27. Неисправности машин постоянного тока и способы их устранения.
Проверить положение щеток на коллекторе при помощи бумаги и установить бракеты так, чтобы щетки соседних бракетов находились на одинаковом расстоянии по окружности коллектора. Устанавливать щетки отсчитывая определенное число пластин нельзя.
Неправильно установлены щеткодержатели
Уменьшить расстояние между обоймой щеткодержателя и коллектором, проверить соответствие установки реактивного щеткодержателя направлению вращения коллектора.
Неправильно установлены щетки в щеткодержателе или сами щетки находятся в неудовлетворительном состоянии
Проверить состояние щеток и размеры обойм щеткодержателей, при необходимости заменить.
Вибрирует щеточный бракет
Слабо или очень сильно прилегают щетки
Используются щетки разных сортов
Подтянуть болты, крепящие бракет к траверсе.
Установить требуемое нажатие.
Установить щетки в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя.
Плохо возбуждается генератор, двигатель медленно разворачивается или работает с ненормальной частотой вращения, искрят щетки
Замыкания отдельных соседних пластин коллектора заусенцами
Замыкания между петушками коллектора
Межвитковое замыкание в одной или нескольких якорных катушках
Шабером удалить заусенцы, отшлифовать коллектор стеклянной шкуркой
Поврежденные якорные катушки заменить новыми или отремонтировать
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
Генератор отдает или двигатель берет ток больше номинального
Увеличить регулировочное сопротивление в параллельной обмотке генераторов
При нормальной нагрузке частота вращения меньше номинальной, обмотка якоря перегревается
Плохая вентиляция машины
Снизить нагрузку или обеспечить повышенную вентиляцию
Генератор плохо возбуждается, двигатель медленно идет в ход
Межвитковое замыкание в одной или нескольких якорных катушках
Неисправные катушки отремонтировать или заменить новыми
Короткое замыкание обмотки якоря заусенцами через пластины коллектора
Удалить все заусенцы острым шабером, отшлифовать коллектор
Соединение отдельных петушков или короткое замыкание обмотки
Проверить состояние коллекторных петушков и устранить неисправность
Генератор при номинальной частоте дает высокое напряжение
Поврежден регулятор возбуждения или подобран неправильно, в результате чего ток возбуждения велик
Проверить исправность регулятора возбуждения и при необходимости заменить новым
Двигатель не идет в ход
Обрыв в пусковом реостате или проводах
Обрыв в обмотке якоря
Устранить повреждение. В основном обрыв выявляется в соединениях между коллектором и обмоткой
Неисправности машин постоянного тока
1-1-1. Искрят все щетки или часть их. Искрение сопровождается повышенным нагревом коллектора и щеток.
A. Щетки установлены неправильно.
Проверить положение щеток по заводским меткам, имеющимся на траверсе. Б. Расстояние по окружности коллектора между щетками отдельных бракетов неравномерно.
Проверить положение щеток на коллекторе при помощи бумажной ленты и установить бракеты так, чтобы щетки соседних бракетов находились на одинаковом расстоянии по окружности коллектора. Нельзя устанавливать щетки, отсчитывая определенное число коллекторных пластин. Небольшое искрение щеток нереверсивных машин может быть устранено в некоторых случаях незначительным сдвигом траверсы.
B. Щетки в плохом состоянии и неправильно установлены в щеткодержателях. Угольные щетки имеют неровную обгоревшую рабочую поверхность с царапинами, набитыми медной пылью; плохо пришлифованы; их края обломаны или обгорели. Металлические щетки загрязнены, обгорели, и концы их расплющены. Размеры обойм щеткодержателей не соответствуют размерам щеток (слишком велик или слишком мал зазор между щеткой и обоймой щеткодержателя); плохой контакт между щетками и их арматурой; мало сечение токоведущих кабельков (жгутиков).
Правильно установить щеткодержатели и щетки. Угольные щетки тщательно пришлифовать к коллектору стеклянной шкуркой (применение наждачной бумаги не рекомендуется; ). Металлические щетки промыть в бензине и пригнать к коллектору. Г. Щеткодержатели установлены неправильно. Слишком велико расстояние между обоймой щеткодержателя и коллектором; установка реактивного щеткодержателя не соответствует направлению вращения. В результате этих недостатков щетка заклинивается.
Правильно установить щеткодержатели.
Д. Щеточный бракет слабо закреплен и поэтому вибрирует.
Подтянуть болты, крепящие бракет к траверсе. Е. Щетки слабо прилегают к коллектору.
