивлений фаз не может быть обнаружен. В то же время по дефектной катушечной группе протекает такой же ток, как и по остальным, но электрические потери в ее проводниках больше, чем в других группах, на 25% (пропорционально возросшему сопротивлению). Это неизбежно приведет к усилению нагрева проводников, ускорит старение их изоляции и выход машины из строя. Так же измерением сопротивления обмотки не может быть обнаружен, например, замкнутый виток обмотки из круглого провода. Отклонение результатов измерений сопротивлений по фазам обмотки не будет превышать 1—2%, в то же время наличие замкнутого витка приведет к выходу машины из строя из-за быстрого его нагрева и повреждения изоляции соседних витков и пазовой.
При ремонтных работах часто для обнаружения неисправностей обмотки измеряют и сравнивают между собой падение напряжения на нескольких одинаковых элементах обмотки при пропускании по ней тока. Так, например, если соединить все катушки обмотки возбуждения машины постоянного тока последовательно, пропустить по ним Ток и вольтметром измерить падение напряжения на катушке каждого полюса, то результаты измерения должны быть одинаковые или очень близкие друг к другу. Заметные отклонения в показаниях вольтметра при подключении его к какой-либо из катушек покажут, что эта катушка имеет дефект. Например, при большем числе витков падение напряжения на ней будет больше, чем на других, а при уменьшенном числе витков или при замыкании нескольких витков — меньшим. Для проведения таких измерений источник тока соединяют с зажимами обмотки постоянными контактами, а к зажимам вольтметра подключают переносные щупы с острыми концами, легкое нажатие на которые создает хороший контакт с проводом обмотки. Сопротивление катушек при этом не рассчитывают.
Подобный же метод применяют для контроля правильности соединения секций якоря машины постоянного тока с коллектором. Для этого собирают схему, показанную на рис. 182. Схема подключается рубильником через предохранители к источнику тока — аккумуляторной батарее. Измерения производят с помощью двойных щупов 1, в изолированных рукоятках которых укреплено по две иглы. Иглы 4 — измерительные, короткие, соединены с милливольтметром. Иглы 3 — токовые, более длинные, подвижные. Они опираются на пружины 5 и до измерений выдвинуты из рукояток больше, чем измерительные. Подвижные иглы соединены с источником тока через амперметр и регулировочный резистор.
Рис. 182. Схема соединения щупов для контроля обмотки якоря
Измерения проводят следующим образом. Включают источник питания и устанавливают подвижные токовые иглы щупов на соседние пластины коллектора 2. В цепи схемы появляется ток, замыкающийся через пластины коллекторов, выводные концы секций и обмотку якоря. Регулировочным резистором устанавливают определенный ток (обычно 1-2 А), чтобы не перегревались соединительные провода и токовые щупы. После того как ток установлен, его не меняют на протяжении всех измерений. Нажав на щупы, утапливают подвижные иглы и касаются измерительными иглами тех же коллекторных пластин, к которым присоединены подвижные иглы. По милливольтметру замечают и записывают напряжение между двумя соседними коллекторными пластинами. Потом переносят щупы на следующую пару пластин и после того, как амперметр покажет тот же ток в цепи, нажимают на них, чтобы коснуться пластин измерительными иглами. Таким образом последовательно обходят все пластины коллектора. Если все секции соединены с коллектором правильно и качество пайки их выводных концов с пластинами хорошее, то показания милливольтметра будут практически одинаковы, так как схемы обмоток якорей полностью симметричны. При ошибке в схеме или плохом контакте секции с коллектором, а также при замыкании витков в секции показания милливольтметра изменяются. Двойные щупы необходимы для того, чтобы случайно не вывести из строя милливольтметр, так как при плохом контакте между выводным концом секции и пластиной коллектора или при обрыве одной из секций напряжение между некоторыми коллекторными пластинами будет равно полному напряжению источника питания.