Межвитковое замыкание обмоток электродвигателя: Как определить межвитковое замыкание электродвигателя

Содержание

Как определить межвитковое замыкание электродвигателя

До 40 процентов случаев проблем с электродвигателем связано с межвитковым замыканием. Как правило, оно возникает в катушке обмотки возбуждения. Основные причины:

  • Перегрузка двигателя из-за неправильной его эксплуатации либо механических повреждений. Вследствие этого происходит перегрев обмоток статора и повреждение или разрушение их изоляционного слоя. В результате уменьшается сопротивление цепи, и контакт витков катушки ведет к замыканию и выходу двигателя из строя.
  • «Сухие» или заклинившие подшипники.
  • Заводской брак обмоток (либо их неудачная перемотка).
  • Попадание влаги внутрь агрегата из-за несоблюдения условий его хранения (например, во влажном месте).

Итак, причины более или менее понятны, теперь мы попытаемся разобраться: как определить межвитковое замыкание электродвигателя?

Способы определения межвиткового замыкания двигателя

Если какая-либо часть статора сильно нагревается, стоит прекратить работу и провести диагностику агрегата.

Мы предлагаем следующие варианты:

  • Токовые клещи. Измеряется нагрузка на каждую фазу, и, если на какой-либо из них она значительно увеличена, то это признак межвиткового замыкания. Однако чтобы избежать ошибки из-за, например, перекоса фаз на подстанции, стоит также измерить приходящее напряжение вольтметром.
  • Прозвон обмоток тестером. Прозванивается каждая обмотка в отдельности, затем полученные результаты сопротивления сверяются. Но следует учесть, что этот способ может оказаться неэффективным при замыкании 2-3 витков, т.к. в этом случае расхождение будет небольшим.
  • Измерения мегомметром. Чтобы обнаружить замыкание на корпус, один щуп прикладывается к корпусу двигателя, второй – к выходу обмоток в борно.
  • Проверить межвитковое замыкание электродвигателя также можно визуально. Агрегат разбирается и тщательно осматривается на предмет наличия сгоревшей части обмотки.
  • Проверка с помощью понижающего трехфазного трансформатора и шарика от подшипника или пластинки от трансформаторного железа. Этот способ считается самым надежным. Предупреждение: ни в коем случае не используйте данный алгоритм при напряжении в 380 вольт, это опасно для жизни! Последовательность действий такова: три фазы с понижающего трансформатора подаются на статор предварительно разобранного двигателя. Туда кидается шарик. Если он движется внутри статора по кругу – аппарат в рабочем состоянии. Если через несколько оборотов он «залипает» на одном месте – именно там и находится замыкание. Пластинка прикладывается к железу внутри статора. Если она «примагничивается», причин для беспокойства нет, а ее дребезжание указывает на межвитковое замыкание.

Следует также отметить, что все перечисленные выше способы проверки производятся исключительно с заземленным двигателем.

Таким образом, зная, как проверить обмотку электродвигателя на межвитковое замыкание, вы сможете самостоятельно выявить причину неисправности и принять решение о ее своевременном устранении.


Как определить межвитковое замыкание в двигателе | Электрик Инфо

Добрая половина всех случаев неисправностей электродвигателей приходится на межвитковое замыкание. Межвитковым замыканием называется короткое замыкание между разными витками одной катушки или секции обмотки электрической машины. Причин межвитковых замыканий может быть несколько.

Причины межвитковых замыканий

Одна из причин межвиткового замыкания — перегрузка электродвигателя по току, когда нагрузка на двигатель в течение значительного промежутка времени превышает номинальную. В этом случае обмотка статора разогревается от чрезмерного тока настолько сильно, что изоляция в каком-то ее месте может разрушиться и способствовать короткому замыканию между соседними витками. Нормальный ток статора под нагрузкой всегда можно посмотреть в паспорте двигателя либо на информационном шильдике на его корпусе.

Перегрузка может случиться, например, из-за нештатного режима эксплуатации оборудования, приводимого в действие данным двигателем. Кроме того причиной токовой перегрузки может стать механическое повреждение непосредственно двигателя: заклинивание ротора, стопорение подшипников и т. д.

Не исключен также заводской брак обмотки, либо нарушение целостности изоляции во время ручной перемотки статора в кустарных условиях. При несоблюдении условий хранения или эксплуатации электродвигателя, случайно попавшая внутрь влага способна навредить изоляции и привести к межвитковому замыканию.

Так или иначе, какой бы ни оказалась причина межвиткового замыкания, с ним пострадавший двигатель нормально работать уже точно не сможет, либо проработает, но недолго. Поэтому при обнаружении симптомов межвиткового замыкания, следует незамедлительно начать его поиск с целью скорейшего устранения.

Как выявить межвитковое замыкание

Существует несколько простых проверенных способов выявить наличие межвиткового замыкания. Симптомом обычно является перегрев одной части статора по отношению ко всем остальным его частям. Если данное явление наблюдается, то двигатель необходимо остановить, если надо — снять с оборудования, и подвергнуть точной диагностике.

Прежде всего можно воспользоваться токовыми клещами. Достаточно по очереди измерить токи каждой из фаз обмотки статора, и если в одной из них ток существенно больше чем в остальных, то это — явный признак того, что место замыкания находится в соответствующей части обмотки. Предварительно необходимо убедиться, что напряжение на все выводы (между каждой парой из трех фаз) подается одинаковое, то есть проверить отсутствие перекоса фаз. Для этого пользуются вольтметром, поочередно измеряют напряжения на трех фазах.

Три части трехфазной обмотки следует прозвонить омметром. Сопротивления всех трех обмоток по-отдельности должны быть одинаковыми. Используемый прибор должен обладать достаточно высокой точностью, ведь если имеет место замыкание всего между двумя витками, то различие в сопротивлениях будет минимальным, и его невозможно будет различить если обмотка выполнена толстым проводом.

Наличие замыкания на корпус можно проверить при помощи мегаомметра. Для этого один щуп прибора прикладывается к корпусу двигателя, второй — поочередно к каждому из выводов обмоток. В исправном двигателе сопротивление на каждой из фаз должно быть значительным (смотрите — Как правильно пользоваться мегаомметром).

Не будет лишним визуально рассмотреть обмотку статора. Чтобы это сделать, нужно будет снять с двигателя крышки, вытащить ротор и внимательно рассмотреть всю обмотку секция за секцией. Если замыкание есть, то подгоревшее место наверняка будет видно сразу.

Если у вас под рукой есть понижающий трехфазный трансформатор на напряжение в районе 40 вольт, то используйте его для проверки целостности статора. Выньте ротор, подключите трансформатор, включите его в сеть. Возьмите железный шарик от подшипника и запустите его в статор, немного ускорив щелчком пальца, так чтобы шарик начал бегать по кругу вслед за вращающимся магнитным полем, имитируя вращение ротора. В случае если шарик остановился и застрял на одном месте статора — значит в этом месте межвитковое замыкание.

Если нет шарика, возьмите пластину трансформаторной стали или железную линейку, приложите ее внутри к статору и перемещайте по кругу. В том месте где пластинка начнет заметно дребезжать — есть межвитковое замыкание. Если межвиткового замыкания нет, то пластинка будет везде примагничиваться к статору. Прежде чем использовать способ с шариком или с пластинкой, убедитесь, что двигатель питается от понижающего трансформатора, иначе можно получить поражение электрическим током.

Смотрите также: Несколько способов проверки обмотки на короткое замыкание в картинках

Рекомендую также посмотреть:

Как сделать простейший двигатель за 10 минут (интересные эксперименты)

Как правильно пользоваться токоизмерительными клещами

Донат на развитие проекта Электрик Инфо: Пожертвование на развитие сайта

Межвитковое замыкание и ремонт

Всем хорошо известно, что такое короткое замыкание, которое часто возникает, например, из-за того, что неизолированные элементы где-то соприкоснулись. А в результате в квартире даже лампочка не горит. Но короткие замыкания бывают и в электрических устройствах.

Бывает замыкание обмотки на металлический корпус. Бывает и так называемое межвитковое замыкание. Так называется замыкание между собой обмоток ротора или статора. Либо витков обмоток трансформаторов. Например, вы работаете с пылесосом в руках, и вдруг – искрение коллектора. Это и означает, что произошло межвитковое замыкание.

Опытный мастер по ремонту оборудования, конечно, еще проверит, нет ли повышенной нагрузки на двигатель. Она бывает тогда, когда засорилась воздушная система или заедает двигатель. Если все в порядке – значит, произошло межвитковое замыкание.

Межвитковое замыкание в обмотке якоря или статора обычно сопровождается не только сильным круговым искрением, но и неприятным запахом горящей изоляции. Работать с таким пылесосом нельзя. Нужно его ремонтировать. А ремонт следует начать с того, что нужно определить, где произошло межвитковое замыкание.

Для начала следует осмотреть якорь. На обмотках не должно быть вспучиваний изоляции и почернений. Не должно быть и запаха паленой изоляции.

Чтобы определить это, не нужно никаких приборов. Достаточно просто понюхать.

Осмотрите коллектор. Иногда замыкания бывают замыкания между пластинами. Их нетрудно обнаружить даже после поверхностного осмотра.

Если хотя бы один признак подтвердился, то «диагноз» для техники плачевный. Якорь для пылесоса, например, найти не так-то просто. И если якорь не удалось найти, то остается только перемотать якоря. Такая поломка связана со многими проблемами. Ведь перемотать якорь может только очень квалифицированный обмотчик. Ко всему, как ни печально, но срок службы перемотанных якорей обычно короткий.

Определить, есть ли замыкание в обмотке статора, – дело достаточно простое. Необходимо вынуть щетки и произвести измерение сопротивления обмотки статора, а также сопротивления между корпусом и обмотками. Разница между сопротивлениями обмоток должна быть крайне незначительной. На корпус они звонится не должны. Если разница превышает 10%, тогда ту обмотку, которая с меньшим сопротивлением, меняем.

Ее можно намотать и самостоятельно.

Как определить межвитковое замыкание. Как проверить межвитковое замыкание

В электрических двигателях, в процессе эксплуатации, могут возникнуть различные неисправности. Довольно часто, многие сталкиваются с таким явлением, как межвитковое замыкание обмотки статора. Для того, чтобы точно определить наличие данного дефекта, прежде всего, проверяется сопротивление обмотки.

Определение межвиткового замыкания

Междувитковое замыкание определяется проверкой сопротивления. Данная величина измеряется с помощью дефектоскопа или . Полученные показания сравниваются с сопротивлением, присутствующим в исправной обмотке.

Если в проверяемой обмотке ниже, чем в образцовой, то это свидетельствует о наличии в ней межвиткового замыкания. При необходимости, данная неисправность может определяться с помощью индукционного метода. Для этого, витки проверяемой электрообмотки находятся в переменном магнитном поле, после чего происходит индуцирование электродвижущей силы.

Когда в обмотке имеются замкнутые витки, то под воздействием наведенных токов она начинает нагреваться. При замыкании даже одного или двух витков, нагревание происходит в течение от 3-х до 5-ти минут.


Межвитковое замыкание обмотки статора может определяться дефектоскопом, без выемки из пазов. В состав дефектоскопа входят индукционный и сигнальный аппараты, расположенные друг за другом в общем корпусе. Сердечники обоих аппаратов одновременно накладываются на зубцы пазов или по длине проводников проверяемой обмотки. Обмотка индукционного аппарата находится включенной в сеть с напряжением до 18-ти вольт. Возникает магнитное поле, вызывающее наведение электродвижущей силы.

При витковом замыкании, по обмотке начинает течь ток, а вокруг проводников появляется собственное магнитное поле. В результате, в обмотке сигнального аппарата также появляется электродвижущая сила, после чего загорается лампочка сигнала.

Устранение неисправностей

В отдельных случаях, возможно достаточно быстрое устранение неисправностей собственными силами. Все места, имеющие дефекты, легко определяются визуально и по запаху подгоревшей изоляции. Если дефект носит незначительный локальный характер, то поврежденный участок провода заменяется, места соединений зачищаются и протравливаются раствором хлорида цинка. После этого, производится лужение, скручивание и окончательное припаивание.

Запаянные места обматываются х/б лентой, пропитываются лаком и просушиваются. В случае серьезных повреждений электрообмотки, может понадобиться ее полная перемотка.

Межвитковые замыкания, ухудшение контакта в местах паек, обрывы могут быть обнаружены по измерению напряжения на катушке при пропускании через нее тока.
Межвитковое замыкание обнаруживают путем измерения ее сопротивления аналогично катушкам генераторов постоянного тока.
Межвитковые замыкания могут быть в одной или нескольких секциях якоря или между секциями вследствие замыкания смежных пластин коллектора. При замыкании между концами секции или между пластинами коллектора, а также при соединении между собой отдельных витков секции в обмотке якоря образуются замкнутые контуры.
Схема соединений обмоток полюсов и якоря тягового электродвигателя. Межвитковое замыкание у катушек полюсов определяют приборами, работающими по принципу трансформатора. Схема одного из приборов показана на рис. 267, а. Несъемную катушку 1 подключают к источнику переменного тока.
Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целостности изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях) часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании; устраняется при ремонте якоря.
Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целости изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях), часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании. Устраняется при ремонте якоря.
Межвитковые замыкания в обмотках якоря или полюсов и пробой изоляции появляются при попадании влаги в изоляцию, а также из-за механических повреждений якоря при сборке или вследствие ослабления секций в пазах якоря или катушек на полюсах. Обрыв витков секций якоря и межкатушечных соединений возникает из-за недостаточной их механической прочности или надрывов при монтаже, а также вследствие выплавления припоя в петушках коллектора в результате перегревов при перегрузках. Возможно также возникновение механических повреждений в машинах: ослабление вентиляторов на валах, размотка проволочных бандажей, разрушение роликовых подшипников.
Межвитковое замыкание или пробой обмотки на сердечник может произойти при работе без нагрузки. Поэтому при ремонтных работах следует быть внимательным. Обнаружить короткозамкнутыо витки с помощью тестера удается не всегда.
Межвитковое замыкание в катушках главных, дополнительных полюсов и компенсационной обмотке, чаще всего обнаруживаемое при плановых ремонтах, когда катушки проверяются на межвитковое замыкание. Причиной неисправности может быть ослабление изоляции из-за старения, а также дефекты, допущенные при намотке катушек. Устраняется повреждение при заводском или деповском ремонте заменой катушек.
Межвитковое замыкание в обмотке ротора приводит к уменьшению ее сопротивления и увеличению тока возбуждения. Это в свою очередь вызывает повышенный нагрев обмотки, разрушение изоляции и расширение зоны замыкания.
Схема для проверки отсутствия короткозамкнутых витков в обмотках постоянного тока. Межвитковые замыкания определяют путем анализа вольт-амперных характеристик на переменном токе отдельно для каждой обмотки. Анализ проводится путем сравнения стандартной и полученной характеристик.
Обычно межвитковое замыкание быстро вызывает пробой изоляции секции проводников якоря на сердечник вследствие ее сильного обугливания из-за нагрева большим током.

Межвитковое замыкание двигателя Двигатель гудит и перегревается.
Межвитковое замыкание обмотки статора обнаруживают по срабатыванию теплового реле, неравномерному нагреву корпуса двигателя и повышенному гудению. При обрыве одной из фаз цепи двигатель не запускается — сильно гудит, начинает греться и срабатывает тепловая защита (ТРТ), отключая контактор. В случае небольшого повреждения подшипников ротор испытывает одностороннее притяжение, прилипает, а будучи выведенным из этого состояния, самостоятельно разворачивается и электрическая машина продолжает нормально работать.
Шаблон для выгибания катушек обмотки возбуждения генератора постоянного тока.| Пресс-отвертка для отворачивания винтов полюсных сердечников генератора постоянного тока. Межвитковое замыкание катушек обмотки возбуждения можно обнаружить с помощью омметра, измеряя сопротивление обмотки.
Отсутствие межвитковых замыканий и замыканий обмотки на шихтованный сердечник якоря проверяют на приборе Э-236 или контрольной лампой. Контрольная лампа не должна гореть при подсоединении ее выводов к любой пластине коллектора и непосредственно к сердечнику якоря. При обнаружении замыканий якорь заменяют. Короткое замыкание на массу катушек обмоток возбуждения также проверяют на приборе Э-236 или контрольной лампой.
Прорезка миканита между пластинами коллектора якоря. При межвитковом замыкании или обрыве провода внутри обмотки ее заменяют новой. Замена обмотки якоря — операция довольно сложная, здесь требуются определенное знание, навыки и специальное оборудование, поэтому, как правило, перемотку якорей выполняют на специализированных предприятиях. Обрывы обмотки в местах припайки к коллекторным пластинам или замыкание в этом месте устраняют без перемотки.
При межвитковых замыканиях в обмотках трансформатора уровень гудения повышается.
Определение замыкания между обмотками разных фаз. При межвитковых замыканиях в обмотках образуются замкнутые контуры, в которых переменное магнитное поле индуктирует значительные электродвижущие силы и токи короткого замыкания. Эти токи нагревают обмотку, поэтому внешним признаком межвитковых замыканий являются местные нагревания. Если местные перегревы не обнаруживаются, межвитковые замыкания можно определить способом измерения тока во всех трех фазах. Для этого к обмоткам статора подводят номинальное напряжение трехфазного тока через амперметры в каждой фазе. Фазовый ротор должен быть при этом разомкнут, а корот-козамкнутый заторможен. Если при этом срабатывает защита, то напряжение понижают до 25 — 30 % номинального.
Определение выводных концов асинхронного электродвигателя индукционным способом. При межвитковых замыканиях образуются контуры, в которых индуктируется противоэлектродвижущая сила, ослабляющая основное поле.
Проверку на межвитковое замыкание производят на специальном стенде (фиг.
Чтобы обнаружить межвитковое замыкание, фазовый ротор затормаживают и к нему подводят 30 — 50 % от того напряжения, которое индуктируется в заторможенном роторе номинальным напряжением. В рассечку подводящих проводов включают по амперметру; наибольший ток покажет амперметр поврежденной фазы.
Обрыв и межвитковое замыкание обмоток возбуждения проверяют замером сопротивления обмоток, которое должно быть в пределах ТУ.

Для обнаружения межвиткового замыкания, кроме стальной пластинки, может применяться также неоновый указа. Концы обмотки включаются на неоновую лампочку.
Нелинейность растра по горизонтали. При наличии межвиткового замыкания в одной из строчных катушек растр примет вид, показанный на рис. 39 жирной линией.
В случае межвиткового замыкания в дросселе фильтра сильно нагревается его обмотка вплоть до потемнения и обугливания ее изоляции. Однако межвитковое замыкание небольшого количества витков при помощи омметра обнаружить нельзя, поэтому дроссель целесообразно проверить заменой на новый.
Защита от внутренних межвитковых замыканий осуществляется с помощью дифференциальной защиты, которая применяется в установках гидромеханизации редко и поэтому в настоящей книге не рассматривается.
У синхронных машин межвитковые замыкания 1 в катушках возбуждения могут быть обнаружены возбуждением статор а переменным током пониженного напряжения по сравнению с номинальным три неподвижном индукторе.
Более сложно опеределить межвитковое замыкание в одной или нескольких фазах.
Испытание катушки на межвитковое замыкание и контроль производятся так же и на том же оборудовании, что и описанных выше полюсных катушек, с последующим внешним контролем размеров.
Обмотки возбуждения с межвитковым замыканием и внутренними обрывами не ремонтируют, а заменяют новыми.
Наблюдения показывают, что межвитковые замыкания в секциях из эмалированных проводов имеют место обычно после их пропитки, причем чем ниже стойкость эмалевых пленок против воздействия пропитывающих лаков и их растворителей, тем больше количество межвитковых замыканий.
При разрушении изоляции и межвитковых замыканий наматываются новые катушки. Изоляцию катушки лаком и сушку производят аналогично изоляции обмоток якоря. Высушенные катушки устанавливают на полюсные башмаки и привертывают к корпусу.
Обмотки возбуждения. При разрушении изоляции и межвитковых замыканиях наматываются новые катушки.
Наиболее частой неисправностью ТВК является межвитковое замыкание его первичной обмотки, которое, как правило, при помощи омметра определить нельзя. Первичная обмотка ТВК имеет большое количество витков, поэтому перематывать ТВК вручную нельзя. В случае обрыва одной из обмоток омметр, подйлючен-ный к обмотке с обрывом, покажет бесконечно большое сопротивление при включении его на любую шкалу.