Сильнее прижать щетки; в случае надобности укоротить нажимную пружину щеткодержателя, но лучше заменить ее новой. У щеткодержателей, допускающих регулировку нажатия на щетку, установить требуемое нажатие. Рекомендуемое нажатие щеток и его проверку см. в приложениях 4 и 5. Ж. Щетки слишком сильно прижаты к коллектору.
Ослабить нажатие щеток; в случае надобности растянуть нажимную пружину щеткодержателя, но лучше заменить ее новой. У щеткодержателей, допускающих регулировку нажатия на щетку, установить требуемое нажатие.
3. Поставлены угольные щетки неподходящей марки (слишком мягкие или слишком твердые). Использованы щетки разных марок (это нередко случается при замене сработавшихся щеток). Вследствие различной проводимости щеток нагрузка на них распределяется неравномерно.
Установить щетки, соответствующие предписанию завода-изготовителя. Применять щетки только одной марки (выбор щеток). Если одинаковые щетки для всей машины получить невозможно, то распределить имеющиеся щетки таким образом, чтобы на каждом бракете находились щетки только одной марки. В случае продолжающегося искрения щеток снизить нагрузку.
И. Нажатие на щетки неодинаково, вследствие чего ток между ними распределяется неравномерно.
Регулировкой щеткодержателей добиться, чтобы нажатие на все щетки было одинаковым в пределах допуска (см. пп. Е, Ж). К. Плохой контакт в токособирательных кольцах; ослаблены стяжные болты; загрязнены или окислены контактные поверхности в местах соединения бракетов щеткодержателей и токособирательных колец, между щеткодержателями и бракетами, между щетками и щеткодержателями, что приводит к неравномерному распределению тока между отдельными стержнями, особенно у машин на большую силу тока.
Проверить, вычистить и исправить все контакты токопроводящей и токособирательной систем: между бракетами щеткодержателей и токособирательными кольцами.
между токоподводящими кабелями и токособирательными кольцами, между щеткодержателями и стержнями щеткодержателей, между щетками и щеткодержателями. Места плохого контакта обычно легко обнаруживаются при наружном осмотре, так как они сильно нагреваются и часто имеют цвета побежалости.
Если же наружным осмотром не удается найти место плохого контакта, то необходимо измерить точным вольтметром падение напряжения во всех указанных местах токоведущей и токособирательной систем; при плохом контакте падение напряжения будет увеличено. Л. Наблюдается повышенная вибрация щеточного аппарата. Частота собственных колебаний щеточного аппарата совпадает с частотой его вынужденных колебаний (резонансные явления), вызываемых выступающими коллекторными пластинами или вибрацией коллектора. При этом искрение усиливается при какой-либо одной частоте вращения и ослабевает при уменьшении или увеличении ее.
Увеличить жесткость щеточного аппарата, например скрепить концы бракетов планками из изолирующего материала (гетинакс, текстолит), прикрепив их винтами к торцам бракетов. М. Главные и добавочные полюсы расположены неравномерно.
Проверить расстояния между краями башмаков соседних главных полюсов, а также между краями башмаков добавочных и соседних главных полюсов. По опытным данным, расстояния в первом случае не должны отличаться друг от друга более чем на 1,5 мм при диаметре якоря до 600 мм и более чем на 2 мм при диаметре якоря свыше 600 мм; во втором случае расстояния не должны отличаться друг от друга более чем на I мм. 1-1-2. Щетки искрят; генератор плохо возбуждается; двигатель плохо идет в ход или работает с ненормальной частотой вращения; обмотка якоря местами сильно нагревается.
А. Некоторые соседние пластины коллектора замкнуты заусенцами, не удаленными после обточки коллектора.
Осторожно удалить все заусенцы острым шабером; отшлифовать коллектор стеклянной шкуркой, а в случае надобности обточить. Б. Между петушками коллектора или хомутиками имеется замыкание, например наплывами олова, не удаленными после пайки.
Осмотреть все петушки и хомутики, устранить замыкания; затекшее олово осторожно удалить.
В. В одной или нескольких якорных катушках имеется междувитковое соединение или короткое замыкание.
Найти междувитковое соединение и устранить его.
Поврежденные якорные катушки заменить новыми или перемотать. Если число коллекторных пластин не очень мало, то в виде временной меры можно отсоединить неисправную катушку от коллектора. Частичная переизолировка поврежденных мест обмотки нежелательна, так как перегрев вызывает в большинстве случаев повреждение всей изоляции неисправной катушки, вследствие чего существует опасность образования в дальнейшем новых междувитковых соединений.
1-1-3. Машина начинает искрить при частичной нагрузке. При холостом ходе машина не искрит. По мере возрастания нагрузки искрение увеличивается и достигает в некоторых случаях недопустимой величины.
A. Щетки расположены неправильно; неисправен щеточный аппарат.
Проверить и исправить щеточный аппарат. Причины и устранение неисправности см. также в п. 1-1-1, А—К. Б. Главные и добавочные полюсы чередуются неправильно.
Проверить и установить правильное чередование полярности главных и добавочных полюсов.
B. Неправильная полярность отдельных главных или добавочных полюсов.
Устранить неправильную полярность главных и добавочных полюсов.
Г. Обмотка добавочных полюсов частично или полностью шунтируется другой обмоткой.
Отыскать место замыкания между обмотками и устранить замыкание.
1-1-4. Щетки равномерно искрят при нагрузке. При холостом ходе машина не искрит.
Зазор между якорем и отдельными или всеми добавочными полюсами не соответствует паспорту машины. После ремонта или ревизии возможна, по небрежности, неправильная установка прокладок между сердечниками добавочных полюсов и станиной.
Проверить и установить под всеми добавочными полюсами зазор, предписанный заводом-изготовителем. Проверить методом подпитки или более грубо, пробным передвижением щеток, насколько сильны или слабы добавочные полюсы. Если искрение исчезает или уменьшается при передвижении щеток против направления вращения у генератора и по направлению вращения у двигателя, то добавочные полюсы слишком сильны; если же искрение в этих случаях усиливается, то добавочные полюсы слишком слабы. Если добавочные полюсы слабы, то нужно зазор уменьшить, если же они сильны, то его надо увеличить. Регулировку добавочных полюсов см. в приложении 7.
1-1-5. Наблюдается незначительное искрение под щетками. Неисправности в машине отсутствуют.
Неправильно выбрана марка щеток.
Поставить щетки другой марки. Если искрение не вызывает почернения коллектора и нагара на щетках, то смену щеток можно и не производить.
1-1-6. Щетки одного полюса искрят сильнее щеток других полюсов.
А. Расстояние между щетками по окружности коллектора различно, или же имеется какая-либо другая неисправность щеточного аппарата.
Наладить щеточный аппарат (см. п. 1-1-1, Б, В, Е, Ж, 3, К).
Б. Междувитковое соединение или короткое замыкание в обмотке одного из добавочных или главных полюсов.
Найти неисправную катушку, отремонтировать ее или заменить новой. 1-1-7. Наблюдается переходящее, блуждающее и по временам исчезающее искрение при нагрузке. Плохой контакт в щеточном аппарате.
Наладить щеточный аппарат (см. п. 1-1-1, В, Е, К). 1-1-8. Щетки искрят, наблюдается почернение лишь некоторых коллекторных пластин, находящихся на определенном расстоянии друг от друга (соответственно числу полюсов или пар полюсов). После каждой чистки или обточки коллектора чернеют одни и те же пластины.
А. Плохой контакт в якоре* Дефект имеет место большей частью в соединениях между обмоткой и коллектором (в петушках) вследствие плохой пайки.
Тщательно проверить пайку всех соединений между обмоткой якоря и почерневшими пластинами коллектора. Все неисправные и внушающие подозрение места пайки вновь перепаять. Наружным осмотром редко удается обнаружить плохую пайку, поэтому рекомендуется проверить пайку методом падения напряжения. Если это неосуществимо из-за отсутствия постоянного тока или милливольтметра, то следует все соединения между обмоткой и чернеющими пластинами вновь перепаять.
Лобовые части чернеющих пластин коллектора отметить кернером, что облегчит дальнейший контроль.
Коллектор обточить; изоляцию между пластинами продорожить.
Б. Отдельные пластины коллектора выступили или запали.
Обточить коллектор.
В. Короткое замыкание в якоре.
См. п. 1-1-2, А и Б. Г. Уравнительные соединения отпаялись.
Если после того как пайка обмотки и петушков проверена и исправлена, а коллектор обточен, продолжается почернение одних и тех же пластин, то следует проверить пайку уравнительных соединений. Д. Отсутствуют уравнительные соединения.
Поставить уравнительные соединения по указанию завода-изготовителя. Е. Число уравнительных соединений недостаточно.
Поставить дополнительные уравнительные соединения по указанию завода-изготовителя. 1-1-9. Щетки искрят, наблюдается почернение определенных пластин коллектора, как указано в п. 1-1-8. Изоляция меж-ду двумя или несколькими коллекторными пластинами сильно выгорела. Иногда с треском вылетают длинные искры в момент выхода неисправных мест коллектора из-под щеток. Временами в неисправных местах наблюдается накаливание изоляции между пластинами коллектора.
Обрыв в катушке якоря, находящейся между почерневшими пластинами коллектора. Обрыв большей частью находится в соединениях между коллекторами и обмоткой, редко — в самой обмотке.