Ротор в сборе может иметь межвитковое замыкание или обрыв в катушке возбуждения. Наличие этого дефекта проверяется измерением сопротивления катушки омметром. Сопротивление должно быть 3 5 — 3 9 Ом. Негодная катушка возбуждения подлежит замене. Проверка замыкания катушки на корпус производится переменным током напряжением 550 В в течение 1 мин. При износе рабочей поверхности контактных колец они подлежат обработке до выведения неровностей. После ремонта ротор в сборе должен быть пропитан лаком ГФ-92 и динамически сбалансирован.
Несимметричный нагрев иногда происходит из-за межвитковых замыканий в обмотке возбуждения, наличие которых в бпределен — ных небольших пределах не приводит машину к аварийному состоянию.
Технические характеристики сварочных трансформаторов для ручной дуговой сварки. Гудение может быть вызвано также межвитковым замыканием, которое устраняют, раздвинув замкнувшиеся БИТКИ и забив между ними клин из сухого дерева твердой породы.
Это явление возможно как при межвитковых замыканиях в обмотке статора, так и при замыканиях в обмотках фазного ротора.
Если же одна из секций имеет межвитковое замыкание, то звук в телефоне заметно усиливается.
Трансформаторы питания неисправны чаще всего из-за межвитковых замыканий и обрывов обмоток, пробоя обмоток на корпус (шасси) и из-за обрывов цепей питания кенотрона (выпрямителя), переключателя напряжения сети и предохранителя.
Вид поверхности свечи. Катушку зажигания с поврежденной крышкой и межвитковым замыканием необходимо заменить. Неисправный добавочный резистор катушки зажигания следует отремонтировать или заменить.
Катушки с поврежденной внутренней изоляцией и межвитковым замыканием заменяют новыми. Для намотки новой катушки применяют несложные приспособления.
Катушку зажигания с поврежденной крышкой и межвитковым замыканием необходимо заменить. Неисправный добавочный резистор катушки зажигания следует отремонтировать или заменить.
Катушки лагометра заменяют при обрывах, межвитковом замыкании, обгорании изоляции. Исправные катушки пропитывают бакелитовым лаком с последующей сушкой на воздухе. При необходимости произвсь дится балансировка подвижной системы указателя. Работу эту выполняют под током перемещением балансировочных грузиков при вертикальном и горизонтальном положениях стрелки. При правильной балансировке стрелка в указанных положениях не должна отклоняться от нулевой отметки. Грузики после балансировки закрепляют шеллачным лаком.
Для асинхронных двигателей малой и средней мощностей межвитковое замыкание до разборки машины наиболее просто обнаружить по нагреву лобовой части замкнутой катушки при холостом ходе или подключении статора к напряжению при разомкнутом роторе. При этом в поврежденной фазе протекает большой ток.
Необходимо следить за индуктором — при обнаружении межвиткового замыкания (проявляющегося искрением в месте замыкания) необходимо немедленно отключить печь, выяснить причину замыкания и устранить ее. В частности, если межвитковое замыкание вызвано запотеванием индуктора, необходимо просушить его, обдувая снаружи сжатым воздухом.
Проверка обмотки якоря на обрыв и короткое замыкание (а, короткое замыкание секции (б и схема проверки обмотки якоря на приборе ППЯ (в.
Обмотку якоря проверяют на отсутствие обрыва и короткого межвиткового замыкания (рис. 245, а) на приборе Э236 или другом индукционном приборе для проверки якоря ППЯ.
Обмотки рамок заменяют, если в них имеются межвитковые замыкания, обрывы, обугливание изоляции от перегрузки током, нарушения формы рамки, а также если прибор необходимо переделать на другие пределы измерения. Рамки бывают каркасные и бескаркасные. Бескаркасные рамки применяют в тех приборах, где необходимо максимально уменьшить вес подвижной системы, и там, где по системе прибора нельзя иметь металлический каркас, представляющий собой короткозамкнутый виток.

Межвитковые замыкания, ухудшение контакта в местах паек, обрывы могут быть обнаружены по измерению напряжения на катушке при пропускании через нее тока.  

Межвитковое замыкание обнаруживают путем измерения ее сопротивления аналогично катушкам генераторов постоянного тока.  

Межвитковые замыкания могут быть в одной или нескольких секциях якоря или между секциями вследствие замыкания смежных пластин коллектора. При замыкании между концами секции или между пластинами коллектора, а также при соединении между собой отдельных витков секции в обмотке якоря образуются замкнутые контуры.  

Межвитковое замыкание у катушек полюсов определяют приборами, работающими по принципу трансформатора. Схема одного из приборов показана на рис. 267, а. Несъемную катушку 1 подключают к источнику переменного тока.  

Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целостности изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях) часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании; устраняется при ремонте якоря.  

Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целости изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях), часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании. Устраняется при ремонте якоря.  

Межвитковые замыкания в обмотках якоря или полюсов и пробой изоляции появляются при попадании влаги в изоляцию, а также из-за механических повреждений якоря при сборке или вследствие ослабления секций в пазах якоря или катушек на полюсах. Обрыв витков секций якоря и межкатушечных соединений возникает из-за недостаточной их механической прочности или надрывов при монтаже, а также вследствие выплавления припоя в петушках коллектора в результате перегревов при перегрузках. Возможно также возникновение механических повреждений в машинах: ослабление вентиляторов на валах, размотка проволочных бандажей, разрушение роликовых подшипников.  

Межвитковое замыкание или пробой обмотки на сердечник может произойти при работе без нагрузки. Поэтому при ремонтных работах следует быть внимательным. Обнаружить короткозамкнутыо витки с помощью тестера удается не всегда.  

Межвитковое замыкание в катушках главных, дополнительных полюсов и компенсационной обмотке, чаще всего обнаруживаемое при плановых ремонтах, когда катушки проверяются на межвитковое замыкание. Причиной неисправности может быть ослабление изоляции из-за старения, а также дефекты, допущенные при намотке катушек. Устраняется повреждение при заводском или деповском ремонте заменой катушек.  

Межвитковое замыкание в обмотке ротора приводит к уменьшению ее сопротивления и увеличению тока возбуждения. Это в свою очередь вызывает повышенный нагрев обмотки, разрушение изоляции и расширение зоны замыкания.  

Люди, разбирающиеся в технике, не понаслышке знают о таком понятии, как межвитковое замыкание. Для проверки понадобится специальный прибор, который достаточно прост в применении.

Чтобы быстро приобрести устройство для определения дефектов, можно перейти на сайт эгир.рф/pribor/indikator-defektov-idvi-03.html. Прибор отличается качественностью и приемлемой стоимостью.

Основные причины

Межвитковое замыкание может произойти по нескольким основным причинам:

  • нарушения в изоляции приборов;
  • соприкосновение элементов;
  • проблемы в статоре или роторе.

Когда происходит перегрев в области двигателя, в большинстве случаев возникает межвитковое замыкание. В этом процессе разрушается лак, который покрывает обмотку. В результате такого перегревания, происходит контакт витков. Этот процесс и провоцирует замыкание, после которого двигатель может и вовсе выйти из строя.

Даже при появлении одной такой точки, система теряет функциональные возможности. Поэтому необходимо как можно быстрее выявить дефект с помощью специальных приборов.

Перед тем, как приступать к устранению дефекта, необходимо выявить и исключить нагрузку на двигатель. Такие процессы наблюдаются при засорении системы или же при возникновении проблем в механической зоне. Чтобы определить замыкание, нужно внимательно присмотреться к работе двигателя. В таком случае происходит искрение, при чем оно отличается высокой интенсивностью.


Еще одним характерным признаком, по которому можно выявить проблему, является наличие неприятного запаха горелого. Межвитковое замыкание может наблюдаться в катушках, и иногда даже опытному мастеру тяжело определить подобный дефект. Основной причиной этой проблемы является повреждение области обмотки, что провоцирует усиление силы тока.

Температура доходит до максимального уровня, что приводит к межвитковому замыканию. Во избежание дальнейшей проблемы, дефект нужно выявить как можно раньше.

Для определения замыкания необходимо подготовить несколько инструментов, после чего выполнить такие действия:

  • используйте измерительный прибор (амперметр) для снятия показаний;
  • произведите устранение неисправности;
  • измерьте силу тока (для выявления дефектов в катушке).

Для измерения показателей и обнаружения проблем в обмотках, необходимо использовать дефектоскоп. Это портативное устройство, которое позволяет за короткий период определить дефект.

Испытание катушки на межвитковые замыкания.  

Как проверить статор на межвитковое замыкание мультиметром

В бытовых приборах и оборудовании установлены различные типы электродвигателей. Эти различия зависят от условий эксплуатации, назначения и выполняемых ими функций. Например, в электродрелях, миксерах, кухонных комбайнах, пылесосах, стиральных машинах и других устройствах с частым изменением скорости вращения вала применяются коллекторные двигатели.

Если требуется обеспечить долговременный стабильный режим работы, то в таком оборудовании используются уже асинхронные электродвигатели, наиболее подходящие для небольших самодельных станков. Тем не менее, во всех случаях часто приходится решать вопрос, как проверить якорь электродвигателя в домашних условиях. Современные сервисные услуги достаточно дороги, поэтому очень многие пытаются самостоятельно обнаружить неисправность и выполнить ремонт.

Коллекторные двигатели и основные неисправности якоря

Коллекторные электродвигатели рассчитаны на работу от бытовых сетей, напряжением 220В. Практически все они являются синхронными агрегатами. В отличие от асинхронных электродвигателей, коллекторные устройства состоят из неподвижного статора и вращающейся обмотки на валу – якоря. Напряжение на них подается с помощью щеточно-графитного устройства, которое и есть коллектор.

Основная причина, требующая проверки якоря и других деталей, состоит в появлении искр. Активное искрение свидетельствует об износе щеток и коллекторного узла или нарушении контактов. Кроме того, искры могут появиться в результате межвиткового замыкания, то есть, замыкания обмоток в коллекторе. Появление таких нарушений требует качественной диагностики, начиная с визуального осмотра и заканчивая проверкой мультиметром.

Первоначальный осмотр позволяет выявить оборванные или выгоревшие обмотки, а также выгорание в точках их подключения. Поэтому, в первую очередь следует обращать внимание на состояние обмоток и целостность витков. Если обмотки почернели полностью или частично, это уже указывает на определенные проблемы с якорем. Иногда изоляцию достаточно просто понюхать, чтобы определить характерный запах гари.

Более точную информацию можно получить путем проверки якоря мультиметром. Прозвонка выполняется поэтапно, захватывая все элементы двигателя:

  • Вначале прозваниваются попарные выводы обмоток статора к ламелям. Сопротивления на каждом из них должны иметь одинаковое значение.
  • Далее проверяется сопротивление между ламелями и корпусом якоря. В норме оно должно быть бесконечным.
  • Целостность обмотки проверяется путем прозвонки выводов.
  • После этого проверяется состояние цепи между корпусом статора и выводами якорной обмотки. При наличии пробоя на корпус, бытовое устройство категорически запрещается подключать к напряжению. В этом случае требуется обязательный ремонт или полная замена неисправных деталей.

После ремонта коллекторного электродвигателя нужно соединить все элементы между собой и подключить устройство к питанию 220В. Если агрегат работает нормально, значит ремонт выполнен правильно.

Проверка асинхронного электродвигателя

Кроме коллекторных, в быту можно встретить и асинхронные двигатели, устанавливаемые в некоторых моделях стиральных машин или в компрессорах холодильников. Гораздо чаще они используются в компрессорах, насосах, различных станках и другом оборудовании. Несмотря на высокую надежность, данные электродвигатели также подвержены поломкам и неисправностям. В этих конструкциях роль якоря выполняют обмотки статора, поэтому визуальный осмотр нужно начинать именно с них.

Часто обмотки перестают работать, когда они отсырели или, произошел обрыв витков. Поэтому если двигатель очень долго не эксплуатировался, необходимо выполнить проверку сопротивления изоляции с помощью мегомметра. При отсутствии мгаомметра, агрегат в целях профилактики рекомендуется разобрать и сушить обмотки статора в течение нескольких суток.

Вполне возможно, что причина неисправности кроется не в самом электродвигателе, а связана с какими-либо другими факторами. Поэтому, прежде чем начинать ремонтировать сам агрегат, следует убедиться в наличии напряжения, проверить магнитные пускатели, кабели подключения, тепловое реле. Если в схеме имеется конденсатор, его тоже нужно проверить. При исправности всех перечисленных элементов, можно приступать к разборке двигателя для первичного осмотра. Проверка должна проводиться при полном отсутствии электропитания. Необходимо предотвратить самопроизвольное или ошибочное включение агрегата.

В процессе осмотра, кроме других деталей, особенно тщательно проверяются обмотки статора. Они должны быть целыми, без торчащих или оторванных проводков. Особое внимание следует обращать на черные пятна, указывающие на возможное подгорание проводов. В исправном состоянии проводники имеют темно-красный цвет. Почернение наступает при выгорании электроизоляционного лака, наносимого на их поверхность. При осмотре может быть выявлено полное или частичное выгорание обмотки и межвитковое замыкание. При частичном выгорании двигатель будет работать и быстро нагреваться. Поэтому обмотка в любом случае перематывается полностью.

Если внешний осмотр не дал результатов, дальнейшую диагностику нужно проводить с помощью измерительных приборов. Чаще всего для этих целей используется мультиметр, позволяющий определить целостность обмотки, наличие или отсутствие пробоя на корпус.

В двигателях на 220В прозваниваются пусковая и рабочая обмотки. Сопротивление пусковой должно быть в 1,5 выше, чем у рабочей. В электродвигателях на 380В, подключаемых звездой или треугольником, схема разбирается, после чего поочередно прозванивается каждая обмотка. Сопротивление на каждой из них должно быть одинаковым, с отклонением не более чем на 5%. Также все обмотки обязательно прозваниваются между собой и на корпус. Если значение сопротивления не бесконечно, это свидетельствует о наличии пробоя обмоток на корпус или между собой. В этом случае требуется их полная перемотка.

Отдельно проверяется сопротивление изоляции обмоток двигателя. В этом случае мультиметр не поможет, потребуется мегомметр на 1000В, подключаемый к отдельному источнику питания. При выполнении измерений один провод прибора касается корпуса двигателя в неокрашенном месте, а другой провод поочередно соединяется с каждым выводом обмотки. Если сопротивление изоляции составляет менее 0,5 Мом, значит двигатель требует просушки. При выполнении измерений нужно соблюдать осторожность и не касаться измерительных проводов. Измеряемое оборудование должно быть обесточено, продолжительность измерений составляет не менее 2-3 минут.

Наибольшую сложность представляет поиск межвиткового замыкания. Его невозможно выявить при визуальном осмотре. Для трехфазных двигателей применяются специальные измерители индуктивности, которые в норме показывают одинаковое значение на всех обмотках. При наличии повреждения, индуктивность у такой обмотки будет наиболее низкой.

Во время эксплуатации любого оборудования периодически возникают поломки разного характера, которые требуют качественного ремонта. Распространенные сегодня электродвигатели не являются тому исключением. Такие агрегаты могут выходить из строя в результате межвиткового замыкания. В такой ситуации может сгореть исправный, на первый взгляд, двигатель. Именно поэтому специалисты стараются своевременно определить замыкание межвиткового типа, чтобы качественно устранить причину неисправности.

Описание

Сложное межвитковое замыкание может возникнуть по причине нарушения изоляционного слоя ответственных элементов в многофункциональных электротехнических агрегатах. В классическом двигателе, кроме распространенного замыкания на корпус, часто присутствуют и другие проблемы. Чаще всего это может быть спровоцировано выходом из строя обмотки ротора или же статора. Специалистам удалось установить, что классическое межвитковое замыкание возникает в результате перегрева мотора. Когда на устройство воздействует повышенная температура, то сложно избежать разрушения нанесенного производителем лака, который выполняет роль надежной оболочки. Из-за этого витки оголяются и начинают постепенно взаимодействовать друг с другом, вызывая тем самым короткое замыкание. Даже если это точечная проблема, двигатель все равно не будет функционировать как раньше. Ликвидировать поломку можно только при помощи качественной перемотки.

Элементарная проверка

Первым делом необходимо аккуратно установить индуктор на платформе тормозного изделия и включить его в сеть. Переключатель следует перевести в положение 4. Якорь аккуратно укладывают на полюса индуктора, после чего закрепляют на валу приспособление для проворачивания якоря. Можно включить стенд. Мастеру предстоит аккуратно прижать щупы контактного агрегата к двум соседним коллекторам якоря. Немного проворачивая механизм, нужно отыскать положение, при котором показания механизма будут находиться на максимальной отметке. При помощи резистора устанавливают стрелку устройства на максимально удобную отметку шкалы. Необходимо постепенно проворачивать якорь, не меняя при этом пространственного положения щупов. Мастеру остается только считать показания прибора.

Важные нюансы

Экспертами был разработан универсальный прибор для проверки межвиткового замыкания. Но первым делом нужно точно установить факт отсутствия дополнительной нагрузки на мотор. Проблема может возникнуть по причине засорения воздушной системы или заедания механического отдела. Чтобы безошибочно определить межвитковое замыкание, необходимо некоторое время понаблюдать за работающим двигателем. В такой ситуации мастер заметит интенсивное круговое искрение. Может ощущаться неприятный запах горелой изоляции. Чтобы ликвидировать проблему, нужно ее своевременно определить. При стандартном визуальном осмотре, обмотки якоря не должны быть вспученными или почерневшими. Указывать на проблему может запах горелого. Мастер должен убедиться в том, что между пластинами коллектора нет замыкания.

Универсальный агрегат

При помощи многофункционального прибора для проверки межвиткового замыкания можно безошибочно измерить сопротивление между обмоткой и корпусом. В рабочем состоянии разница полученных данных остается незначительной. Если полученный показатель превышает отметку 11 процентов, то качественного ремонта не избежать. Мастеру придется заменить всю обмотку, которая будет иметь меньшее сопротивление. Основные ремонтные работы должны быть направлены на перематывание неисправных деталей. Такие манипуляции доступны только в специальных условиях. Работу можно доверить исключительно специалистам.

Помощь мультиметра

Универсальность этого устройства позволяет выполнить проверку межвиткового замыкания, чтобы своевременно устранить имеющуюся поломку. Любые ремонтные работы должны начинаться с разборки якоря электродвигателя. Причины могут возникнуть по следующим причинам:

  1. Износ и поломка щеток.
  2. Замыкание между пластинами.
  3. Отсутствие контакта на клеммах.
  4. Плохая изоляция.
  5. Слишком высокая температура для пластин коллектора.

Многолетний опыт экспертов свидетельствует о том, что сломанный стартер издает характерный звук гула, появляются искры, меняется интенсивность вращения якоря, образуются вибрации во время работы.