Найти место обрыва. При обрыве в соединениях между обмоткой и коллектором поступить, как указано в п. 1-1-8, А. При обрыве в обмотке заменить неисправную катушку новой. В качестве временной меры, если число коллекторных пластин не слишком мало, можно соединить накоротко две соседние пластины, к которым присоединена секция, имеющая обрыв. 1-1-10. Щетки искрят, наблюдается почернение каждой второй или третьей пластины коллектора. А. Ослабла затяжка коллектора.
Затянуть и обточить коллектор.
Б. Между пластинами коллектора выступает изоляция.
Продорожить изоляцию между пластинами коллектора на глубину 1,5—2 мм; после этого коллектор в случае надобности обточить и отшлифовать стеклянной шкуркой. 1-1-11. Щетки искрят, наблюдается переходящее почернение пластин коллектора, т. е. после каждой чистки коллектора чернеют другие пластины.
А. Между отдельными пластинами коллектора незначительно выступает изоляция.
См. п. 1-1-10, Б. Б. Неисправен щеточный аппарат.
1-1-12. Щетки искрят, хотя щеточный аппарат в порядке, щетки установлены правильно, коллектор чист и изоляция между коллекторными пластинами не выступает.
A. Если нагрев у машины нормальный, то причиной неисправности является недопустимо большой износ коллектора, что наблюдается преимущественно у машин низкого напряжения.
Поставить новый коллектор. Б. Если имеет место повышенное нагревание якоря (см. п. 1-3-1), то это означает, что машина перегружена. Устранить перегрузку.
B. Если при повышенном нагреве якоря наблюдается неравномерное нагревание отдельных катушек главных полюсов, то налицо междувитковое соединение или короткое замыкание в одной или в нескольких катушках главных полюсов (искажение магнитного поля вызывает появление уравнительных токов в якоре).
Найти неисправные катушки, отремонтировать их или заменить новыми.
Г. Если якорь сильно нагревается даже у непогруженной машины и щетки одного полюса искрят сильнее щеток других полюсов, то причиной неисправности является плохая центровка якоря, при которой зазор между якорем и отдельными полюсами неодинаков. Это может иметь место вследствие выработки подшипниковых вкладышей или неравномерного оседания фундамента у крупных машин (когда подшипниковые стояки установлены не на общей фундаментной плите со станиной), а также из-за плохой центровки якоря при монтаже машины.
Неравномерность зазора между якорем и полюсами приводит к тому, что магнитное поле становится неоднородным и в отдельных ветвях обмотки якоря индуктируются различные электродвижущие силы, вследствие чего возникают внутренние уравнительные токи. При значительной неравномерности зазоров уравнительные токи (особенно в машинах с небольшим числом уравнительных соединений) служат причиной сильного нагревания якоря и искрения щеток.
Перезалить вкладыши подшипников или заменить их новыми. Отрегулировать зазоры между якорем и полюсами, не нарушая центровку якоря с сопряженной машиной. 1-1-13. Щетки искрят, дрожат, сильно шумят; на коллекторе видны следы обгорания; коллектор почернел на всей окружности или на большей ее части; поверхность коллектора испещрена бороздками (волнообразна); коллектор и щетки сильно нагреваются.
A. Коллектор негладкий или бьет. Вся машина вибрирует. Под действием центробежных сил коллектор деформирован; отдельные коллекторные пластины выступают; затяжка коллектора ослабла.
Неравномерный износ коллекторных пластин может быть вызван различной твердостью меди (редко встречающийся случай).
Проверить биение коллектора. Коллектор подтянуть и обточить, изоляцию между пластинами продорожить. Устранить вибрацию машины. Б. Между пластинами коллектора выступает изоляция. Это нередко наблюдается в машинах быстроходных, например у возбудителей турбогенераторов.
Продорожить коллектор.
B. Щетки поставлены неправильно, вследствие чего коллектор изнашивается неравномерно.
Правильно установить щетки. 1-1-14. Щетки искрят; коллектор покрыт слоем окиси, которая после чистки коллектора образуется вновь даже в том случае, если машина не работает.
Кислотные пары или газы в машинном помещении вызывают химическое разрушение меди коллектора.
Прочищать коллектор в холодном состоянии стеклянной шкуркой перед каждым пуском машины. Если на машине установлены угольные щетки, то пользоваться по возможности твердыми щетками. Лучше всего установить новую машину закрытого типа (герметическую). 1-1-15. Наблюдается легкое круговое искрение; по поверхности коллектора со щеток одного полюса на щетки другого полюса перескакивают искры.
А. Коллектор загрязнен ввиду чрезмерного смазывания или применения слишком мягких угольных щеток.
Протереть коллектор чистой неволокнистой тряпкой, слегка смоченной в бензине (но не пропитанной им!), и отшлифовать мелкой стеклянной шкуркой ; поставить более твердые щетки. Б. Коллектор загрязнен вследствие сильного износа щеток, вызываемого негладкостью коллектора или применением неподходящих щеток. Загрязнение возможно из-за небрежной чистки и продувки машины после притирки щеток или шлифовки коллектора, а также плохого ухода за машиной.
Неровный коллектор отшлифовать или обточить и продорожить изоляцию между пластинами коллектора ; неподходящие щетки заменить новыми, рекомендуемыми заводом-изготовителем, либо в соответствии с приложением 5.
Коллектор содержать в чистоте. После каждой притирки щеток и шлифовки коллектора тщательно очищать пылесосом и продувать сжатым воздухом коллектор и щеточный аппарат. 1-1-16. Круговой огонь по коллектору.
A. Щетки расположены неправильно.
Проверить положение щеток. Б. Главные и добавочные полюсы чередуются неправильно (добавочные полюсы неправильно соединены с якорем).
Проверить правильность чередования главных и добавочных полюсов.
B. Выбрана неподходящая марка щеток. Частицы угля, оторвавшиеся от щеток при их износе, образуют проводящие мостики между пластинами коллектора и сильно накаляются. При коротких замыканиях небольшие раскаленные угольные частицы отрываются от мягких графитных щеток, что приводит к образованию кругового огня.
Заменить щетки более твердыми, лучше всего электрографитными, обладающими наибольшей механической прочностью и легче всего переносящими короткое замыкание. Г. При коротких замыканиях во внешней цепи щетки накаливаются и под ними собирается много токопроводящего пара, ионизирующего воздух. Вследствие этого между смежными пластинами коллектора, при выходе их из-под щеток, возникают небольшие дуги. Если короткое замыкание продолжается достаточно долго, то такие дуги возникают между соседними пластинами по всему коллектору и переходят в круговой огонь.
Для защиты от коротких замыканий установить быстродействующий автоматический выключатель. Машины, подвергающиеся частым коротким замыканиям, снабдить электрографитными щетками.
1-1-17. При перемене направления вращения двигателя щетки сильно искрят.
Изменение направления вращения двигателя производится слишком быстро.
Избегать слишком быстрого изменения направления вращения двигателя. Если же это необходимо по условиям производства, то запросить рекомендации у завода-изготовителя.
1-1-18. При вращении двигателя в одном направлении щетки искрят сильнее, чем при вращении в другом направлении; наблюдается постоянная склонность к искрению при вращении двигателя в каком-либо направлении; двигатель вращается в одном направлении быстрее, чем в другом. А. Щетки стоят не на нейтрали.
Проверить нейтраль и правильно установить щетки. Б. У двигателя устаревшей конструкции отсутствуют добавочные полюсы.
Для реверсивной работы применять только двигатели с добавочными полюсами.
Неисправности электрооборудования и способы их устранения — Неисправности машин постоянного тока и способы их устранения
Если обмотка якоря имеет обрыв, то коллекторные пластины, между которыми произошел обрыв, чернеют, изоляция между ними выгорает, после чистки пластины снова чернеют. В момент прохождения коллекторных пластин, между которыми разорвана обмотка, под щеткой наблюдается сильное искрение.
При нескольких обрывах в обмотке якоря чернеют несколько пластин, коллектор сильно искрит, обмотка якоря и коллектор перегреваются, в отдельных случаях генератор не возбуждается, двигатель не разворачивается.
Определить место обрыва можно при помощи амперметра и милливольтметра (рис. 78). При наличии обрыва обмотки между пластинами показания амперметра на этих пластинах резко уменьшается по сравнению с показаниями на других пластинах.
Рис. 78. Определение замыкания коллекторных пластин на корпус.
Для устранения этой неисправности снимают бандаж с лобовой части обмотки, обращенной к коллектору, изолируют отпаявшийся конец обмотки, припаивают его к коллекторной пластине. Затем вновь проверяют и при положительном результате наматывают бандаж на лобовую часть обмотки.
Соединение обмотки якоря с корпусом
Однократное замыкание обмотки якоря на корпус может проявить себя лишь в том случае, если один из полюсов сети имеет заземление.
Рис. 79. Определение повреждения в обмотке якоря.
В этом случае наблюдается значительное увеличение тока и могут сгореть плавкие вставки или сработает другая защита.