Самостоятельный ремонт

Чтобы проверить межвитковое замыкание на якоре, нужно аккуратно приложить к пластине коллектора стартер лампы. Нужно посмотреть, загорится лампочка либо нет. Если лампочка сработала, тогда мастеру нужно подумать о замене обмотки или всего ротора. Но если реакции нет, проверку нужно выполнить омметром. Сопротивление должно быть максимально низким, не более 9 кОм. Если замыкание межвитковое, тогда пригодится определенный прибор для проверки якоря стартера. Устранить эту проблему можно в том случае, если выровнять все провода и очистить их от лишнего мусора. Если все перечисленные рекомендации не подействовали, остается только выполнить перемотку якоря. При распайке коллекторных выводов необходимо демонтировать ротор и тщательно зачистить поверхность при помощи бормашины. Определить сгоревший аккумулятор можно только с помощью аккумулятора.

Вариант для профессионалов

Специалисты привыкли использовать качественный прибор для межвиткового замыкания. Такой агрегат предназначен исключительно для профессионального ремонта электрооборудования. Для работы понадобится катушка со скобой. Классическим мультиметром можно определить только обрыв на якоре. Для более качественной диагностики лучше использовать аналоговый тестер. Между всеми ламелями обязательно замеряют сопротивление. Во всех случаях показатели должны быть идентичными. В некоторых случаях обмотки могут не сгореть, да и коллектор остается невредимым. Определить замыкание межвиткового типа можно с помощью прибора с прочной скобой от трансформатора. Мультиметр устанавливают на отметку 180 кОм. Щуп аккуратно замыкают на массу, а второй поочередно прикладывают к каждой ламели коллектора. Если якорь по-прежнему не прозванивается на массу, то он абсолютно исправен.

Замыкание классического статора

Даже такое изделие подвержено межвитковому замыканию. Первым делом специалист обязательно проверяет обмотку статора на факт сопротивления. Но это не самый надежный метод. Многие факторы влияют на мультиметр, из-за чего он может отображать ошибочные данные. Итоговый результат во многом зависит от перемотки двигателя, а также от старости самого железа. Обычными клещами можно измерить ток и сопротивление. Если у мастера есть необходимый опыт, то он может определить поломку даже по звуку работающего двигателя. Но в этом случае обязательно должны быть рабочие подшипники, которые качественно смазаны. При желании мастер может задействовать осциллограф, но такой агрегат отличается большой стоимостью. Из-за этого приобрести агрегат могут далеко не все. На двигателе не должно быть следов масла, подтеков. Недопустимо наличие посторонних запахов. Качественным тестером проверяют обмотки на факт сопротивления. Если результаты отличаются друг от друга более чем на 11%, то причина поломки может крыться в замыкании.

Самодельное приспособление

Устранить межвитковое замыкание электродвигателя можно при помощи агрегата, сооруженного в домашних условиях. Для сборки нужно подготовить транзисторы КТ209 и КТ315, переменные резисторы на 47 кОм и 1 кОм. Питание изделия можно обеспечить при помощи батареи, а также высококачественного стабилизатора. Дополнительно нужно установить зеленый светодиод, который будет сигнализировать о включении агрегата, а оранжевый – контрольный. Последовательно с этими элементами включают резистор на 30 Ом. Стоит отметить, что рабочая плата имеет компактные размеры, за счет чего легко поместится в небольшой корпус.

Причины неисправностей

Межвитковое замыкание электродвигателя не является редкой проблемой. Такая неисправность встречается в 50% всех случаев поломок. Ситуация может возникнуть из-за повышенной нагрузки на электроустановку. Неправильная эксплуатация агрегата часто влечет за собой преждевременные поломки. Номинальную нагрузку можно определить по паспорту установки. Перегрузка может быть спровоцирована механическим повреждением самого мотора. Сухие либо заклинившие подшипники часто вызывают замыкание. Не исключен факт заводского брака. Если электродвигатель хранится в ненадлежащих условиях, то это всегда чревато тем, что обмотка просто отсыреет.

Изменение сопротивления

Определение межвитковое замыкание позволяет существенно упростить ремонтные работы. Чтобы качественно проверить мотор на факт сопротивления изоляции, опытные электрики активно используют мегометр с напряжением 500 В. Таким приспособлением можно безошибочно измерить сопротивление изоляции обмоток двигателя. Если электродвигатели обладают напряжением 12 В или 24 В, то без помощи тестера просто не обойтись. Изоляция таких обмоток не рассчитана на испытание под максимальным напряжением. Производитель всегда в паспорте к агрегату указывает оптимальное значение. Если тестирование показало, что сопротивление изоляции гораздо меньше оптимальных 20 Мом, то обмотки обязательно разъединяют и тщательно проверяют каждую по отдельности. Для собранного мотора показатель не должен быть ниже положенных 21 Мом. Если изделие долгое время пролежало в сыром месте, то перед эксплуатацией его обязательно просушивают в течение нескольких часов накальной лампой.

Неисправности трансформатора

Опытные специалисты привыкли в работе использовать универсальный индикатор межвиткового замыкания, который существенно упрощает поиск возникших поломок. Но даже профессионалы должны помнить о том, что выбор наиболее подходящего источника питания и его местоположения напрямую зависит от количества питаемых изделий и типа подключения. У трансформатора есть довольно распространенная неисправность – непредвиденное замыкание витков между собой.

Эту проблему не всегда можно определить при помощи классического мультиметра. Агрегат нужно тщательно осмотреть на предмет наличия визуальных дефектов. Провод обмоток обладает лаковой изоляцией. В случае ее пробоя между витками возникает сопротивление, которые выше 0. В такой ситуации может возникнуть перегрев оснащения. При визуальном осмотре на трансформаторе не должно быть следов копоти, обуглившихся частиц, вздутия заводской заливки, почернений. Мастер может узнать номинальное напряжение из прилагаемой к агрегату документации. Если отличие показателей составляет 45% и больше, то обмотка вышла из строя. Чтобы не усугубить ситуацию, ремонт столь ответственного элемента лучше доверить специалистам, которые обладают всеми необходимыми навыками.

В идеале чтобы была произведена проверка обмоток электродвигателя, необходимо иметь специальные приборы, предназначенные для этого, которые стоят немалых денег. Наверняка не у каждого в доме они есть. Поэтому проще для таких целей научиться пользоваться тестером, имеющим другое название мультиметр. Такой прибор имеется практически у каждого уважающего себя хозяина дома.

Электродвигатели изготавливают в различных вариантах и модификациях, их неисправности также бывают самыми разными. Конечно, не любую неисправность можно диагностировать простым мультиметром, но наиболее часто проверка обмоток электродвигателя таким простым прибором вполне возможна.

Любой вид ремонта всегда начинают с осмотра устройства: наличие влаги, не сломаны ли детали, наличие запаха гари от изоляции и другие явные признаки неисправностей. Чаще всего сгоревшую обмотку видно. Тогда не нужны никакие проверки и измерения. Такое оборудование сразу отправляется на ремонт. Но бывают случаи, когда отсутствуют внешние признаки поломки, и требуется тщательная проверка обмоток электродвигателя.

Виды обмоток

Если не вникать в подробности, то обмотку двигателя можно представить в виде куска проводника, который намотан определенным образом в корпусе мотора, и вроде бы в ней ничего не должно ломаться.

Однако, дело обстоит гораздо сложнее, так как обмотка электродвигателя выполнена со своими особенностями:

  • Материал провода обмотки должен быть однородным по всей длине.
  • Форма и площадь поперечного сечения провода должны иметь определенную точность.
  • На проволоку, предназначенную для обмотки, в обязательном порядке в промышленных условиях наносится слой изоляции в виде лака, который должен обладать определенными свойствами: прочностью, эластичностью, хорошими диэлектрическими свойствами и т.д.
  • Провод обмотки должен обеспечивать прочный контакт при соединении.

Если имеется какое-либо нарушение этих требований, то электрический ток будет проходить уже в совершенно других условиях, а электрический мотор ухудшит свои эксплуатационные качества, то есть, снизится мощность, обороты, а может и вообще не работать.

Проверка обмоток электродвигателя 3-фазного мотора . Прежде всего, отключить ее от цепи. Основная часть существующих электродвигателей имеет обмотки, соединенные по схемам, соответствующим звезде или треугольнику.

Концы этих обмоток подключают обычно на колодки с клеммами, которые имеют соответствующие маркировки: «К» — конец, «Н» — начало. Бывают варианты соединений внутреннего исполнения, узлы находятся внутри корпуса мотора, а на выводах применяется другая маркировка (цифрами).

На статоре 3-фазного электродвигателя применяются обмотки, имеющие равные характеристики и свойства, одинаковые сопротивления. При замере мультиметром сопротивлений обмоток может оказаться, что у них разные значения. Это уже дает возможность предположить о неисправности, имеющейся в электродвигателе.

Возможные неисправности

Визуально не всегда можно определить состояние обмоток, так как доступ к ним ограничен особенностями конструкции двигателя. Практически проверить обмотку электродвигателя можно по электрическим характеристикам, так как все поломки мотора в основном выявляются:

• Обрывом, когда провод разорван, либо отгорел, ток по нему проходить не будет.
• Коротким замыканием, возникшим из-за повреждения изоляции между витками входа и выхода.
• Замыкание между витками, при этом изоляция повреждается между соседними витками. Вследствие этого поврежденные витки самоисключаются из работы. Электрический ток идет по обмотке, в которой не задействованы поврежденные витки, которые не работают.
• Пробиванием изоляции между корпусом статора и обмоткой.

Способы
Проверка обмоток электродвигателя на обрыв

Это самый простой вид проверки. Неисправность диагностируется простым измерением значения сопротивления провода. Если мультиметр показывает очень большое сопротивление, то это означает, что имеется обрыв провода с образованием воздушного пространства.

Проверка обмоток электродвигателя на короткое замыкание

При коротком замыкании в моторе отключится его питание установленной защитой от замыкания. Это происходит за очень короткое время. Однако даже за такой незначительный промежуток времени может возникнуть видимый дефект в обмотке в виде нагара и оплавления металла.

Если измерять приборами сопротивление обмотки, то получается малое его значение, которое приближается к нулю, так как из измерения исключается кусок обмотки из-за замыкания.

Проверка обмоток электродвигателя на межвитковое замыкание

Это самая трудная задача по определению и выявлению неисправности. Чтобы проверить обмотку электродвигателя, пользуются несколькими способами измерений и диагностик.

Проверка обмоток электродвигателя способом омметра

Этот прибор действует от постоянного тока, измеряет активное сопротивление. Во время работы обмотка образует кроме активного сопротивления, значительную индуктивную величину сопротивления.

Если будет замкнут один виток, то активное сопротивление практически не изменится, и определить омметром его сложно. Конечно, можно произвести точную калибровку прибора, скрупулезно замерять все обмотки на сопротивление, сравнивать их. Однако, даже в таком случае очень трудно выявить замыкание витков.

Результаты гораздо точнее выдает мостовой метод, с помощью которого измеряется активное сопротивление. Этим методом пользуются в условиях лаборатории, поэтому обычные электромонтеры им не пользуются.

Измерение тока в каждой фазе

Соотношение токов по фазам изменится, если произойдет замыкание между витками, статор будет нагреваться. Если двигатель полностью исправен, то на всех фазах ток потребления одинаков. Поэтому измерив эти токи под нагрузкой, можно с уверенностью сказать о реальном техническом состоянии электродвигателя.

Проверка обмоток электродвигателя переменным током

Не всегда можно измерить общее сопротивление обмотки, и при этом учесть индуктивное сопротивление. У неисправного двигателя проверить обмотку можно переменным током. Для этого применяют амперметр, вольтметр и понижающий трансформатор. Для ограничения тока в схему вставляют резистор, либо реостат.

Чтобы проверить обмотку электродвигателя, применяется низкое напряжение, проверяется значение тока, которое не должно быть выше значений по номиналу. Измеренное падение напряжения на обмотке делится на ток, в итоге получается полное сопротивление. Его значение сравнивают с другими обмотками.

Такая же схема дает возможность определить вольтамперные свойства обмоток. Для этого необходимо сделать измерения на различных значениях тока, затем записать их в таблицу, либо начертить график. Во время сравнения с другими обмотками не должно быть больших отклонений. В противном случае имеется межвитковое замыкание.

Проверка обмоток электродвигателя шариком

Этот метод основывается на образовании электромагнитного поля с вращающимся эффектом, если обмотки исправны. На них подключается симметричное напряжение с тремя фазами, низкого значения. Для таких проверок используют три понижающих трансформатора с одинаковыми данными. Их подключают отдельно на каждую фазу.

Чтобы ограничить нагрузки, опыт проводят за короткий промежуток времени.

Подают напряжение на обмотки статора, и сразу вводят маленький стальной шарик в магнитное поле. При исправных обмотках шарик крутится синхронно внутри магнитопровода.

Если имеется замыкание между витками в какой-либо обмотке, то шарик сразу остановится там, где есть замыкание. При проведении проверки нельзя допускать превышения тока выше номинального значения, так как шарик может вылететь из статора с большой скоростью, что является опасно для человека.

Определение полярности обмоток электрическим методом

У обмоток статора имеется маркировка выводов, которой иногда может не быть по разным причинам. Это создает сложности при проведении сборки. Чтобы определить маркировку, применяют некоторые способы:

Статор выступает в роли магнитопровода с обмотками, действующими по принципу трансформатора.

Определение маркировки выводов обмотки амперметром и батарейкой

На наружной поверхности статора имеется шесть проводов от трех обмоток, концы которых не промаркированы, и подлежат определению по их принадлежности.

Применяя омметр, находят выводы для каждой обмотки, и отмечают цифрами. Далее, делают маркировку одной из обмоток конца и начала, произвольно. К одной из оставшихся двух обмоток присоединяют стрелочный амперметр, чтобы стрелка находилась на середине шкалы, для определения направления тока.

Минусовой вывод батарейки соединяют с концом выбранной обмотки, а выводом плюса кратковременно касаются ее начала.

Импульс в первой обмотке трансформируется во вторую цепь, которая замкнута амперметром, при этом повторяет исходную форму. Если полярность обмоток совпала с правильным расположением, то стрелка прибора в начале импульса пойдет вправо, а при размыкании цепи стрелка отойдет влево.

Если показания прибора совсем другие, то полярность выводов обмотки меняют местами и маркируют. Остальные обмотки проверяются подобным образом.

Определение полярности вольтметром и понижающим трансформатором

Первый этап аналогичен предыдущему способу: определяют принадлежность выводов обмоткам.

Далее, произвольным образом маркируют выводы первой любой обмотки для соединения их с понижающим трансформатором (12 вольт).

Две другие обмотки соединяют двумя выводами в одной точке случайным образом, оставшуюся пару соединяют с вольтметром и включают питание. Напряжение выхода трансформируется в другие обмотки с таким же значением, так как у них одинаковое количество витков.

Посредством последовательной схемы подключения 2-й и 3-й обмоток вектора напряжения суммируются, а результат покажет вольтметр. Далее маркируют остальные концы обмоток и проводят контрольные измерения.

Способы определения межвиткового замыкания двигателя

Межвитковое замыкание: причины, способы проверки и методы ремонта

Во время эксплуатации любого оборудования периодически возникают поломки разного характера, которые требуют качественного ремонта. Распространенные сегодня электродвигатели не являются тому исключением. Такие агрегаты могут выходить из строя в результате межвиткового замыкания. В такой ситуации может сгореть исправный, на первый взгляд, двигатель. Именно поэтому специалисты стараются своевременно определить замыкание межвиткового типа, чтобы качественно устранить причину неисправности.

Описание

Сложное межвитковое замыкание может возникнуть по причине нарушения изоляционного слоя ответственных элементов в многофункциональных электротехнических агрегатах. В классическом двигателе, кроме распространенного замыкания на корпус, часто присутствуют и другие проблемы. Чаще всего это может быть спровоцировано выходом из строя обмотки ротора или же статора. Специалистам удалось установить, что классическое межвитковое замыкание возникает в результате перегрева мотора. Когда на устройство воздействует повышенная температура, то сложно избежать разрушения нанесенного производителем лака, который выполняет роль надежной оболочки. Из-за этого витки оголяются и начинают постепенно взаимодействовать друг с другом, вызывая тем самым короткое замыкание. Даже если это точечная проблема, двигатель все равно не будет функционировать как раньше. Ликвидировать поломку можно только при помощи качественной перемотки.

Элементарная проверка

Первым делом необходимо аккуратно установить индуктор на платформе тормозного изделия и включить его в сеть. Переключатель следует перевести в положение 4. Якорь аккуратно укладывают на полюса индуктора, после чего закрепляют на валу приспособление для проворачивания якоря. Можно включить стенд. Мастеру предстоит аккуратно прижать щупы контактного агрегата к двум соседним коллекторам якоря. Немного проворачивая механизм, нужно отыскать положение, при котором показания механизма будут находиться на максимальной отметке. При помощи резистора устанавливают стрелку устройства на максимально удобную отметку шкалы. Необходимо постепенно проворачивать якорь, не меняя при этом пространственного положения щупов. Мастеру остается только считать показания прибора.

Важные нюансы

Экспертами был разработан универсальный прибор для проверки межвиткового замыкания. Но первым делом нужно точно установить факт отсутствия дополнительной нагрузки на мотор. Проблема может возникнуть по причине засорения воздушной системы или заедания механического отдела. Чтобы безошибочно определить межвитковое замыкание, необходимо некоторое время понаблюдать за работающим двигателем. В такой ситуации мастер заметит интенсивное круговое искрение. Может ощущаться неприятный запах горелой изоляции. Чтобы ликвидировать проблему, нужно ее своевременно определить. При стандартном визуальном осмотре, обмотки якоря не должны быть вспученными или почерневшими. Указывать на проблему может запах горелого. Мастер должен убедиться в том, что между пластинами коллектора нет замыкания.

Универсальный агрегат

При помощи многофункционального прибора для проверки межвиткового замыкания можно безошибочно измерить сопротивление между обмоткой и корпусом. В рабочем состоянии разница полученных данных остается незначительной. Если полученный показатель превышает отметку 11 процентов, то качественного ремонта не избежать. Мастеру придется заменить всю обмотку, которая будет иметь меньшее сопротивление. Основные ремонтные работы должны быть направлены на перематывание неисправных деталей. Такие манипуляции доступны только в специальных условиях. Работу можно доверить исключительно специалистам.

Помощь мультиметра

Универсальность этого устройства позволяет выполнить проверку межвиткового замыкания, чтобы своевременно устранить имеющуюся поломку. Любые ремонтные работы должны начинаться с разборки якоря электродвигателя. Причины могут возникнуть по следующим причинам:

  1. Износ и поломка щеток.
  2. Замыкание между пластинами.
  3. Отсутствие контакта на клеммах.
  4. Плохая изоляция.
  5. Слишком высокая температура для пластин коллектора.

Многолетний опыт экспертов свидетельствует о том, что сломанный стартер издает характерный звук гула, появляются искры, меняется интенсивность вращения якоря, образуются вибрации во время работы.

Самостоятельный ремонт

Чтобы проверить межвитковое замыкание на якоре, нужно аккуратно приложить к пластине коллектора стартер лампы. Нужно посмотреть, загорится лампочка либо нет. Если лампочка сработала, тогда мастеру нужно подумать о замене обмотки или всего ротора. Но если реакции нет, проверку нужно выполнить омметром. Сопротивление должно быть максимально низким, не более 9 кОм. Если замыкание межвитковое, тогда пригодится определенный прибор для проверки якоря стартера. Устранить эту проблему можно в том случае, если выровнять все провода и очистить их от лишнего мусора. Если все перечисленные рекомендации не подействовали, остается только выполнить перемотку якоря. При распайке коллекторных выводов необходимо демонтировать ротор и тщательно зачистить поверхность при помощи бормашины. Определить сгоревший аккумулятор можно только с помощью аккумулятора.