Наличие замыкания на корпус определяется контрольной лампой или мегомметром. На рисунке 79 приведена схема для определения секции, Соединенной с корпусом. В этом случае одним щупом милливольтметра касаются корпуса, а другим — коллекторных пластин. Находят две пластины с минимальным напряжением. Затем меняют точки приложения напряжения к коллектору и повторяют опыт. Если на одной из пластин минимум напряжения остается, то к этой пластине и подключена секция, соединенная с корпусом.
Аналогичный результат получается при соединении коллекторной пластины с корпусом. Если с корпусом соединена коллекторная пластина, то после распайки и отсоединения концов обмотки от этой пластины соединение ее с корпусом остается.
При соединении обмотки с корпусом замыкание пластины на корпус после отключения обмотки исчезает.
Данную неисправность устраняют так же, как и в асинхронном двигателе. Исключение из схемы обмотки поврежденной секции нежелательно. Если принято решение об исключении поврежденной секции из схемы, то следует исключить еще секции из других параллельных ветвей. Коллекторные пластины, к которым были подключены исключенные секции, необходимо соединить между собой при помощи проводников и пропаять.
Витковое замыкание в обмотке якоря
Рис. 80. Раздвижной электромагнит для определения витковых замыканий в обмотках якорей: 1 — неподвижный Г-образный сердечник; 2 — намагничивающая обмотка; 3— подвижный сердечник; 4 — гайка; 5 — винт с рукояткой; 6 — направляющая полоса; 7 — стяжные изолированные шпильки.
При этой неисправности замкнутые витки чрезмерно перегреваются, машина искрит, обмотка дымит, появляется характерный запах горячей изоляции, генератор плохо возбуждается, двигатель плохо разворачивается. Кроме повреждений в самой обмотке, указанные признаки могут возникнуть из-за соединения коллекторных пластин между собой на рабочей поверхности коллектора и в петушках. Витковое замыкание в обмотке якоря можно найти с помощью раздвижного магнита переменного тока (рис. 80). Центры полюсов магнита устанавливают так, чтобы они приближались к точкам якоря, отстоящим один от другого на величину полюсного деления. В обмотку электромагнита включают ток, к пазам якоря, находящимся сверху электромагнита, подносят стальную линейку или ножовочное полотно, при наличии виткового замыкания линейка притягивается к пазу. Витковое замыкание может быть определено и методом милливольтметра. К коллекторным пластинам (рис. 79) подводят ток и замеряют между ними напряжение милливольтметром. При петлевой обмотке меньшие показания прибора соответствуют поврежденным секциям, а при волновой— дефектам в секциях одного обхода по якорю. Следовательно, в этом случае нужно присоединять щупы к пластинам, отстоящим одна от другой на шаг по коллектору. Если шаг по коллектору неизвестен, его можно определить по наименьшему показанию милливольтметра между коллекторными пластинами на расстоянии двойного полюсного деления. Проводя опыт, необходимо вначале присоединять щупы питания и наблюдать за показанием амперметра, а потом искать повреждение щупами милливольтметра.
При малых показаниях амперметра милливольтметр присоединять нельзя. Витковое замыкание имеют те секции, на которых милливольтметр дает минимальные показания.
Неисправность устраняется по аналогии с соответствующей неисправностью в обмотке статора асинхронного двигателя.
Генератор с самовозбуждением не возбуждается
Генератор при правильном направлении вращения и исправных обмотках может не возбуждаться, если остаточный поток и поток, созданный током возбуждения, не совпадают; сопротивление цепи возбуждения чрезмерно велико (выше критического); машина потеряла остаточный магнетизм, а генераторы последовательного возбуждения не возбуждаются при отсутствии нагрузки.
Если остаточный поток и поток, созданный током возбуждения, не совпадают, то достаточно поменять местами концы параллельной обмотки возбуждения; в генераторе последовательного возбуждения надо менять местами концы последовательной обмотки возбуждения.
При большом сопротивлении в цепи обмотки возбуждения необходимо провести ремонт регулировочного реостата или уменьшить его сопротивление. Если машина потеряла остаточный магнетизм, то отсоединяют обмотку возбуждения от якоря и подключают ее к постороннему источнику постоянного тока (соблюдая полярность) на некоторое время. После проведенных операций исправная машина должна возбудиться.
Следует отметить, что при разборке машины могут быть неправильно соединены обмотки главных полюсов между собой. В этом случае машина возбуждаться не будет. Проверку правильности соединения обмоток главных полюсов между собой можно сделать следующим образом: отсоединить обмотку возбуждения от якоря; подвести к ней постоянный ток от какого-нибудь источника питания; подносить к болтам, крепящим главные полюсы к станине, швейную иглу, повешенную на нитке за центр; при правильном соединении обмоток главных полюсов к соседним болтам будут притягиваться разные концы иглы (ушко-острие).