Вариант для профессионалов

Специалисты привыкли использовать качественный прибор для межвиткового замыкания. Такой агрегат предназначен исключительно для профессионального ремонта электрооборудования. Для работы понадобится катушка со скобой. Классическим мультиметром можно определить только обрыв на якоре. Для более качественной диагностики лучше использовать аналоговый тестер. Между всеми ламелями обязательно замеряют сопротивление. Во всех случаях показатели должны быть идентичными. В некоторых случаях обмотки могут не сгореть, да и коллектор остается невредимым. Определить замыкание межвиткового типа можно с помощью прибора с прочной скобой от трансформатора. Мультиметр устанавливают на отметку 180 кОм. Щуп аккуратно замыкают на массу, а второй поочередно прикладывают к каждой ламели коллектора. Если якорь по-прежнему не прозванивается на массу, то он абсолютно исправен.

Замыкание классического статора

Даже такое изделие подвержено межвитковому замыканию. Первым делом специалист обязательно проверяет обмотку статора на факт сопротивления. Но это не самый надежный метод. Многие факторы влияют на мультиметр, из-за чего он может отображать ошибочные данные. Итоговый результат во многом зависит от перемотки двигателя, а также от старости самого железа. Обычными клещами можно измерить ток и сопротивление. Если у мастера есть необходимый опыт, то он может определить поломку даже по звуку работающего двигателя. Но в этом случае обязательно должны быть рабочие подшипники, которые качественно смазаны. При желании мастер может задействовать осциллограф, но такой агрегат отличается большой стоимостью. Из-за этого приобрести агрегат могут далеко не все. На двигателе не должно быть следов масла, подтеков. Недопустимо наличие посторонних запахов. Качественным тестером проверяют обмотки на факт сопротивления. Если результаты отличаются друг от друга более чем на 11%, то причина поломки может крыться в замыкании.

Самодельное приспособление

Устранить межвитковое замыкание электродвигателя можно при помощи агрегата, сооруженного в домашних условиях. Для сборки нужно подготовить транзисторы КТ209 и КТ315, переменные резисторы на 47 кОм и 1 кОм. Питание изделия можно обеспечить при помощи батареи, а также высококачественного стабилизатора. Дополнительно нужно установить зеленый светодиод, который будет сигнализировать о включении агрегата, а оранжевый – контрольный. Последовательно с этими элементами включают резистор на 30 Ом. Стоит отметить, что рабочая плата имеет компактные размеры, за счет чего легко поместится в небольшой корпус.

Причины неисправностей

Межвитковое замыкание электродвигателя не является редкой проблемой. Такая неисправность встречается в 50% всех случаев поломок. Ситуация может возникнуть из-за повышенной нагрузки на электроустановку. Неправильная эксплуатация агрегата часто влечет за собой преждевременные поломки. Номинальную нагрузку можно определить по паспорту установки. Перегрузка может быть спровоцирована механическим повреждением самого мотора. Сухие либо заклинившие подшипники часто вызывают замыкание. Не исключен факт заводского брака. Если электродвигатель хранится в ненадлежащих условиях, то это всегда чревато тем, что обмотка просто отсыреет.

Изменение сопротивления

Определение межвитковое замыкание позволяет существенно упростить ремонтные работы. Чтобы качественно проверить мотор на факт сопротивления изоляции, опытные электрики активно используют мегометр с напряжением 500 В. Таким приспособлением можно безошибочно измерить сопротивление изоляции обмоток двигателя. Если электродвигатели обладают напряжением 12 В или 24 В, то без помощи тестера просто не обойтись. Изоляция таких обмоток не рассчитана на испытание под максимальным напряжением. Производитель всегда в паспорте к агрегату указывает оптимальное значение. Если тестирование показало, что сопротивление изоляции гораздо меньше оптимальных 20 Мом, то обмотки обязательно разъединяют и тщательно проверяют каждую по отдельности. Для собранного мотора показатель не должен быть ниже положенных 21 Мом. Если изделие долгое время пролежало в сыром месте, то перед эксплуатацией его обязательно просушивают в течение нескольких часов накальной лампой.

Неисправности трансформатора

Опытные специалисты привыкли в работе использовать универсальный индикатор межвиткового замыкания, который существенно упрощает поиск возникших поломок. Но даже профессионалы должны помнить о том, что выбор наиболее подходящего источника питания и его местоположения напрямую зависит от количества питаемых изделий и типа подключения. У трансформатора есть довольно распространенная неисправность – непредвиденное замыкание витков между собой.

Эту проблему не всегда можно определить при помощи классического мультиметра. Агрегат нужно тщательно осмотреть на предмет наличия визуальных дефектов. Провод обмоток обладает лаковой изоляцией. В случае ее пробоя между витками возникает сопротивление, которые выше 0. В такой ситуации может возникнуть перегрев оснащения. При визуальном осмотре на трансформаторе не должно быть следов копоти, обуглившихся частиц, вздутия заводской заливки, почернений. Мастер может узнать номинальное напряжение из прилагаемой к агрегату документации. Если отличие показателей составляет 45% и больше, то обмотка вышла из строя. Чтобы не усугубить ситуацию, ремонт столь ответственного элемента лучше доверить специалистам, которые обладают всеми необходимыми навыками.

Проверка обмоток электродвигателя. Неисправности и методы проверок

В идеале чтобы была произведена проверка обмоток электродвигателя, необходимо иметь специальные приборы, предназначенные для этого, которые стоят немалых денег. Наверняка не у каждого в доме они есть. Поэтому проще для таких целей научиться пользоваться тестером, имеющим другое название мультиметр. Такой прибор имеется практически у каждого уважающего себя хозяина дома.

Электродвигатели изготавливают в различных вариантах и модификациях, их неисправности также бывают самыми разными. Конечно, не любую неисправность можно диагностировать простым мультиметром, но наиболее часто проверка обмоток электродвигателя таким простым прибором вполне возможна.

Любой вид ремонта всегда начинают с осмотра устройства: наличие влаги, не сломаны ли детали, наличие запаха гари от изоляции и другие явные признаки неисправностей. Чаще всего сгоревшую обмотку видно. Тогда не нужны никакие проверки и измерения. Такое оборудование сразу отправляется на ремонт. Но бывают случаи, когда отсутствуют внешние признаки поломки, и требуется тщательная проверка обмоток электродвигателя.

Виды обмоток

Если не вникать в подробности, то обмотку двигателя можно представить в виде куска проводника, который намотан определенным образом в корпусе мотора, и вроде бы в ней ничего не должно ломаться.

Однако, дело обстоит гораздо сложнее, так как обмотка электродвигателя выполнена со своими особенностями:
  • Материал провода обмотки должен быть однородным по всей длине.
  • Форма и площадь поперечного сечения провода должны иметь определенную точность.
  • На проволоку, предназначенную для обмотки, в обязательном порядке в промышленных условиях наносится слой изоляции в виде лака, который должен обладать определенными свойствами: прочностью, эластичностью, хорошими диэлектрическими свойствами и т.д.
  • Провод обмотки должен обеспечивать прочный контакт при соединении.

Если имеется какое-либо нарушение этих требований, то электрический ток будет проходить уже в совершенно других условиях, а электрический мотор ухудшит свои эксплуатационные качества, то есть, снизится мощность, обороты, а может и вообще не работать.

Проверка обмоток электродвигателя 3-фазного мотора . Прежде всего, отключить ее от цепи. Основная часть существующих электродвигателей имеет обмотки, соединенные по схемам, соответствующим звезде или треугольнику.

Концы этих обмоток подключают обычно на колодки с клеммами, которые имеют соответствующие маркировки: «К» — конец, «Н» — начало. Бывают варианты соединений внутреннего исполнения, узлы находятся внутри корпуса мотора, а на выводах применяется другая маркировка (цифрами).

На статоре 3-фазного электродвигателя применяются обмотки, имеющие равные характеристики и свойства, одинаковые сопротивления. При замере мультиметром сопротивлений обмоток может оказаться, что у них разные значения. Это уже дает возможность предположить о неисправности, имеющейся в электродвигателе.

Возможные неисправности

Визуально не всегда можно определить состояние обмоток, так как доступ к ним ограничен особенностями конструкции двигателя. Практически проверить обмотку электродвигателя можно по электрическим характеристикам, так как все поломки мотора в основном выявляются:

  • Обрывом, когда провод разорван, либо отгорел, ток по нему проходить не будет.
  • Коротким замыканием, возникшим из-за повреждения изоляции между витками входа и выхода.
  • Замыкание между витками, при этом изоляция повреждается между соседними витками. Вследствие этого поврежденные витки самоисключаются из работы. Электрический ток идет по обмотке, в которой не задействованы поврежденные витки, которые не работают.
  • Пробиванием изоляции между корпусом статора и обмоткой.
Способы
Проверка обмоток электродвигателя на обрыв

Это самый простой вид проверки. Неисправность диагностируется простым измерением значения сопротивления провода. Если мультиметр показывает очень большое сопротивление, то это означает, что имеется обрыв провода с образованием воздушного пространства.

Проверка обмоток электродвигателя на короткое замыкание

При коротком замыкании в моторе отключится его питание установленной защитой от замыкания. Это происходит за очень короткое время. Однако даже за такой незначительный промежуток времени может возникнуть видимый дефект в обмотке в виде нагара и оплавления металла.

Если измерять приборами сопротивление обмотки, то получается малое его значение, которое приближается к нулю, так как из измерения исключается кусок обмотки из-за замыкания.

Проверка обмоток электродвигателя на межвитковое замыкание

Это самая трудная задача по определению и выявлению неисправности. Чтобы проверить обмотку электродвигателя, пользуются несколькими способами измерений и диагностик.

Проверка обмоток электродвигателя способом омметра

Этот прибор действует от постоянного тока, измеряет активное сопротивление. Во время работы обмотка образует кроме активного сопротивления, значительную индуктивную величину сопротивления.

Если будет замкнут один виток, то активное сопротивление практически не изменится, и определить омметром его сложно. Конечно, можно произвести точную калибровку прибора, скрупулезно замерять все обмотки на сопротивление, сравнивать их. Однако, даже в таком случае очень трудно выявить замыкание витков.

Результаты гораздо точнее выдает мостовой метод, с помощью которого измеряется активное сопротивление. Этим методом пользуются в условиях лаборатории, поэтому обычные электромонтеры им не пользуются.

Измерение тока в каждой фазе

Соотношение токов по фазам изменится, если произойдет замыкание между витками, статор будет нагреваться. Если двигатель полностью исправен, то на всех фазах ток потребления одинаков. Поэтому измерив эти токи под нагрузкой, можно с уверенностью сказать о реальном техническом состоянии электродвигателя.

Проверка обмоток электродвигателя переменным током

Не всегда можно измерить общее сопротивление обмотки, и при этом учесть индуктивное сопротивление. У неисправного двигателя проверить обмотку можно переменным током. Для этого применяют амперметр, вольтметр и понижающий трансформатор. Для ограничения тока в схему вставляют резистор, либо реостат.

Чтобы проверить обмотку электродвигателя, применяется низкое напряжение, проверяется значение тока, которое не должно быть выше значений по номиналу. Измеренное падение напряжения на обмотке делится на ток, в итоге получается полное сопротивление. Его значение сравнивают с другими обмотками.

Такая же схема дает возможность определить вольтамперные свойства обмоток. Для этого необходимо сделать измерения на различных значениях тока, затем записать их в таблицу, либо начертить график. Во время сравнения с другими обмотками не должно быть больших отклонений. В противном случае имеется межвитковое замыкание.

Проверка обмоток электродвигателя шариком

Этот метод основывается на образовании электромагнитного поля с вращающимся эффектом, если обмотки исправны. На них подключается симметричное напряжение с тремя фазами, низкого значения. Для таких проверок используют три понижающих трансформатора с одинаковыми данными. Их подключают отдельно на каждую фазу.

Чтобы ограничить нагрузки, опыт проводят за короткий промежуток времени.

Подают напряжение на обмотки статора, и сразу вводят маленький стальной шарик в магнитное поле. При исправных обмотках шарик крутится синхронно внутри магнитопровода.

Если имеется замыкание между витками в какой-либо обмотке, то шарик сразу остановится там, где есть замыкание. При проведении проверки нельзя допускать превышения тока выше номинального значения, так как шарик может вылететь из статора с большой скоростью, что является опасно для человека.

Определение полярности обмоток электрическим методом

У обмоток статора имеется маркировка выводов, которой иногда может не быть по разным причинам. Это создает сложности при проведении сборки.

Чтобы определить маркировку, применяют некоторые способы:
  • Слабым источником постоянного тока и амперметром.
  • Понижающим трансформатором и вольтметром.

Статор выступает в роли магнитопровода с обмотками, действующими по принципу трансформатора.

Определение маркировки выводов обмотки амперметром и батарейкой

На наружной поверхности статора имеется шесть проводов от трех обмоток, концы которых не промаркированы, и подлежат определению по их принадлежности.

Применяя омметр, находят выводы для каждой обмотки, и отмечают цифрами. Далее, делают маркировку одной из обмоток конца и начала, произвольно. К одной из оставшихся двух обмоток присоединяют стрелочный амперметр, чтобы стрелка находилась на середине шкалы, для определения направления тока.

Минусовой вывод батарейки соединяют с концом выбранной обмотки, а выводом плюса кратковременно касаются ее начала.

Импульс в первой обмотке трансформируется во вторую цепь, которая замкнута амперметром, при этом повторяет исходную форму. Если полярность обмоток совпала с правильным расположением, то стрелка прибора в начале импульса пойдет вправо, а при размыкании цепи стрелка отойдет влево.

Если показания прибора совсем другие, то полярность выводов обмотки меняют местами и маркируют. Остальные обмотки проверяются подобным образом.

Определение полярности вольтметром и понижающим трансформатором

Первый этап аналогичен предыдущему способу: определяют принадлежность выводов обмоткам.

Далее, произвольным образом маркируют выводы первой любой обмотки для соединения их с понижающим трансформатором (12 вольт).

Две другие обмотки соединяют двумя выводами в одной точке случайным образом, оставшуюся пару соединяют с вольтметром и включают питание. Напряжение выхода трансформируется в другие обмотки с таким же значением, так как у них одинаковое количество витков.

Посредством последовательной схемы подключения 2-й и 3-й обмоток вектора напряжения суммируются, а результат покажет вольтметр. Далее маркируют остальные концы обмоток и проводят контрольные измерения.

Межвитковое замыкание якоря, статора, трансформатора. Как определить замыкание между витками.

Электродвигатели часто выходят из строя, и основной причиной для этого является межвитковое замыкание. Оно составляет около 40% всех поломок моторов. От чего возникает замыкание между витками? Для этого есть несколько причин.

Основная причина – излишняя нагрузка на электродвигатель, которая выше установленной нормы. Статорные обмотки нагреваются, разрушают изоляцию, происходит замыкание между витками обмоток. Неправильно эксплуатируя электрическую машину, работник создает чрезмерную нагрузку на электродвигатель.

Нормальную нагрузку можно узнать из паспорта на оборудование, либо на табличке мотора. Лишняя нагрузка может возникнуть из-за поломки механической части электромотора. Подшипники качения могут послужить этой причиной. Они могут заклинить от износа или отсутствия смазки, в результате этого возникнет замыкание витков катушки якоря.

Замыкание витков возникает и в процессе ремонта или изготовления двигателя, в результате брака, если двигатель изготавливали или ремонтировали в неприспособленной мастерской. Хранить и эксплуатировать электромотор необходимо по определенным правилам, иначе внутрь мотора может проникнуть влага, обмотки отсыреют, как следствие возникнет витковое замыкание.

С витковым замыканием электродвигатель работает неполноценно и недолго. Если вовремя не выявить межвитковое замыкание, то скоро придется покупать новый электродвигатель или полностью новую электрическую машину, например, электродрель.

При замыкании витков обмотки двигателя повышается ток возбуждения, обмотка перегревается, разрушает изоляцию, происходит замыкание других витков обмотки. Вследствие повышения тока может послужить причиной выхода из строя регулятора напряжения. Витковое замыкание выясняется сравнением обмоточного сопротивления с нормой по техусловиям. Если оно снизилось, обмотка подлежит перемотке, замене.

Как найти межвитковое замыкание

Замыкание витков легко определить, для этого есть несколько методов. Во время работы электродвигателя обратите внимание на неравномерный нагрев статора. Если одна его часть нагрелась больше, чем корпус двигателя, то необходимо остановить работу и провести точную диагностику мотора.

Существуют приборы для диагностики замыкания витков, можно проверить токовыми клещами. Нужно измерить нагрузку каждой фазы по очереди. При разнице нагрузок на фазах надо задуматься о наличии межвиткового замыкания. Можно перепутать витковое замыкание с перекосом фаз сети питания. Чтобы избежать неправильной диагностики, надо измерить приходящее напряжение питания.

Обмотки проверяют мультиметром путем прозвонки. Каждую обмотку проверяем прибором отдельно, сравниваем результаты. Если замкнуты оказались всего 2-3 витка, то разница будет незаметна, замыкание не выявится. С помощью мегомметра можно прозвонить электромотор, выявив наличие замыкания на корпус. Один контакт прибора соединяем с корпусом мотора, второй к выводам каждой обмотки.

Если нет уверенности в исправности двигателя, то необходимо произвести разборку мотора. При разборе нужно осмотреть обмотки ротора, статора, наверняка будет видно место замыкания.

Наиболее точным методом проверки замыкания между витками обмоток является проверка понижающим трансформатором на трех фазах с шариком подшипника. Подключаем на статор электромотора в разобранном виде три фазы от трансформатора с пониженным напряжением. Кидаем шарик подшипника внутрь статора. Шарик бегает по кругу – это нормально, а если он примагнитился к одному месту, то в этом месте замыкание.

Можно вместо шарика применить пластинку от сердечника трансформатора. Ее также проводим внутри статора. В месте замыкания витков, она будет дребезжать, а где замыкания нет, она просто притянется к железу. При таких проверках нельзя забывать про заземление корпуса двигателя, трансформатор должен быть низковольтным. Опыты с пластинкой и шариком при 380 вольт запрещаются, это опасно для жизни.

Самодельный прибор для определения виткового замыкания

Сделаем дроссель своими руками для проверки межвиткового замыкания в обмотке двигателя. Нам понадобится П-образное трансформаторное железо. Его можно взять, например, от старого вибрационного насоса «Ручеек», «Малыш». Разбираем его нижнюю часть, хорошо нагреваем ее. Там имеются катушки, залитые эпоксидной смолой.


Эпоксидку разогреваем и выбиваем катушки с сердечником. С помощью наждака или болгарки срезаем губки сердечника.
Намотаны эти катушки как раз на П-образном трансформаторном железе.

Не нужно соблюдать углы. Нужно сделать место, в которое легко ляжет маленький и большой якорь.

При обработке необходимо учесть, что железо слоеное. Нельзя обрабатывать его так, чтобы камень его задирал. Нужно обрабатывать в таком направлении, чтобы слои лежали друг к другу, чтобы не было задиров. После обработки снимите все фаски и заусенцы, так как придется работать с эмалированным проводом, нежелательно его поцарапать.

Теперь нам надо сделать две катушки для этого сердечника, которые разместим с обеих сторон. Замеряем толщину и ширину сердечника в самых широких местах, по заклепкам. Берем плотный картон, размечаем его по размерам сердечника. Учитываем размер паза в сердечнике между катушками. Проводим неострым краем ножниц по местам сгиба, чтобы удобнее было сгибать картон. Вырезаем заготовку для каркаса катушек. Сгибаем по линиям сгиба. Получается каркас катушки.

Теперь делаем четыре крышки для каждой стороны катушек. Получаем два картонных каркаса для катушек.

Рассчитываем количество витков катушек по формуле для трансформаторов.

13200 делим на сечение сердечника в см 2 . Сечение нашего сердечника:

3,6 см х 2,1 см = 7,56 см 2 .

13200 : 7,56 = 1746 витков на две катушки. Это число не обязательное, отклонение 10% в обе стороны никакой роли не сыграет. Округляем в большую сторону, 1800 : 2 = 900 витков нужно намотать на каждую катушку. У нас есть провод 0,16 мм, он вполне подойдет для наших катушек. Наматывать можно как угодно. По 900 витков можно намотать и вручную. Если ошибетесь на 20-30 витков, то ничего страшного не будет. Лучше намотать больше. Перед намоткой шилом делаем отверстия по краям каркаса для вывода провода катушек.

На конец провода надеваем термоусадочный кембрик. Конец провода вставляем в отверстие, загибаем, и начинаем намотку катушки.

Заполнение получилось малым, поэтому можно мотать и проводом толще. На второй конец припаиваем проводок с кембриком и вставляем в отверстие. Не заматываем катушку, пока не провели испытание.

Обе катушки намотаны. Надеваем их на сердечник таким образом, чтобы провода шли вниз и были с одной стороны. Катушки абсолютно одинаково намотаны, направление витков в одну сторону, концы выведены одинаково. Теперь необходимо один конец с одной катушки и один с другой соединить, а на оставшиеся два конца подать напряжение 220 вольт. Главное не запутаться и соединить правильные провода. Чтобы понять порядок соединения, нужно мысленно разогнуть наш П-образный сердечник в одну линию, чтобы витки в катушках располагались в одном направлении, переходили от одной катушки во вторую. Соединяем два начала катушек. На два конца подаем напряжение.

Сравним дроссель фабричный и самодельный.

Проверяем заводской дроссель металлической пластинкой на вибрацию места витковых замыканий якоря двигателя и отмечаем их маркером. Теперь то же самое делаем на нашем самодельном дросселе. Результаты получились идентичные. Наш новый дроссель работает нормально.

Снимаем наши катушки с сердечника, обмотки фиксируем изолентой. Пайку также изолируем лентой. Одеваем готовые катушки на сердечник, припаиваем к концам проводов питание 220 В. Дроссель готов к эксплуатации.

Межвитковое замыкание якоря

Для проверки якоря воспользуемся специальным прибором, который представляет трансформатор с вырезанным сердечником. Когда мы кладем якорь в этот зазор, его обмотка начинает работать как вторичная обмотка трансформатора. При этом, если на якоре имеется межвитковое замыкание, от местного перенасыщения железом металлическая пластинка, которая будет находиться сверху якоря, будет вибрировать, либо примагничиваться к корпусу якоря.

Включаем прибор. Для наглядности мы специально замкнули две ламели на коллекторе, чтобы показать каким образом производится диагностика. Помещаем пластинку на якорь и сразу видим результат. Наша пластинка примагнитилась и начала вибрировать. Поворачиваем якорь, витки смещаются, и пластинка перестает вибрировать.

Теперь удалим замыкание ламелей для проверки. Повторяем проверку и видим, что обмотка якоря исправна, пластинка не вибрирует ни в каких местах.

Способ №2 проверки якоря на витковое замыкание

Этот способ подходит для тех, кто не занимается профессиональным ремонтом электроинструмента. Для точной диагностики межвиткового замыкания требуется скоба с катушкой.

Мультиметром можно выяснить лишь обрыв катушки якоря. Лучше для этой цели применять аналоговый тестер. Между каждыми двумя ламелями замеряем сопротивление.

Сопротивление должно быть везде одинаковое. Бывают случаи, когда обмотки не сгорели, коллектор нормальный. Тогда замыкание витков определяют только с помощью прибора со скобой от трансформатора. Теперь устанавливаем мультиметр на 200 кОм, один щуп замыкаем на массу, а другим касаемся каждой ламели коллектора, при условии, что нет обрыва катушек.

Если якорь не прозванивается на массу, то он исправный, либо может быть межвитковое замыкание.

Межвитковое замыкание трансформатора

У трансформаторов есть распространенная неисправность – замыкание витков между собой. Мультиметром не всегда можно выявить этот дефект. Необходимо внимательно осмотреть трансформатор. Провод обмоток имеет лаковую изоляцию, при ее пробое между витками обмотки есть сопротивление, которое не равно нулю. Оно и приводит к разогреву обмотки.

При осмотре трансформатора на нем не должно быть гари, обуглившейся бумаги, вздутия заливки, почернений. Если известен тип и марка трансформатора, можно узнать, какое должно быть сопротивление обмоток. Мультиметр переключают в режим сопротивления. Сравнивают измеренное сопротивление со справочными данными. Если отличие составляет больше 50%, то обмотки неисправны. Если данные сопротивления не удалось найти в справочнике, то наверняка известно количество витков, тип и сечение провода, можно вычислить сопротивление по формулам.

Чтобы проверить трансформатор блока питания с выходом низкого напряжения, подключаем к первичной обмотке напряжение 220 В. Если появился дым, запах, то сразу отключаем, обмотка неисправна. Если таких признаков нет, то измеряем напряжение тестером на вторичной обмотке. При заниженном на 20% напряжении есть риск выхода из строя вторичной обмотки.

Если есть второй исправный трансформатор, то путем сравнения сопротивлений выясняют исправность обмоток. Чтобы проверить более подробно, применяют осциллограф и генератор.

Межвитковое замыкание статора

Часто на неисправном двигателе имеется межвитковое замыкание. Сначала проверяют обмотку статора на сопротивление. Это ненадежный метод, так как мультиметр не всегда может точно показать результат замера. Это зависит и от технологии перемотки двигателя, от старости железа.

Клещами тоже можно измерить сопротивление и ток. Иногда проверяют по звуку работающего мотора, при условии, что подшипники исправны, смазаны, редуктор привода исправен. Еще проверяют межвитковое замыкание осциллографом, но они имеют большую стоимость, не у каждого имеется этот прибор.

Внешне осматривают двигатель. Не должно быть следов масла, подтеков, запаха. Измеренный по фазам ток, должен быть одинаковый. Хорошим тестером проверяют обмотки на сопротивление. При разнице в замерах более 10% есть вероятность замыкания витков обмоток.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Методы определения межвитковых замыканий обмоток

Витковые замыкания и замыкания на корпус бывают из-за местного разрушения изоляции, которое может произойти в результате трения витков между собой и о корпус, загрязнения изоляции металлической пылью, которая при работе машины вибрирует и перетирает изоляцию, пробоя изоляции из-за перегрузки машины и увлажнения изоляции.

Рассмотренные дефекты можно выявить несколькими методами.

Сгорание изоляции можно определить внешним осмотром, измерением ее сопротивления и испытанием электрической прочности.

Замыкания обмоток на корпус определяют с помощью мегомметра, контрольной лампы и вольтметра, а также методом падения напряжения. Мегомметром поочередно проверяют сопротивление изоляции каждой фазы относительно корпуса. Если у какой-либо фазы сопротивление равно нулю, то, значит, она имеет замыкание на корпус.

Контрольную лампу или вольтметр включают последовательно проверяемой обмоткой и корпусом и поочередно подают напряжение на каждую фазу и корпус машины. Если лампа горит, а вольтметр показывает напряжение, то данная обмотка имеет замыкание на корпус.

Рассмотренными способами можно выявить наличие замыкания на корпус, но не установить место замыкания. Обычно в машинах малой мощности не ищут место замыкания, а перематывают всю обмотку. В машинах средней и большой мощности экономически целесообразна замена части обмотки. Для обнаружения замкнутой части (места замыкания) обмотки применяют метод падения напряжения.

Витковые замыкания обмоток определяют методами симметрий, вольтметра (трансформации), электромагнита и шарика. Метод симметрии основан на измерении и сравнении полных сопротивлений обмоток. Если в фазах нет повреждений, то у них будут одинаковые полные сопротивления: Z

Если какая-либо фаза имеет витковое замыкание, то уменьшаются ее активное и индуктивное сопротивления, а следовательно, и полное сопротивление. Измерение проводят на переменном токе. С помощью амперметра и вольтметра измеряют ток и напряжение в каждой фазе и определяют ее сопротивление. Можно не определять сопротивление, а сравнивать значения токов в фазах при постоянном напряжении (U — const) или, наоборот, сравнивать в них падения напряжений при пропускании одинакового тока по каждой фазе.

Методом вольтметра (трансформации) определяют витковое замыкание следующим образом: концы двух фаз соединяют вместе. Их начала присоединяют к сети, а вольтметр — к выводам оставшейся третьей фазы. Если в обмотках первой и второй фазы нет витковых замыканий, то создаваемые ими магнитные потоки равны.

А так как они направлены навстречу друг к другу и взаимно уничтожаются, то в третьей обмотке не будет индуцироваться ЭДС и вольтметр покажет нуль. Если в обмотке первой или второй фазы имеются витковые замыкания, то их магнитные потоки не будут равны, так как сила тока в обмотках одинакова, а индуктивность, пропорциональная числу витков, разная. В этом случае появляется результирующий магнитный поток, который будет наводить ЭДС в третьей фазе — вольтметр покажет напряжение.

Для определения наличия витковых замыканий в обмотке третьей фазы необходимо соединить ее с первой или второй фазой.

Методы симметрии и вольтметра служат для обнаружения витковых замыканий без разборки машины, но с помощью их нельзя определить место замыкания.

Метод электромагнита (индукционный метод) основан на наведении (индуцировании) ЭДС в испытуемой обмотке с помощью вспомогательного электромагнита, который ставят на зубцы в расточку статора так, чтобы он прилегал к ним как можно плотнее (рисунок 1).

При прохождении по обмотке электромагнита переменный ток создает переменный магнитный поток, который замыкается через статор машины и сердечник электромагнита. Этот поток наводит ЭДС в витках исследуемой секции. Если секция замкнута, то в ней появится ток, а вокруг проводника с током возникнет свой магнитный поток. На паз с секцией накладывают стальную пластину. Она дребезжит, показывая замкнутую секцию.

Если на паз с замкнутой секцией поставить второй вспомогательный электромагнит, то в его обмотке будет наводиться ЭДС. Если включить в эту обмотку лампу, то она будет гореть при наличии замыкания в обмотке секции. На таком принципе основано устройство портативного дефектоскопа типа ПДО с двумя вспомогательными магнитами и неоновой лампой. Недостаток этого метода — необходимость исследовать каждую секцию (передвигать магнит и пластину по расточке).

Рисунок 1 — Схема определения витковых замыканий методом вспомогательного электромагнита: 1 — электромагнит, 2 и 4 — магнитные потоки электромагнита и замкнутой секции, 3 — стальная пластина

Метод шарика применяют для обнаружения витковых замыканий обмоток статоров машин переменного тока. На обмотку статора подают симметричное трехфазное напряжение, равное 10. 30 % номинального.

В результате этого возникает круговое вращающееся магнитное поле. Если внутрь статора бросить стальной шарик, то он будет вращаться по направлению магнитного поля. Нет коротких замыканий в секциях — шарик будет вращаться равномерно. Если есть витковое замыкание, то в замкнутой секции будет протекать ток короткого замыкания, который создает местный переменный поток. Последний затормаживает шарик, и он будет вращаться неравно мерно (может остановиться).

Проверка статора и ротора электроинструментов на межвитковое замыкание

Чтобы проверить статор и ротор на межвитковое замыкание мультиметром, не потребуется много времени. Дольше придется разбирать двигатель. Болгарка, дрель, перфоратор – каждый инструмент можно отремонтировать, определив неисправность. Проверку лучше разбить на несколько основных этапов, и последовательно не спеша выполнять действия.

Разборка болгарки

Чтобы проверить замыкание на статоре и роторе, нужно разобрать двигатель бытового инструмента. Рассмотрим выполнение этой операции для поиска неисправности болгарки.

Для этого:

  • снимаем защитный кожух, открутив один винт на хомуте;
  • откручиваем 4 винта и отсоединяем редуктор с двигателем от рукоятки болгарки;
  • затем со стороны редуктора отвинчиваем 4 болта и отсоединяем редуктор, вместе с ротором двигателя;
  • статор у нас остался в корпусе подсоединенным к кнопке включения и питания.

Разобрав и отсоединив необходимые для проверки детали, переходим к их внешнему осмотру проверке на межвитковое замыкание.

Внешний осмотр

Обнаружить неисправность можно при неравномерном нагреве корпуса инструмента. Касаясь рукой, вы ощущаете перепад температуры в разных местах корпуса. В этом случае инструмент необходимо разобрать и проверить его тестером и другими способами.

При возникновении замыкания витков статора и поиска неисправностей, в первую очередь проводим осмотр витков и выводов. Как правило, при замыкании увеличивается сила тока, проходящая по обмоткам, и возникает их перегрев.

Возникает большее замыкание витков в обмотках статора и повреждается слой изоляции. Поэтому начинаем определение неисправностей проведением визуального осмотра. Если прожогов и поврежденной изоляции не обнаружено, то переходим к выполнению следующего этапа.

Возможно причина поломки в неисправности регулятора напряжения, возникающая при увеличении токов возбуждения. Для обнаружения проблемы проверяются щетки, они должны быть сточены равномерно и не иметь сколов и повреждений. Затем следует выполнить проверку с помощью лампочки и 2 аккумуляторов.

Применение мультиметра

Теперь надо проверить возможность обрыва обмоток статора. На шкале мультиметра выставляем переключатель в сектор замера сопротивления. Не зная величину измерения, выставляем максимальное значение величины для вашего прибора. Проверяем работоспособность тестера.

Касаемся щупами друг друга. Стрелка прибора должна показывать 0. Проводим работу, касаясь выводов обмоток. При показании бесконечного значения на шкале мультиметра обмотка неисправная и статор следует отдать в перемотку.

Проверяем возможность короткого замыкания на корпус. Такая неисправность вызовет снижение мощности болгарки, возможность поражения электротоком и увеличения температуры, при работе. Работа проводится по той же схеме. Включаем на шкале замер сопротивления.

Красный щуп располагаем на выводе обмотки, черный щуп крепим на корпус статора. При коротком замыкании обмотки на корпус на шкале тестера значение сопротивления будет меньшим, чем на исправной. Эта неисправность требует перемотки обмоток статора.

Настало время провести замеры и проверить, есть ли межвитковое замыкание обмотки статора. Для этого измеряется значение сопротивления на каждой обмотке.

Определяем нулевую точку обмоток, замерив сопротивление для каждой из них. При показании на приборе наименьшего сопротивления обмотки, ее следует менять.

Нестандартная проверка

Самым точным способом является проверка статора с помощью металлического шарика и понижающего трансформатора тока. Статор подключается к выводам трех фаз из трансформатора. Проверив правильность подключения, включаем нашу цепь с пониженным напряжением в сеть.

Внутрь статора вбрасываем шарик и наблюдаем за его поведением. Если он «прилип» к одной из обмоток – это значит, на ней произошло межвитковое замыкание. Шарик крутится по кругу – статор исправен. Довольно ненаучный, но действенный метод обнаружения межвиткового замыкания на статоре.

Неисправности ротора

В случае оптимального режима использования, ротор не изнашивается. Производятся регламентные работы с заменой щеток при их износе. Но со временем, при сильных нагрузках статор нагревается и образуется нагар. Самая частая механическая поломка – износ или перекос подшипников.

Работать болгарка будет, но при этом быстро изнашиваются пластины, и со временем двигатель ломается. Чтобы избежать поломок, необходимо проверять инструмент и поддерживать нормальные условия службы.

Влага при попадании на металл вызывает образование ржавчины. Повышается сила трения, силы тока требуется больше для работы. Происходит значительный нагрев групп контактов, припоя, появляется сильная искра.

Проверка обмоток двигателя

Электронный тестер роторов – это стандартный цифровой мультиметр. Прежде чем приступать к тестированию замыкания, следует проверить мультиметр и его готовность к работе. Переключатель выставляют на измерение сопротивления и касаются щупами друг друга. Прибор должен показать нули. Выставляют максимальную величину измерения и проводят проверку:

  • сначала следует проверить ротор на обрыв цепи. Прикасаясь черным щупом к контактному кольцу, красным нужно прозвонить обмотки. Стрелка прибора зашкалила, значит, обмотка имеет обрыв цепи витков. Ротор следует отдавать в перемотку;
  • замеряем сопротивление для определения возможности короткого замыкания на корпус. На контактное кольцо крепим черный щуп, красным следует прозвонить на замыкание корпус ротора. В случае низкого показания значения сопротивления и звукового сигнала, такой якорь необходимо отдавать в ремонт;
  • проведение прозвона на межвитковое замыкание витков ротора. Подкрепляем щупы на контактные кольца якоря. При значении на шкале прибора, от 1,5 Ом до 6 Ом, мы проверяли исправный прибор. Все другие значения на шкале означают неисправность мультиметра.

На этом проверка ротора закончена. Следует еще раз напомнить основные этапы определения неисправности. Прежде чем проверять, болгарку или любой другой прибор следует обесточить.

Перед проведением замеров, следует визуально осмотреть корпуса, изоляцию и отсутствия нагаров на статоре и роторе.

Необходимо очищать поверхности контактов от засоров пылью и грязью. Загрязнение приводит к увеличению тока при потере мощности двигателя.

При разборке инструмента в первый раз, записывайте все свои шаги. Это позволит иметь подсказку в следующий раз, избежать появления лишних деталей при сборке. При выходе щетки за край щеткодержателя менее 5 мм, такие щетки следует заменить.

Проверить межвитковое замыкание можно электронным тестером, то есть мультиметром.

Обнаружение межвиткового короткого замыкания статора асинхронного двигателя в соответствии с компонентами последовательности тока в линии с использованием искусственной нейронной сети ток короткого замыкания. В этой работе представлена ​​онлайн-диагностика межвиткового замыкания статора трехфазного асинхронного двигателя на основе концепции симметричных компонентов. Математическая модель асинхронного двигателя с повреждением при повороте разработана для интерпретации характеристик машины при неисправности.Модель Simulink трехфазного асинхронного двигателя с межвитковым замыканием статора создана для выделения составляющих последовательности тока и напряжения. Ток обратной последовательности может обеспечить решающий и быстрый метод контроля для обнаружения межвиткового короткого замыкания статора асинхронного двигателя. Изменение на единицу тока обратной последовательности по отношению к току прямой последовательности является основным индикатором неисправности, который импортируется в архитектуру нейронной сети. Выходной сигнал нейронной сети прямого обратного распространения классифицирует уровень короткого замыкания обмотки статора.

1. Введение

Асинхронные двигатели превосходят область электромеханического преобразования энергии. Их надежность, низкая стоимость и высокая производительность делают их самыми популярными двигателями переменного тока. Эти двигатели могут применяться в различных областях, от бытовых приборов до промышленных двигателей большой мощности. В последние годы проблемы отказов в больших асинхронных двигателях стали более значительными. Для диагностики неисправностей важно определить, есть ли в системе неисправность, и найти ее источник [1].Если неисправность двигателя не будет устранена на ранней стадии, это может привести к повреждению двигателя. Это вызовет остановку промышленного производства.