Генератор смешанного возбуждения резко уменьшает напряжение под нагрузкой, двигатель сильно искрит при пуске
Последовательная обмотка возбуждения включена встречно параллельной.
Неисправность легко устраняется путем перемены концов последовательной обмотки возбуждения.
Обрыв в обмотке возбуждения. При обрыве параллельной обмотки возбуждения генератор на холостом ходу дает 2-5% номинального напряжения, а двигатель не берет с места или при большом пусковом токе идет «вразнос» (набирает очень большие обороты).
При обрыве последовательной обмотки генератор не дает напряжения, двигатель не берет с места и ток совершенно отсутствует. Обрыв обмотки дополнительных полюсов дает такие же результаты, что и обрыв последовательной обмотки.
Наиболее вероятен обрыв в шунтовой обмотке, что определяют контрольной лампой или вольтметром.
При последовательном соединении обмоток полюсов дефектную катушку находят без разъединения схемы обмотки. При наличии параллельных ветвей схема должна быть рассоединена.
Неисправность устраняют путем полной или частичной перемотки катушки.
Витковое замыкание в обмотке возбуждения. Если замкнуть витки в обмотке главных полюсов, то якорь машины перегревается от уравнительных токов, напряжение генератора и частота вращения двигателя не номинальные, машина склонна к искрению, при надежном замыкании одной катушки она остается холодной. Межвитковое соединение и короткое замыкание одной или нескольких катушек дополнительных полюсов приводят к тому, что машина при незначительных нагрузках работает нормально, а при увеличении нагрузки начинает искрить.
Витковые замыкания чаще встречаются в обмотках параллельного возбуждения. Наличие виткового замыкания можно определить при подаче переменного тока в цепь возбуждения машины. Катушка с витковым замыканием будет сильно нагреваться. Долго держать обмотку возбуждения под переменным током нельзя, так как возможен чрезмерный нагрев станины.
При наличии большого числа замкнутых витков дефектную катушку находят вольтметром: на обмотку возбуждения подают напряжение от источника постоянного тока и измеряют напряжение на всех катушках. На дефектной катушке напряжение будет меньше, чем на остальных. Неисправность устраняют путем полной или частичной перемотки катушки.
Неправильное чередование главных и дополнительных полюсов
Машина при холостом ходе работает нормально за исключением пуска двигателя в ход, а под нагрузкой сильно искрит.
Неисправность легко устраняется путем перемены концов дополнительных полюсов.
Щетки сдвинуты с линии геометрической нейтрали
При сдвиге щеток по направлению вращения якоря генератор уменьшает напряжение, двигатель уменьшает частоту вращения и сильно искрит.
При сдвиге щеток против направления вращения якоря генератор несколько увеличивает напряжение и сильно искрит, а двигатель увеличивает частоту вращения.
Указанные явления отчетливо видны при работе машины под нагрузкой. В двигателях изменение частоты вращения в зависимости от положения щеток можно наблюдать при холостом ходе.
Геометрическую нейтраль можно определить несколькими способами: индуктивным, наибольшего напряжения, двигателя.
Индуктивный способ. Геометрическую нейтраль определяют при неподвижном якоре. Обмотку возбуждения отсоединяют от якоря и к ней подводят напряжение от постороннего источника постоянного тока через рубильник. К зажимам якоря подключают милливольтметр.
Если щетки находятся точно на геометрической нейтрали, то при включении и выключении тока в обмотке возбуждения прибор не дает отклонений. Перед началом проверки щетки ставят против середины главных полюсов. В обмотку возбуждения при помощи реостата дают маленький ток. Включая и выключая рубильник, прерывают ток в обмотке возбуждения и отмечают показания прибора в цепи якоря. Меняют положение щеток и снова отмечают показания прибора при включении и выключении рубильника.
Постепенно увеличивают величину тока в обмотке возбуждения. Наконец находят такое положение щеток, при котором показания милливольтметра будут минимальными. Следует отметить, что ток в обмотке возбуждения не должен быть больше 0,1 номинального.
Способ наибольшего напряжения. Испытуемая машина работает на холостом ходу в режиме генератора, желательно проводить испытание при токе возбуждения 0,75 номинального. К якорю генератора подключают вольтметр и двигают щетки, добиваясь наибольших показаний вольтметра.
Способ двигателя. Машина работает при холостом ходе в режиме двигателя, замеряют частоту вращения двигателя тахометром, не изменяя подводимого напряжения, тока возбуждения и положения щеток, изменяют ток в якоре — реверсируют двигатель; вновь измеряют частоту вращения якоря. Двигают щетки, добиваясь равной частоты вращения при разных направлениях вращения.