В [2] упоминается много аварийных ситуаций. Один из них — это случай, когда сломанный стержень ротора вырвался из паза и вызвал повреждение обмотки статора. Неисправности асинхронного двигателя могут быть механическими или электрическими. Основные механические неисправности — это неисправность подшипника [3–5] и поломка стержня ротора [6–10]. На электрическую неисправность влияет качество электроэнергии, подаваемой в сеть переменного тока, колебания частоты, нарушения напряжения и колебания нагрузки.Другая неисправность — короткое замыкание обмотки статора [3, 11–14]. Примерно более одной трети всех неисправностей, возникающих в асинхронном двигателе, приходится на неисправность обмотки статора. Короткое замыкание в обмотке статора развивается за очень короткое время и полностью выходит из строя. Обычно межвитковое короткое замыкание перерастает в межобмоточное замыкание, замыкание фазной обмотки и замыкание на землю одной линии, что приводит к поломке двигателя. Обнаружение неисправности обмотки на этапе пуска увеличивает возможность ремонта машины путем ее перемотки или, в больших двигателях, смещения короткозамкнутых катушек.

Традиционные способы контроля неисправностей касались измерения потока утечки [15], частичного разряда [16], гармоник в токе и напряжении статора [17] и т. Д. Последующие исследования, однако, показали, что многие из этих традиционных методов являются приемлемыми. подвержены странностям из-за искажений напряжения питания [18], встроенной асимметрии машины [19], случайных эффектов отказов статора и ротора и т. д. Анализ сигнатуры тока двигателя (MCSA) является важным методом, принятым для мониторинга состояния.Неисправности асинхронного двигателя, такие как проблемы с подшипниками, поломка стержня ротора, аномалии эксцентриситета и неисправности обмотки статора, вызывают изменение амплитуды и частоты сигнатуры тока двигателя [3–9, 11–14].

Прорыв в технологиях преобразования сигналов и достижения в области компьютерного программного обеспечения подняли обнаружение неисправностей машин на новый уровень. Большая часть продемонстрированной работы по обнаружению неисправности обмотки статора относится к области частотного анализа. Методы преобразования сигналов, такие как быстрое преобразование Фурье (FFT), S-преобразование, кратковременное преобразование Фурье (STFT), вейвлет-преобразование и преобразования Гильберта, были приняты в сочетании с различными методами классификации, такими как экспертные системы, искусственная нейронная сеть, нечеткая логика. , и поддерживающая векторная машина [20–26] для моторной деградации.

В [27–29] большой интерес был проявлен к искусственной нейронной сети для обнаружения неисправностей асинхронного двигателя. Необходимым условием для создания успешного классификатора ИНС является выбор соответствующих входных данных для каждого случая неисправности. В [27, 28] описывается обнаружение местоположения межвиткового замыкания статора посредством ИНС с учетом параметров частотной области как выбранного входа.

В [29] ИНС применяется для обнаружения серьезности межобмоточного замыкания с выбранным параметром во временной области.В работах [30–33] основное внимание уделяется току обратной последовательности, который возникает из-за несимметричных обмоток.

Большая часть исследовательских работ по обнаружению неисправности обмотки статора асинхронного двигателя основана на анализе частотной области. Если мы выберем линейные токи или линейные напряжения в качестве параметров, рассматриваемых для обнаружения неисправности, анализ во временной области также будет столь же эффективным. Это позволит избежать использования спектрального анализатора и сложных методов преобразования сигналов, что значительно упрощает системный блок обнаружения неисправностей.Цель состоит в том, чтобы определить универсальный метод диагностики для обнаружения неисправности обмотки и уровня ее серьезности без данных о конструкции двигателя и со знанием параметров неисправности из анализа во временной области.

В этой работе мы пытаемся найти метод обнаружения повреждения обмотки статора на основе удельного значения составляющих последовательности тока во временной области и классифицировать серьезность повреждения с помощью искусственной нейронной сети. Здесь сеть была обучена с полным диапазоном входных векторов, полученных из модели Simulink.Входной вектор NN содержит экспериментальные значения до возможного диапазона и значения Simulink для завершения входного набора. Это обеспечивает хорошо обученную сеть. Значения моделирования хорошо согласуются с экспериментальными значениями. Обнаружение неисправностей на начальном этапе увеличивает жизнеспособность ремонта машины, а устранение неисправностей в зародыше позволяет избежать электрических искр и взрывов.

В следующем сеансе подробно рассматривается математическое моделирование асинхронного двигателя с повреждением обмотки статора. Используя эти математические уравнения, в Simulink создается модель, которая описана в Разделе 3.Метод классификации, используемый для обнаружения неисправности, подчеркивается в Разделе 4.

2. Математическое моделирование неисправности витка обмотки статора

Рассматривается трехфазный асинхронный двигатель с повреждением однофазной обмотки статора, где β — это доля закороченных витков. Обмотка на этом этапе состоит из двух частей — витков с коротким замыканием и витков без повреждения. Уравнения машины в переменных abc для симметричного двигателя с коротким замыканием в одной обмотке могут быть выражены как [34–36].Здесь мы предположили, что индуктивность рассеяния закороченных витков равна, где — индуктивность рассеяния по фазе, а полное сопротивление короткого замыкания — резистивное. Где

Матрицы сопротивлений уравнения (1) следующие:

Суммируя первые два строки уравнения (1), где

Матрицы индуктивности изменяются как

Уравнения напряжения и магнитной связи для закороченных витков ( β s 2 ) равны

. abc переменных:

Матрицы индуктивности задаются формулами (9) — (11)

3.Анализ компонентов последовательности и извлечение параметров

Симметричные компоненты — надежный инструмент для анализа и решения проблем любой несбалансированной системы. Симметричные компоненты являются надежными индикаторами повреждений статора. В принципе, симметричные (исправные) двигатели, питаемые от симметричных трехфазных источников напряжения, не создают токов обратной последовательности. При возникновении короткого замыкания симметрия будет нарушать и генерировать токи обратной и нулевой последовательности. Что касается практики симметричных компонентов, три набора симметричных сбалансированных фаз выводятся из любого набора несимметричных параметров.Они распознаются как компоненты положительной, отрицательной и нулевой последовательности. Используя преобразование Фортескью, задаваемое уравнением (12), симметричные компоненты ( I P , I N , I 0 ) вычисляются из несбалансированных фазных токов ( I a , I b , I c ). Где.

По сути, трехфазный асинхронный двигатель представляет собой симметричную систему в нормальных условиях и вырабатывает только токи прямой последовательности.Он генерирует положительную, отрицательную и нулевую последовательность, когда симметрия нарушается во время аварийной ситуации.

Программа MATLAB используется для создания имитационной модели трехфазного двигателя с повреждением одной из фазных обмоток. Из-за сложности создания короткого замыкания и экспериментального измерения фазных токов для высоких значений процентного короткого замыкания мы вынуждены создать модель Simulink. Simulink асинхронного двигателя с закорачиванием обмотки статора построен на основе фундаментальных уравнений, упомянутых в разделе 2.Модель Simulink двигателя с межвитковым замыканием показана на рисунке 1.


Модель смоделирована для различных уровней короткого замыкания в однофазной обмотке, а значения фазных токов сохранены в рабочем пространстве MATLAB. Из этих значений рассчитываются ток обратной последовательности, ток прямой последовательности и токи нулевой последовательности. Фазные токи и токи последовательности для различных уровней повреждения приведены в таблице 1.

Короткое замыкание 93 93 4,6

% в обмотке фазы A Значения фазного тока (A) Составляющая последовательности значений тока
I a I b I c I положительный I отрицательный Я ноль

0 10.1651 10,162 10,165 10,0248 0 0
0,233 10,252 10,17 10,1705 10,0289 0,0042 0,0043
0,467 10,17 10,1705 10,0329 0,0085 0,0085
0,7 10,4259 10,17 10,1705 10.037 0,0127 0,0127
0,933 10,5129 10,17 10,1705 10,0411 0,0169 0,0169
1,167 10,5998 10,1770 9002 9002 9009 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 0 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 0,0212
1,4 10,6867 10,17 10,1705 10,0493 0,0254 0.0254
1,633 10,7737 10,17 10,1703 10,0534 0,0296 0,0296
1,867 10,8606 10,17 10,1703 10,057433 2,1 10,9476 10,17 10,1703 10,0615 0,0381 0,0381
2,333 11.0345 10,17 10,1705 10,0656 0,0423 0,0423
3,5 11,1932 10,17 10,1704 10,1074 0,0862 ,0862
,0862
10,1704 10,1498 0,1309 0,1309
5,833 11,5174 10,17 10.1704 10,1951 0,1784 0,1784
7 11,6899 10,17 10,1704 10,2406 0,2255 0,2255
8,167 11,8631
8,167 11,8631 0,2737 0,2737
9,333 12,0455 10,17 10,1702 10,3337 0.3238 0,3238
10,5 12,2366 10,17 10,1702 10,3825 0,3755 0,3755

по одной фазе за раз. Степень серьезности неисправности постепенно повышалась с нуля. Обнаружено, что составляющая тока обратной последовательности постепенно увеличивается с увеличением уровня повреждения.

Данные Simulink проверены путем проведения экспериментов на трехфазных асинхронных двигателях мощностью 5 и 1 л.с. В эксперименте используются трехфазные асинхронные двигатели фирмы Kirloskar Electric мощностью 5 л.с., 1430 об / мин, 415 В и 10 А, а также цифровой осциллограф DS 1150. Схема экспериментальной установки межвиткового замыкания статора показана на рисунке 2. Межвитковое замыкание создается за счет снятия ленты с одной из фазных обмоток. В таблице 2 представлено сравнение значений фазного тока обмотки с закороченными витками экспериментальной установки и модели Simulink того же номинального двигателя.


11,2 5

S. no % неисправности в обмотке фазы A Значения фазного тока (A), полученные из Процент ошибки
Эксперимент Моделирование

1 0 10,2 10,1651 0,0034216
2 0,7 10,4 10.4259 −0,0024904
3 1,4 10,7 10,6867 0,00124299
4 2,1 10,9 10.9476 −0,00436697
11,1932 0,000607142
6 7 11,7 11,6899 0,000
7 10.5 12,2 12,2366 −0,00300
8 15 12,6 12,6254 −0,00201587

Экспериментальные значения и смоделированные значения сопоставимы. процент обоих значений очень низок, что доказывает подлинность модели Simulink.

Для двигателя мощностью 5 л.с. полученные значения тока практически сравниваются с значениями, полученными с помощью математической модели, описанной в разделе 2.Для расчета используются следующие параметры обмотки: сопротивление статора, R с = 0,2777 Ом Сопротивление ротора, R r = 0,183 Ом Индуктивность статора, л с = 0,0553 H Индуктивность ротора, L r = 0,056 H Взаимная индуктивность, L м = 0,0538 H

Процент ошибок значений моделирования со значениями математической модели, перечисленными в таблице 3, очень низкий.Выходные данные сравнения показывают соответствие или доказывают правильность модели Simulink.

094 12,832,00 9003 900


S. no β (доля закороченных витков) Значения фазного тока (A) Процент ошибок
Математическая модель Моделирование

1 0,007 10,386 10,4259 −0.00384171
2 0,014 10,695 10,6867 0,007760636
3 0,021 10,921 10,9476 -0,002435674
0,02435674
359 9999 −0,001786831
5 0,07 11,684 11,6899 −0,00504964
6 0.105 12,243 12,2366 0,0005227477
7 0,15 12,630 12,6254 0,0036421219
8

,00
0,18 12,828 12,832,00 9003

Смоделированные значения сравниваются с практическими значениями, а также с аналитическими значениями математической модели. Средний процент ошибки значений фазного тока, полученных в результате эксперимента и моделирования, равен 0.00249. Средний процент ошибки моделируемых значений с аналитическими значениями математической модели составляет 0,0051. Результат сравнения показывает соответствие и доказывает правильность модели Simulink.

Изменение на единицу тока обратной последовательности по отношению к току прямой последовательности считается основным входным параметром для классификации серьезности уровня повреждения в фазных обмотках. Случай 1: с нулевым процентом короткого замыкания (исправный) I отрицательный = 0 I положительный = 10.0248 Итак, δ = 1 Случай 2: ошибка поворота 1,4 процента I отрицательный = 0,0254 I положительный = 10,0493 δ = (10,0493 — 0,0254) / 10,0493 = 0,997472461

Значение δ для различных уровней короткого замыкания приведено в таблице 4. Выбор эффективного параметра очень важен при обнаружении неисправности наряду с выбором классификатора.

87 595 93

С.нет Процент короткого замыкания в фазной обмотке δ = [ I положительный I отрицательный ] / I положительный

1 0 1
2 0,233 0,99958121
3 0,467 0,99
4 0,7 0.998734682
5 0,933 0,998316917
6 1,167 0,997889539
7 1,4 0,997472461
8 1,670 9007 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 1,867 0,99663929
10 2,1 0,996213288
11 2,333 0.995797568
12 3,5 0,9
13 4,667 0,987103194
14 5,833 0,982501398
15 7
8,167 0,9733
17 9,333 0,968665628
18 10,5 0.963833373

Обобщающая способность параметра индикатора неисправности ( δ ) проверена для пяти двигателей. Технические характеристики двигателей (от I до V), рассматриваемых для анализа: M I- 1,1 кВт, 400 В, 50 Гц, 1447 об / мин, 2,7 A M II- 5,5 кВт, 400 В, 50 Гц, 1457 об / мин, 11,6 A M III- 55 кВт, 400 В, 50 Гц, 1480 об / мин, 102 A M IV-110 кВт, 400 В, 50 Гц, 1487 об / мин, 194 A M V-250 кВт, 400 В, 50 Гц, 1488 об / мин, 445 A

Значение δ изменяется от 1 до 0.95 для уровней короткого замыкания от 0% до 15%. В этом случае входной вектор для NN или значений индикатора неисправности ( δ ) идентичен для всех двигателей для определенного уровня неисправности. На рис. 3 показано изменение значений δ при различных уровнях межвиткового замыкания для анализируемых двигателей.


4. Нейронная сеть для классификации

Искусственные нейронные сети снисходительны к шуму и быстро реагируют, поэтому их можно использовать для обнаружения неисправностей в реальном времени [27–29].Поскольку невозможно создать справочную таблицу, в которой хранятся данные для всех условий, для классификации неисправности используется нейронная сеть с прямой связью. Ожидая максимальной точности от обученной нейронной сети, входной вектор создается с использованием возможных экспериментальных значений и значений Simulink для высокого процента короткого замыкания. Различные процессы, задействованные в работе по определению степени серьезности короткого замыкания в обмотке статора, описаны на блок-схеме (рисунок 4).


Проектирование и разработка нейронных сетей включает подготовку набора входных данных для нейронной сети, выбор структуры сети, обучение сети, тестирование и оценку классификатора.

Обратное распространение (BP), которое является наиболее популярным методом обучения с учителем, используется для этого процесса. Этот алгоритм обучения увеличивает эффективность сети за счет минимизации ошибки, поэтому градиент кривой ошибки уменьшается.

Входными данными в NN является массив из значений δ . Целевое значение фиксируется для каждого значения ввода, δ . Как входные данные, так и целевые значения для различных уровней классификации показаны в таблице 5. Набор данных для обучения выбран таким образом, чтобы он содержал фактические практические значения до максимального измеряемого значения во время короткого замыкания и полный диапазон значений из моделирования.

87

047 1,4

595 45 93

X = ( I положительный I отрицательный ) / I положительный Целевое значение классификатора ANN % короткое замыкание / серьезность уровень

1 10000 0
0,99958121 10023 0,233
0.99
10046 0,467
0,998734682 10070 0,7
0,998316917 10093 0,933
0,997889539 10116
0,997055722 10163 1,633
0,99663929 10186 1.867
0,996213288 10210 2,1
0,995797568 10233 2,333
0,9
10350 3,5
0,987103194
0,987103194
10583 5,833
0,977979806 10700 7
0,9733 10816 8.167
0,968665628 10933 9,333
0,963833373 11050 10,5
0,95 11166 11,667
0,95449 9 9 9 9 9 3 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 «9» 11500 15
0,954000839 11667 16,667
0,948959154 11800 18
0.943823196 11916 19,167
0,938604651 12033 20,334

Целевое значение [10000] соответствует исправному состоянию обмотки. Целевое значение фиксировано как 1xxxx, где xxxx представляет собой xx.xx% уровень короткого замыкания. Целевое значение для уровня серьезности 00,23% — 10023, для уровня серьезности 01,40% — 10140 и для серьезности 23,17% — 12317.

Производительность алгоритма зависит от настройки скорости обучения.Очень низкая скорость обучения приведет к увеличению времени схождения, а очень высокая скорость обучения может привести к колебаниям и нестабильности алгоритма.

Обучение обратному распространению с адаптивной скоростью обучения реализовано с функцией градиентного спуска. Используется передаточная функция сигмоида с гиперболическим тангенсом, которая вычисляет выход слоя из его чистого входа. Функция среднеквадратичной нормализованной производительности ошибок измеряет производительность сети в соответствии со средним квадратом ошибок, когда она включена в процесс обучения, повышает эффективность корректировки синаптического веса.Очень низкая MSE отражает то, что желаемый выход и выходы ИНС близки друг к другу, и, таким образом, сеть хорошо обучена.

5. Проверка результатов и производительности

Предложенные сети были подвергнуты обучению с входными сигналами, как описано в разделе 4. Анализируя график производительности и регрессии сетей, было обнаружено, что нейронные сети хорошо реагировали на обучающие и проверочные образцы. . Проведение валидации сети дало 100% точность (с 50 выборками).Таким образом, процент точности рассчитывается с ошибкой между целевым значением и фактическим выходным вектором. Полученный уровень точности составляет 99,05%. График производительности нейронной сети приведен на рисунке 5. Критерий остановки устанавливается со среднеквадратической ошибкой 1,02 e — 005.


NN с 2 скрытыми слоями и количеством нейронов в скрытых слоях как 16 и 1, соответственно, показывает наивысшую точность 99,6%.

Проведено сравнение производительности нейронных сетей, которые питаются трехфазными токами на входе и δ на входе.Нейронная сеть с δ в качестве входного вектора показывает стабильное увеличение точности в процентах. График на рисунке 6 показывает процентную точность нейронной сети при обучении с фазными токами в качестве входного вектора и при обучении с предложенным индикатором неисправности δ в качестве входного вектора, где δ = ( I P I N ) / I P .


6. Заключение

Это исследование направлено на достижение прогресса, а также на упрощение области мониторинга состояния и обнаружения неисправностей в асинхронном двигателе.Контроль тока обратной последовательности — один из самых простых, но надежных и надежных методов обнаружения короткого замыкания статора. Уместно указать, что выбор индикатора неисправности очень важен в процессе классификации. В этой работе изменение на единицу тока обратной последовательности с током прямой последовательности рассматривается как индикатор неисправности и, таким образом, считается более обобщенным методом обнаружения повреждений обмотки статора между витками. В то время как фазный ток считается индикатором неисправности, входной вектор NN отличается для разных двигателей.Если взять δ в качестве индикатора неисправности, входной вектор NN будет одинаковым для разных двигателей из-за его природы на единицу.

Рассматриваемый параметр неисправности выводится из временной области, что позволяет избежать использования сложных методов преобразования сигнала, используемых в частотной области для обнаружения неисправностей.

В работе представлено применение нейронной сети для классификации межвиткового замыкания статора. Сеть обучается с полным диапазоном входного вектора с использованием экспериментальных значений (для небольшого уровня сбоя), а также значений Simulink (для высокого уровня сбоя).Таким образом, NN хорошо обучена с полным набором данных. Моделирование Simulink помогает создать бесконечную базу данных, что невозможно с помощью экспериментов. Работа NN оказывается точной и быстрой. Обнаружение неисправностей на начальном этапе увеличивает возможность ремонта машины и позволяет избежать риска возгорания и взрыва. Дальнейшее расширение NN возможно с учетом обнаружения других электрических и механических неисправностей, возможных в асинхронном двигателе.

Доступность данных

В статью включены данные модели Simulink, используемые для расчета параметров, а также данные обучения и тестирования нейронной сети, используемые для подтверждения результатов этого исследования.В статью включены сводные данные, которые используются для проверки обобщения пяти различных двигателей.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Выражение признательности

Эта работа проводилась в современной лаборатории защиты энергосистем, Департамент электрики и электроники, Технологический колледж KCG, Ченнаи, Индия. Лаборатория создана по схеме FIST (Фонд улучшения инфраструктуры науки и техники) при поддержке Департамента науки и технологий (DST) правительства Индии.

Обнаружение межвиткового короткого замыкания при запуске асинхронной машины на основе анализа крутящего момента

В последнее время наблюдается интерес к новым методам диагностики в области индукционных машин. Представленные в статье исследования показывают диагностику асинхронной машины по пульсации крутящего момента, при межвитковых коротких замыканиях, при пуске машины. В статье использовались три численных метода: анализ методом конечных элементов, анализ сигналов и искусственные нейронные сети (ИНС).Разработанная численная модель неисправной машины состоит из уравнений поля, цепи и движения. Источник питания, возбуждаемый напряжением, позволял определять форму кривой крутящего момента при запуске. Межвитковое короткое замыкание рассматривалось как гальваническое соединение между двумя точками обмотки статора. Формы сигналов были рассчитаны для разного количества закороченных витков от 0 до 55. Из-за нестационарных форм сигналов для анализа крутящего момента использовалось разложение вейвлет-пакета. Полученные результаты анализа были использованы в качестве входного вектора для ИНС.Реакцией нейронной сети было количество закороченных витков в обмотке статора. Особое внимание было уделено сравнению отклика нейронной сети общей регрессии (GRNN) и многослойной нейронной сети персептрона (MLP). По результатам исследования можно сделать вывод об эффективности разработанного алгоритма.

1 Введение

Одним из наиболее распространенных требований в современных промышленных приложениях является минимизация затрат, связанных с ремонтом и эксплуатацией.В последнее время в промышленных процессах в качестве приводных систем чаще всего используются асинхронные двигатели. Следовательно, обеспечение их непрерывной и безотказной работы тесно связано с вышеупомянутой минимизацией затрат. Развитие электроники, а также низкая стоимость производства увеличат количество асинхронных двигателей, которые используются в промышленности [1]. Использование полупроводниковых устройств для управления асинхронными двигателями упрощает настройку системы и, таким образом, значительно повышает ее гибкость.Благодаря разнообразию использования асинхронных двигателей важность диагностики неисправностей также возрастает. Диагностика неисправностей должна обеспечивать надежную и непрерывную работу двигателей [2]. Одним из наиболее частых повреждений асинхронных двигателей является повреждение цепи статора. На повреждение контура статора приходится около 36% повреждений [3, 4]. Повреждение цепи статора очень часто вызывается межвитковыми короткими замыканиями [3, 5]. Межвитковые короткие замыкания вызваны повреждением изоляции между отдельными обмотками катушки, и это может привести к распространению короткого замыкания на всю катушку и даже между соседними катушками.Повреждение изоляции может быть связано с механическим воздействием, перегрузкой по току или тепловым воздействием. Кроме того, межвитковые короткие замыкания могут вызвать асимметрию магнитного поля, что может привести к генерации вибрации и появлению высших гармоник в форме волны крутящего момента, что может значительно повлиять на снижение производительности системы. В результате описанного выше процесса можно остановить двигатель, что может повлечь за собой большие затраты на производственный процесс.

Современные тенденции в области диагностики электрических машин фокусируются на раннем и неинвазивном обнаружении отказов.В наиболее распространенных неинвазивных диагностических методах используются такие методы, как дискретное вариационное преобразование (ДПФ) или быстрое преобразование Фурье (БПФ). Входным сигналом для вышеупомянутых методов обычно является ток, пульсации крутящего момента или вибрации машины. Один из самых популярных методов — анализ сигнатуры тока двигателя (MCSA). Метод MCSA позволяет контролировать состояние машины без использования дополнительных датчиков и при этом не мешает ее работе [2, 6]. Другим примером метода диагностики, относящегося к межвитковому короткому замыканию, является метод, аналогичный методу MCSA, который включает анализ противоэлектродвижущей силы (ЭДС) в частотной области.Более подробно этот метод описан в [7]. Вышеупомянутые методы, помимо многочисленных преимуществ, имеют и недостатки, частотный анализ можно использовать только для стационарных сигналов. Для анализа непериодических сигналов, которые возникают, например, при запуске двигателя, необходимо использовать другой метод, который позволяет анализировать нестационарные сигналы, такой метод основан на вейвлет-преобразовании. Кроме того, современные диагностические системы используют искусственные нейронные сети в качестве систем поддержки принятия решений для автоматизации диагностического процесса [8, 9, 10].

В статье использовались метод конечных элементов (МКЭ), который показан, среди прочего, в статье [11, 12, 13, 14, 15] и модель полевой цепи. Использование модели полевой цепи машины отличает ее от модели цепи, чтобы учесть такие электромагнитные явления, как, например, вихревые токи или насыщение магнитопровода. Для модели полевой цепи были сформулированы уравнения движения, системы питания и магнитного поля. Эти уравнения позволяют описать распределение магнитных полей, а также описание связи статора с источником питания.Как упоминалось ранее, использовался метод конечных элементов. МКЭ — один из самых популярных методов, используемых при анализе электрических машин. Преимущество FEM заключается в возможности простого определения механических и электрических параметров или реакции двигателя. Дополнительным аргументом в пользу использования МКЭ была простота, которую он дает при моделировании неисправностей двигателя. К другим методам относятся, например: теория функции обмотки (WFT), эквивалентная магнитная цепь (MEC) или метод преобразования dq0 [16].

Статья посвящена анализу пульсации крутящего момента асинхронного двигателя. Представленные результаты относятся к двум случаям: в первом случае машина разгружена, а во втором — при нагрузке 15 Нм. Кроме того, в статье описывается влияние межвиткового короткого замыкания на пульсации крутящего момента в переходном состоянии. Кроме того, были представлены результаты процесса обучения двух типов нейронных сетей: первой GRNN и второй MLP. Эта статья представляет собой расширение методов, описанных в статье [17].

2 Моделирование межвиткового КЗ

Результатом межвиткового короткого замыкания в фазной обмотке является разделение фазной обмотки на две части (рисунок 1).

Рисунок 1

Схема обмотки статора с учетом межвитковых коротких замыканий

На Рисунке 1 фазные обмотки статора выделены следующим образом: фаза A выделена красным, фаза B зеленым, а фаза C синим.Однако закороченная часть обмотки фазы А имеет желтый цвет. Красной частью обозначена неисправная фазная обмотка с числом витков, равным N Af , сопротивлением R Af и индуктивностью L Af . Желтая часть представляет закороченные витки, имеет количество витков, равное N f , сопротивление R f и индуктивность L f . Короткое замыкание рассматривалось как соединение металл-металл.Следовательно, в замкнутой цепи отсутствует дополнительное сопротивление.

3 Вейвлет-анализ кривых крутящего момента

3.1 Форма кривой крутящего момента при запуске машины

Расчеты выполнены для индукционной машины с короткозамкнутым ротором. Его номинальные параметры: мощность 2,2 кВт, частота вращения 1410 об / мин, напряжение питания 400 В (обмотки статора соединены звездой), частота системы питания 50 Гц. Машина имела 24 паза статора и 22 паза ротора.Количество витков на фазную обмотку — 4, количество витков на обмотку — 220. Обойма ротора изготовлена ​​из алюминия. Учитывалась нелинейная кривая B-H статора и сердечника ротора. Перекос ротора был включен в модель цепи возбуждения. Предполагалось, что напряжение питания синусоидально, симметрично и взаимно смещено на угол 2/3 π . На основании технической документации испытанной машины была разработана МКЭ-модель машины.

Моделирование проводилось для двух случаев: первое испытание на холостом ходу (T L = 0 Нм) и второе при номинальной нагрузке (T L = 15 Нм). На первом этапе были рассчитаны кривые крутящего момента для исправного двигателя. На втором этапе были рассчитаны кривые крутящего момента для неисправного двигателя. Расчеты проводились для набора выбранного количества закороченных витков от N f = 0 витков до N f = 55 витков.Полученные формы сигналов как результаты расчетов для случая T L = 0 Нм и T L = 15 Нм представлены на рисунках 2a и 2b соответственно. Амплитуды кривых крутящего момента представлены в таблице 1. Расчеты проводились в компьютерной программе Maxwell.

Рисунок 2

Кривые крутящего момента неисправного двигателя: а) на холостом ходу (T L = 0 Нм), б) при номинальном крутящем моменте (T L = 15 Нм)

Таблица 1

Амплитуды крутящего момента при пуске.

N f T L = 0 Нм T L = 15 Нм
55 90,589 99,471
50 90,365 99,702
40 89.148 99,567
30 87,410 98,583
20 91,727 96,986
10 92,689 95,689
3 91,938 97.009
2 92.076 97.286
1 92,220 97,599
0 92.305 97.974

3.2 Вейвлет-анализ кривых крутящего момента

Полученные кривые крутящего момента были проанализированы с помощью вейвлет-преобразования. В этом анализе использовалось дискретное вейвлет-преобразование с использованием вейвлета Добеши «db3» [18]. Анализ основан на процессе разложения, который разбивает сигнал (кривую крутящего момента) на приблизительные и подробные.Расчеты проводились до 5-го уровня дерева декомпозиции (рисунок 3). Результаты декомпозиции, то есть аппроксимация «A» и деталь «D», для количества закороченных витков, равного 55 при холостом ходе и номинальной нагрузке, представлены на рисунках 4 и 5, соответственно.

Рисунок 3

Пятиуровневое дерево декомпозиции

Рисунок 4

Результаты разложения формы кривой крутящего момента в случае N f = 55 оборотов на холостом ходу: а) аппроксимация формы кривой крутящего момента, б) детали формы кривой крутящего момента

Рисунок 5

Результаты разложения формы кривой крутящего момента в случае N f = 55 оборотов при номинальном крутящем моменте: а) аппроксимация формы кривой крутящего момента, б) детали формы кривой крутящего момента

4 Реализация нейронной сети обобщенной регрессии

Численный метод анализа сигналов, задач классификации и дедукции — сложная задача.Искусственная нейронная сеть может быть очень полезной и заменить эту задачу.

В этой статье была разработана обобщенная регрессионная нейронная сеть (GRNN). GRNN состоит из двух уровней и двух типов функций активации (рис. 6а). Радиальная базисная функция использовалась в качестве функции активации для нейронов первого слоя сети. Нейроны во втором слое были активированы с использованием линейной функции. Радиальная базисная функция нейронов первого слоя определяется как:

ϕ ( Икс , c я ) знак равно ϕ ( ‖ Икс — c я ‖ ) знак равно е — ‖ Икс — c я ‖ 2 2 σ я 2 (1)

, где c i — центр, а σ i — спред.

Рисунок 6

Структура ИНС: а) обобщенная регрессия (GRNN) б) многослойный персептрон (MLP)

Проблема, связанная с классификацией неисправностей в машине по количеству закороченных витков в нейронной сети, была основана на сумме радиальных базисных функций, которые можно описать следующей формулой:

ж ( Икс ) знак равно ∑ я знак равно 1 п ш я ϕ ( ‖ Икс — c я ‖ ) (2)

, где φ — функция активации, а w i — вес.

Ожидаемое значение количества закороченных витков, а также ответ GRNN и MLP в случаях T L = 0 Нм и T L = 15 Нм показаны на рисунке 7. Многослойная сеть персептронов (MLP) был выбран в качестве эталона для выполнения GRNN. Структура MLP была следующей: десять нейронов с сигмовидной функцией активации в первом слое и один нейрон с линейной функцией активации во втором слое сети (рис. 6b).Разработанная сеть MLP обучалась с использованием алгоритма Левенберга-Марквардта.

Процесс обучения искусственной нейронной сети заключается в изменении параметров сети, таких как веса и смещения. Процесс обучения заканчивается, когда целевая функция достигает минимального значения. Целевая функция может быть описана следующей формулой:

E знак равно ∑ я знак равно 1 п [ ∑ j знак равно 1 п ш j ϕ ( ‖ Икс — c я ‖ ) — d я ] 2 (3)

, где d i — целевое значение.

Производительность ИНС (GRNN, MLP) определялась ошибкой ответа. Ошибка рассчитывалась как относительная разница между ответом ИНС и ожидаемым значением в следующей форме:

ε знак равно N ж — N А N N N ж 100 % (4)

, где N f — ожидаемое значение, N ANN — ответ ИНС (GRNN, MLP).

Эта ошибка указывает, насколько хорошо была обучена ИНС. Цель тренировочного процесса — получить наименьшее значение ошибки. Результаты тренировочного процесса представлены на рисунке 8.

Одним из параметров GRNN, который может быть изменен, является спред σ (1). Поэтому результаты ошибки ответа GRNN представлены как функция разброса в случае выбранного количества закороченных витков (рисунок 9).

5 Резюме

В статье показан анализ крутящего момента асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с использованием ДПФ и ИНС.Кривые крутящего момента были получены из анализа методом конечных элементов для двух случаев: первый, когда асинхронный двигатель был нагружен номинальным крутящим моментом, равным 15 Нм, и второй, для нагрузки, равной 0 Нм. Вейвлет-разложение кривых крутящего момента производилось до уровня 5 -го дерева разложения. Результаты, представленные на Рисунке 7. То есть ответ ИНС относительно ожидаемого значения, показывают преимущество GRNN над MLP. Следует отметить, что в случае, когда двигатель нагружен номинальным крутящим моментом, погрешность MLP ниже, чем в случае ненагруженного двигателя.Более того, можно заметить, что самая большая ошибка ответа возникает в случае нескольких коротких оборотов при номинальном крутящем моменте. Независимо от нагрузки двигателя, MLP генерирует большие ошибки, чем GRNN, что показано на рисунке 8. Более того, следует отметить, что для GRNN влияние разброса на среднеквадратичную ошибку (mse) значимо только для небольшого количества закороченных витков. Увеличение количества закороченных витков снижает влияние параметра разброса на mse.

Рисунок 7

Ожидаемое значение, ответ GRNN и ответ MLP: а) T L = 0 Нм, б) T L = 15 Нм

Рисунок 8

Ошибка ответа ИНС (GRNN, MLP), при Т L = 0 Нм и Т L = 15 Нм

Рисунок 9

Ошибка GRNN для выбранного количества закороченных витков как функция разброса

Ссылки

[1] Toumi D., Boucherit MS, Таджин М., Диагностика неисправностей на основе наблюдателя и ориентированное на поля отказоустойчивое управление асинхронным двигателем с межвитковым замыканием статора, Архив электротехники, 2012, 61 (2), 165-188 Поиск в Google Scholar

[2] Ци Ю., Зафарани М., Акин Б., Федиган С.Е., Анализ и обнаружение межвиткового короткого замыкания посредством расширенного самостоятельного ввода в эксплуатацию, Транзакции IEEE в отраслевых приложениях, 2017, 53 (3), 2730 — 2739 Поиск в Google Scholar

[3] Волькевич М., Tarchała G., Kowalski CT, Диагностика состояния обмоток статора асинхронного двигателя с питанием от инвертора в разомкнутой и замкнутой системе управления, Архив электротехники, 2015, 64 (1), 67-79 Искать в Google Scholar

[ 4] Берзой А., Мохамед А.А.С., Мохаммед О., Влияние местоположения межвиткового короткого замыкания на параметры индукционных машин посредством вычислений FE, IEEE Transactions on Magnetics, 2017, 53 (6), 1-4 Поиск в Google Scholar

[5] Грубич С., Аллер Дж. М., Лу Б., Хабетлер Т.Г., Обзор методов испытаний и мониторинга систем изоляции статора индукционных машин низкого напряжения с упором на проблемы изоляции витков, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008, 55 (12), 4127-4136 Поиск в Google Scholar

[6] Cusido J., Romeral L., Ortega JA, Rosero JA, Espinosa AG, Обнаружение неисправностей в индукционных машинах с использованием спектральной плотности мощности в вейвлет-разложении, Transactions on Industrial Electronics., 2008, 55 (2), 633- 643 Искать в Google Scholar

[7] Сарихани А., Мохаммед О.А., Обнаружение межвитковых неисправностей в синхронных машинах с постоянным магнитом на основе физики оценки обратной электродвижущей силы, IEEE Transactions on Industrial Electronics., 2013, 60 (8), 3472-3484 Поиск в Google Scholar

[8] Деменко ., Новак Л., Петровски В., Расчет характеристики намагничивания машины с короткозамкнутым ротором с использованием метода краевых элементов, COMPEL: Международный журнал вычислений и математики в электротехнике и электронной технике, 2004 г., 23 (4), 1110-1118 Search в Google Scholar

[9] Pietrowski W., Применение радиальной базовой нейронной сети для диагностики неисправностей статора асинхронного двигателя с использованием осевого потока, Przegląd Elektrotechniczny, 2011, 87 (6), 190-192 Искать в Google Scholar

[10] Родригес П., Джовер В., Арккио А. ., Обнаружение повреждения обмотки статора в асинхронном двигателе с помощью нечеткой логики, Applied Soft Computing, 2008, 8 (2), 1112-1120 Поиск в Google Scholar

[11] Надери П., Обнаружение межвиткового короткого замыкания в Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и насыщаемым короткозамкнутым ротором с использованием модели эквивалентной магнитной схемы, COMPEL: Международный журнал по вычислениям и математике в электротехнике и электронике, 2016, 35 (1), 245-269., Вэньфэй Ю., Шуай Ю., Бинся Т., Цуньсян Ю., Влияние межвиткового короткого замыкания с учетом тока контура на электромагнитное поле синхронного двигателя с постоянными магнитами, COMPEL — Международный журнал по вычислениям и математике в области электротехники. и электронная инженерия, 2017, 36 (4), 1028-1042 Поиск в Google Scholar

[13] Любин Т., Хамити Т., Разик Х., Реззуг А., Сравнение конечно-элементного анализа и теории функций обмотки для Расчет индуктивностей и крутящего момента синхронной машины сопротивления, IEEE Transactions on Magnetics, 2007, 43 (8), 3406-3410 Поиск в Google Scholar

[14] Smith A.К., Уильямсон С., Смит Дж. Р., Переходные токи и крутящие моменты в асинхронных двигателях с фазным ротором с использованием метода конечных элементов, Proc. Inst. Избрать. Eng. – Elect. Power Appl., 1990, 137 (3), 160–173. Поиск в Google Scholar

[15] Фаиз Дж., Эбрахими Б.М., Акин Б., Тольят Х.А., Анализ переходных процессов с помощью конечных элементов в асинхронных двигателях при смешанном эксцентриситете. IEEE Transactions on Magnetics, 2008, 44 (1), 66–74. Поиск в Google Scholar

[16] Надери П., Шири А., Обнаружение межвиткового короткого замыкания ротора / статора для индукционной машины с насыщаемым ротором, автор: Модифицированный подход магнитного эквивалента, IEEE Transactions on Magnetics, 2017, 53 (7), 1-13 Поиск в Google Scholar

[17] Pietrowski W., Горни К., Вейвлет-анализ крутящего момента и нейронная сеть в обнаружении межвиткового короткого замыкания асинхронного двигателя, Труды 18-го Международного симпозиума по электромагнитным полям в мехатронике, электротехнике и электронной технике, 2017, 1-2 Поиск в Google Scholar

[18] Киа С.Х., Хенао Х., Каполино Г.А., Диагностика неисправности излома стержня в индукционных машинах с использованием дискретного вейвлет-преобразования без оценки скольжения, IEEE Transactions on Industry Applications, 2009, 45 (4), 1395-1404 Поиск в Google Scholar

Электродвигатели

: неисправности электродвигателей

НЕИСПРАВНОСТИ в электродвигателях

Источник информации:

Руководство по установке и обслуживанию

Большая часть неисправностей, влияющих на нормальную работу электрического двигателей можно избежать с помощью технического обслуживания и мер предосторожности профилактического характера.