Неисправности коллекторов
Поверхность коллектора изношена и не имеет правильной цилиндрической формы; миканитовые прокладки выступают или находятся на одном уровне с рабочей поверхностью коллекторных пластин; замкнуты-затянуты медью коллекторные пластины; ослабло крепление пластин, они перемещаются в радиальном направлении; пластины перекошены под некоторым углом к образующей цилиндра рабочей поверхности коллектора; разрушены миканитовые манжеты, изолирующие коллектор от нажимных конусов; ось вращения цилиндрической поверхности коллектора не совпадает с осью вала машины.
При износе рабочей поверхности коллектора поступают следующим образом. Коллектор обертывают слоем миканита или асбеста, наматывают на него спираль из нихрома, пропуская по спирали ток, нагревают коллектор до температуры 100° С. В нагретом состоянии осторожно подтягивают нажимной конус коллектора, вращая резьбовые гайки или нажимные болты. Чрезмерная подтяжка конусов опасна, так как возможно повреждение ласточкиных хвостов коллекторных пластин. После подтяжки конусов коллектору дают остыть и на токарном станке его протачивают. Частота резания при проточке должна быть порядка 50 м/мин.
После проточки коллектор шлифуют стеклянной шкуркой, затем выбирают миканит между коллекторными пластинами на глубину 0,8—1,0 мм.
Продорожить коллектор можно ножовочным полотном или специальной фрезой, толщина которых должна быть равна толщине миканитовой прокладки между коллекторными пластинами. После продороживания коллектор окончательно шлифуют на станке.
При более сложных неисправностях коллектор приходится полностью разбирать, предварительно отпаяв его от обмотки.
Неисправности машин постоянного тока и способы их устранения
На рис. 1 схематично изображен поперечный разрез машины постоянного тока (МПТ). На неподвижной части машины (статоре) размещаются стальные полюсы с надетыми на них катушками обмотки возбуждения. Катушки соединяются между собой так, чтобы при прохождении по обмотке постоянного тока полюсы приобретали чередующуюся полярность (N, S, N, S и т.д.). Поток, создаваемый обмоткой возбуждения, неизменен во времени и замыкается через якорь.
Рис. 1 — Устройство и принцип действия МПТ
На вращающейся части машины располагается обмотка, в которой индуктируется основная ДС, поэтому в машинах постоянного тока вращающуюся часть называют якорем.
Обмотка укладывается на стальном сердечнике, закрепленном на валу (на рисунке не показан). Предположим, что сердечник выполнен в виде полого цилиндра, на внешней и внутренней поверхностях которого размещаются проводники. С торцевых сторон эти проводники соединяются между собой, образуя замкнутый контур. Щетки или щеточный контакт обеспечивает коммутацию очередного проводника с сетью.
На рисунке видно, что проводник под щеткой (желтый) проводит ток, который, взаимодействуя с электромагнитом возбуждения, посредством магнитного поля, создает пару сил по правилу левой руки. Эти силы раскручивают якорь, который, поворачиваясь, коммутирует через щетки следующий проводник.
Основные причины выхода из строя
Как видно из принципа действия, основная часть обмоток находится на якоре (роторе) машины, следовательно, почти 80% всех аварий связаны именно с якорной обмоткой:
- Обрыв одной или нескольких секций якорной обмотки. Двигатель при определенном положении якоря не запускается, т.к. проводник разорван и отсутствует якорный ток, создающий момент. При удачно запуске на валу двигателя не развивается нормальная полезная мощность, привод может работать рывками
- Обрыв соединения с коллекторными пластинами. Коллектор – устройство, представляющее собой барабан, состоящий из контактных пластин, каждая из которых служит для коммутации секции через щеточный контакт. При отсутствии контакта с коллектором происходит аналогичные сбои в работе, что и п.1
- Износ коллекторных пластин. Может привести к плохому контакту с цепью якоря, а также к возникновению «кругового замыкания» — ток пойдет не по секциям якоря, а по поверхности коллектора. Круговой огонь – очень опасная авария, приводит к пожарам и полной негодности коллектора и щеточного узла
- Износ контактных щеток и щеточной траверзы. Последствия аналогичны п.1, п.2
- Разбалансировка якоря. Изменение зазора между полюсом и секцией. Магнитный поток становится неравномерным в разных точках машины, следовательно, силы создающие момент изменяются в зависимости от положения якоря. В итоге, снижется мощность, увеличивается перегрев, появляются вибрации
Аварии на магнитных полюсах не часты, но их также стоит отметить:
- Обрыв катушки возбуждения. Основной магнитный поток отсутствует. Двигатель не запускается
- Витковое замыкание катушки возбуждения. Увеличенный ток полюса, опасность термического поражения изоляции