Широкая вентиляция, чистота и тщательный уход — главные факторы. Еще один важный Фактором является незамедлительное внимание к любой неисправности, о чем свидетельствует вибрация, стук вала, снижение сопротивления изоляции, дым или огонь, искрение или необычный износ контактных колец или щеток, резкие перепады температур подшипников.

При возникновении отказов электрического или механического характера первым делом необходимо принято это остановить двигатель и последующий осмотр всех механических и электрических частей установки.

В случае пожара необходимо отключить установку от электросети, которая обычно выполняется выключением соответствующих переключателей.

В случае возгорания в самом двигателе необходимо принять меры для его сдерживания и удушения. закрытие вентиляционных отверстий.

Для тушения пожара следует использовать сухие химические огнетушители или огнетушители с углекислым газом, ни в коем случае не воду.

1 — ОТКАЗЫ СТАНДАРТНЫХ ТРЕХФАЗНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Вследствие широкого использования в промышленности асинхронных трехфазных двигателей, которые чаще ремонтируются в цехах завода, далее следует сводка возможных неисправностей и их вероятные причины, обнаружение и способы устранения.

Двигатели обычно проектируются с изоляцией класса B или F и для температур окружающей среды до 40 ° С.

Большинство дефектов обмотки возникает при превышении температурных пределов из-за перегрузки по току. по всей обмотке или даже только по ее частям. Эти дефекты обозначены потемнение или обугливание изоляции провода.

1.1 — КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ МЕЖДУ ОБОРОТАМИ

Короткое замыкание между витками может быть следствием двух совпадающих изоляции дефекты, или результат дефектов, возникших одновременно на двух соседних проводах.

Поскольку провода проверяются наугад, даже самые качественные провода могут иметь слабые места. Слабые места могут на В некоторых случаях допускайте скачок напряжения до 30% во время испытания на короткое замыкание между витками, и позже выходят из строя из-за влажности, пыли или вибрации.

В зависимости от интенсивности короткого замыкания становится слышен магнитный гул.

В некоторых случаях разбаланс трехфазных токов может быть настолько незначительным, что защита двигателя устройство не реагирует. Короткое замыкание между витками и фазами на массу из-за изоляции выход из строя случается редко, и даже в этом случае он почти всегда происходит на ранних этапах работы.

1.2 — НЕИСПРАВНОСТЬ ОБМОТКА

a) Одна сгоревшая фаза обмотки

Эта неисправность возникает, когда двигатель работает по схеме треугольника и ток пропадает в одном основном проводе.

В оставшейся обмотке ток возрастает от 2 до 2,5 раз с одновременное заметное падение скорости, если двигатель остановится, ток увеличится с 3,5 до В 4 раза больше номинального значения.

В большинстве случаев этот дефект связан с отсутствием защитного выключателя или иначе переключатель установлен слишком высоко.

b) Две перегоревшие фазы обмотки

Этот отказ возникает, когда пропадает ток в одном основном проводе и обмотка двигателя со звездой. Одна из фаз обмотки остается обесточенной, в то время как другие поглощают полную напряжение и несут чрезмерный ток. Скольжение почти удваивается.

в) Три фазы перегоревшей обмотки

Возможная причина 1: Двигатель защищен только предохранителями; перегрузка мотор будет причиной неисправности.Следовательно, прогрессирующее обугливание проволоки и изоляция приводит к короткому замыканию между витками или короткому замыканию на раму.

Защитный выключатель, расположенный перед двигателем, легко решит эту проблему.

Возможная причина 2: Двигатель неправильно подключен.

Например: Двигатель с обмотками на 220 / 38V подключается по схеме звезда-треугольник. переключиться на 38OV. Потребляемый ток будет настолько высоким, что обмотка перегорит через несколько секунд. секунд, если предохранители или неправильно установленный защитный выключатель не срабатывают быстро.

Возможная причина 3: Переключатель звезда-треугольник не переключается, и двигатель продолжает работать в течение некоторого времени, подключенного к звезде, в условиях перегрузки.

Поскольку он развивает только 1/3 своего крутящего момента, двигатель не может достичь номинальной скорости. Повышенное скольжение приводит к более высоким омическим потерям из-за эффекта Джоуля. Как ток статора, согласованный с нагрузкой, не может превышать номинальное значение для соединения треугольником, защитный выключатель будет не реагировать.

Из-за повышенных потерь в обмотке и роторе двигатель перегреется и обмотка Выгореть.

Вероятная причина 4: Отказы по этой причине возникают из-за тепловой перегрузки, должный к слишком большому количеству запусков при прерывистой работе или к слишком долгому циклу запуска.

Безупречное функционирование двигателя, работающего в этих условиях, обеспечивается только тогда, когда соблюдаются следующие значения:

а) количество пусков в час;
б) с пуском или без груза;
в) механический тормоз или инверсия тока;
г) ускорение вращающихся масс, связанных с валом двигателя;
e) момент нагрузки vs.скорость при разгоне и торможении.

Постоянное усилие, прилагаемое ротором во время прерывистого пуска, приводит к более тяжелому потери, провоцирующие перегрев.

При определенных обстоятельствах существует вероятность повреждения обмотки статора. с двигателем на холостом ходу в результате нагрева двигателя. В таком случае двигатель с контактным кольцом рекомендуется, так как большая часть тепла (из-за потерь в роторе) рассеивается в реостат.

1.3 — ОТКАЗ РОТОРА

Если двигатель, работающий в условиях нагрузки, издает шум различной интенсивности и уменьшение частоты при увеличении нагрузки, причина, в большинстве случаев, будет несимметричная обмотка ротора.

В двигателях с короткозамкнутым ротором причиной почти всегда будет поломка одного или нескольких стержней ротора; одновременно могут регистрироваться периодические колебания тока статора. Как правило, этот дефект появляется только в литых или литых под давлением алюминиевых клетках.Сбои из-за точечного нагрева в том или ином стержней в стопке ротора идентифицируются синим цветом в затронутых точках.

В случае выхода из строя различных смежных стержней могут возникать вибрации и вздрагивание, как если бы из-за дисбаланса и часто интерпретируются как таковые. Когда пакет ротора приобретает синий или фиолетовая окраска, это признак перегрузки.

Это может быть вызвано слишком большим скольжением, слишком большим количеством пусков или слишком продолжительными циклами пуска. Этот сбой также может возникнуть из-за недостаточного сетевого напряжения.

1.4 — НЕИСПРАВНОСТИ КОЛЬЦА РОТОРА

Обрыв одной фазы обмотки ротора обнаруживается сильным вибрационным шумом. который изменяется в зависимости от скольжения и, кроме того, более сильного периодического тока статора колебания.

Предполагая, что два контактных кольца были покрыты пятнами из-за искрения щеток, а третье остается невредимым, причина чаще всего может возникать из-за разрушения сварного шва, вызванного перегрузкой осуществляется за счет связи между витками обмотки ротора.

Возможно, но редко, что разрыв мог произойти в соединении между обмотка и контактное кольцо. Однако рекомендуется сначала проверить, есть ли обрыв в реостат подключения стартера, или даже в самой детали.

1.5 — КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ МЕЖДУ ОБОРОТАМИ В ДВИГАТЕЛЯХ С КОЛЬЦЕВЫМ КОЛЬЦОМ

Эта неисправность возникает только в очень редких случаях. В зависимости от величина короткого замыкания запуск может быть резким, даже если реостат находится на первое нажатие на его исходное положение.
В этом случае через кольца не проходят сильные пусковые токи, и поэтому на них не будет следов ожога. наблюдал на них.

1.6 — ОТКАЗ ПОДШИПНИКА

Повреждение подшипника вызвано перегрузкой из-за чрезмерно натянутого ремня или осевые удары и напряжения. Недооценка расстояния между ведущим шкивом и ведомым шкив — обычное дело.

Таким образом, площадь контакта ремня с ведущим шкивом становится недопустимо малой, и поэтому ремень натяжения недостаточно для передачи крутящего момента.

Несмотря на это, обычно увеличивают натяжение ремня, чтобы добиться достаточного привода.

По общему признанию, это возможно с новейшими типами ремней, армированными синтетическими материалами.

Однако в этой практике не учитывается нагрузка на подшипник, и в результате подшипник выходит из строя. в короткие сроки. Тем не менее существует вероятность того, что вал будет подвергаться недопустимо высоким нагрузки, когда двигатель оснащен слишком широким шкивом.

1.7 — ИЗЛОМЫ ВАЛА

Хотя подшипники традиционно составляют более слабую часть, а валы спроектирован с широким диапазоном безопасности, вполне вероятно, что вал может разрушение из-за усталости от напряжения изгиба, вызванного чрезмерным натяжением ремня.

В большинстве случаев трещины возникают сразу за подшипником со стороны привода.

Вследствие переменного напряжения изгиба, вызванного вращающимся валом, трещины перемещаются внутрь с внешней стороны вала до точки разрыва, когда сопротивление оставшегося поперечного сечения вала больше не хватает.Избегайте дополнительного сверления вала (отверстия для крепежных винтов), поскольку такие операции имеют тенденцию вызывать концентрацию напряжений.

1.8 — ПРИВОДЫ КЛИНОВЫЕ НЕБАЛАНСИРОВАННЫЕ

Замена только одного или другого параллельного ремня привода возможна. часто причина переломов вала, а также злоупотребление служебным положением.

Любые использованные и, следовательно, растянутые ремни, оставшиеся на приводе, особенно те, которые находятся ближе всего к двигателя, а новые и нерастянутые ремни размещаются на одном приводе, поворачивая его дальше от подшипник может увеличивать нагрузку на вал.

1.9 — ПОВРЕЖДЕНИЕ, ВЫЗВАННОЕ ИЗ-ЗА НЕПРАВИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЕТАЛЕЙ ТРАНСМИССИИ ИЛИ НЕПРАВИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВЫРАВНИВАНИЕ

Повреждение подшипников и переломы валов часто возникают из-за неправильной установки шкивы, муфты или шестерни. Эти детали «стучат» при вращении. Дефект признан царапины, появляющиеся на валу, или возможный масштаб, например отслаивание конца вала.

Шпоночные пазы с краями, изъеденными незакрепленными шпонками, также могут привести к отказы валов.

Плохо выровненные муфты вызывают удары, радиальные и осевые сотрясения вала и подшипников.

В течение короткого времени эти неправильные действия приводят к износу подшипников и увеличение кронштейна крышки подшипника, расположенного со стороны привода.

Поломка вала может произойти в более серьезных случаях.

Новый подход к чувствительному обнаружению межвитковых повреждений асинхронного двигателя в различных условиях эксплуатации

  • 1.

    Bonnett, A.H .; Соукуп Г.К .: Причина и анализ отказов статора и ротора в трехфазных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором.IEEE Trans. Ind. Appl. 28 (2), 921–937 (2005)

    Google ученый

  • 2.

    Siddique, A .; и др.: Обзор методов мониторинга неисправностей статора асинхронных двигателей. IEEE Trans. Energy Convers. 20 (1), 106–114 (2005)

    Статья Google ученый

  • 3.

    Ojaghi, M .; и др .: Методы диагностики неисправностей обмотки статора в трехфазных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором.Int. Пер. Электр. Energy Syst. 24 , 891–912 (2014)

    Статья Google ученый

  • 4.

    Бенбузид, M.E.H .: Обзор сигнатурного анализа асинхронных двигателей как средства обнаружения неисправностей. IEEE Trans. Ind. Electr. 47 (5), 984–993 (2000)

    Артикул Google ученый

  • 5.

    Gandhi, A .; и др.: Последние достижения в моделировании и онлайн-обнаружении межвитковых замыканий статора в электродвигателях.IEEE Trans. Ind. Electr. 58 (5), 1564–1575 (2011)

    Статья Google ученый

  • 6.

    Риера-Гуасп, М .: Достижения в области мониторинга состояния электрических машин, силовой электроники и приводов и обнаружения неисправностей: современное состояние. IEEE Trans. Ind. Electr. 62 (3), 1746–1759 (2015)

    Статья Google ученый

  • 7.

    Cheng, S .; и др.: Подход к идентификации импеданса для чувствительного обнаружения и локализации межвитковых замыканий статора в многодвигательном приводе с замкнутым контуром.IEEE Trans. Ind. Electr. 58 (5), 1545–1554 (2011)

    Статья Google ученый

  • 8.

    Bouzid, M.B.K .; Шампенуа, Г .: Новые выражения симметричных компонентов асинхронного двигателя при неисправностях статора. IEEE Trans. Ind. Electr. 60 (9), 4093–4102 (2013)

    Артикул Google ученый

  • 9.

    Cardoso, A .; и др.: Диагностика межвитковых неисправностей обмотки статора в трехфазных асинхронных двигателях с помощью векторного подхода Park.IEEE Trans. Energy Convers. 14 (3), 595–598 (1999)

    Статья Google ученый

  • 10.

    Cruz, S .; Кардосо, А .: Диагностика неисправностей обмотки статора в трехфазных синхронных и асинхронных двигателях с помощью расширенного векторного подхода Парка. IEEE Trans. Ind. Appl. 37 (5), 1227–1233 (2001)

    Артикул Google ученый

  • 11.

    Sonje, D.M.; Chowdhury, A .; Кунду, П .: Диагностика неисправностей асинхронного двигателя с использованием векторного подхода Парка. В: «Достижения в области электротехники» Международной конференции в Веллоре, Индия, 2014 г., конференция IEEE, Индия, стр. 1–4 (2014)

  • 12.

    Sarkar, S .; и др.: Мониторинг межвиткового нарушения изоляции в асинхронном двигателе с использованием передовых инструментов обработки сигналов и данных. IEEE Trans. Dielectr. Электр. Insul. 18 (5), 1599–1608 (2011)

    Статья Google ученый

  • 13.

    Das, S .; и др.: Характеристики невосприимчивого к нагрузке классификатора для надежной идентификации мелких неисправностей в обмотке статора асинхронного двигателя. IEEE Trans. Dielectr. Электр. Insul. 21 (1), 33–44 (2014)

    Статья Google ученый

  • 14.

    Estima, J. O .; и др .: Последние достижения в диагностике неисправностей с помощью векторного подхода Парка. В: Материалы семинара IEEE по контролю и диагностике проектирования электрических машин, Париж, Франция, стр.279–288 (2013)

  • 15.

    Гифтакис К.Н .; Кардосо А.Дж.М .: Новый пространственно-векторный подход к обнаружению неисправностей статора в асинхронных двигателях. В: Proceedings of IEEE Workshop on Electrical Machines Design Control and Diagnosis, Nottingham, UK, pp. 232–237 (2017)

  • 16.

    Moon, S .; и др .: Обнаружение и классификация размагничивания и межвитковых коротких замыканий IPMSM. IEEE Trans. Ind. Electr. 64 (12), 9433–9441 (2017)

    Статья Google ученый

  • 17.

    Kazzaz, S.A .; Сингх Г.К .: Экспериментальные исследования по мониторингу состояния асинхронных машин и диагностике неисправностей с использованием методов цифровой обработки сигналов. Электроэнергетическая система. Res. 65 , 197–222 (2003)

    Артикул Google ученый

  • 18.

    Peng, Z.K .; Чу, Ф.Л .: Применение вейвлет-преобразования в мониторинге состояния машин и диагностике неисправностей, обзор с библиографией. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 18 , 199–221 (2004)

    Статья Google ученый

  • 19.

    Krause, P.C .; и др .: Анализ электрических машин и приводных систем. Уайли, Нью-Йорк (2002)

    Google ученый

  • 20.

    Поликар, Р.: Полное руководство для инженера по вейвлет-анализу (2006). http://engineering.rowan.edu/polikar/wavelets/wttutorial.html

  • 21.

    Cusidó, J .; и др.: Обнаружение неисправностей в индукционных машинах с использованием спектральной плотности мощности в вейвлет-разложении. IEEE Trans. Ind. Electr. 55 (2), 633–643 (2008)

    Статья Google ученый

  • 22.

    Antonino-Daviu, J .; и др .: Обнаружение комбинированных повреждений в асинхронных машинах с параллельными ветвями статора через DWT пускового тока. Мех. Syst. Сигнальный процесс. 23 , 2336–2351 (2009)

    Артикул Google ученый

  • 23.

    Kia, S.H .; и др .: Диагностика неисправности обрыва стержня в асинхронных машинах с использованием дискретного вейвлет-преобразования без оценки скольжения. IEEE Trans. Ind. Appl. 45 (4), 1395–1404 (2009)

    Статья Google ученый

  • 24.

    Tsoumas, I.P .; и др .: Метод диагностики неисправностей ротора асинхронных машин с использованием сложных вейвлетов. IEEE Trans. Energy Convers. 23 (2), 444–459 (2008)

    Статья Google ученый

  • 25.

    Лал, У. и др.: Анализ межвиткового короткого замыкания в трехфазном асинхронном двигателе мощностью 2,5 л.с. В: Международная конференция по контролю, измерениям и контрольно-измерительным приборам в Индии, 2016 г., Конференция IEEE в Индии, стр. 381–385 (2016)

  • 26.

    Bessam, Besma; и др.: Вейвлет-преобразование и нейронные сети для диагностики и определения местоположения межвиткового короткого замыкания в асинхронном двигателе. Int. J. Syst. Ассур. Англ. Manag. 8 (1), 478–488 (2017)

    Статья Google ученый

  • 27.

    Siddiqui, K.M .; и др .: Ранний; диагностика межвиткового замыкания статора в асинхронном двигателе с инверторным управлением с помощью вейвлет-преобразования. В кн .: Международная конференция по силовой электронике. В: Конференция IEEE по интеллектуальным системам управления и энергетики, Индия, стр. 1–5 (2016)

  • 28.

    Рошанфекр, Р. и др .: Индекс на основе вейвлетов для различения незначительного межвиткового короткого замыкания и резистивные симметричные замыкания в обмотках статора индукционных генераторов с двойным питанием: исследование методом моделирования.IET Gener, Transm & Distrib, стр. 1–8 (2015)

  • 29.

    Rama Devi, N .; и др .: Диагностика и классификация дефектов изоляции обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя с использованием вейвлетов и MNN. IEEE Trans. Dielectr. Электр. Insul. 23 (5), 2543–2555 (2016)

    Артикул Google ученый

  • 30.

    Цзин-Инь, Л .: Влияние несимметричного напряжения на рабочие характеристики трехфазного асинхронного двигателя.IEEE Trans. Energy Convers. 14 (2), 202–208 (1999)

    Статья Google ученый

  • 50 видов отказов электродвигателей — UE Systems

    50 видов отказа электродвигателей

    Электродвигатели

    необходимы для работы многих заводов, независимо от отрасли, поэтому понимание их 50 видов отказов может помочь вам разработать более эффективную программу технического обслуживания на вашем предприятии.

    Электродвигатели необходимы для обеспечения бесперебойной и эффективной работы предприятий.Если один из них выйдет из строя, это может привести к дорогостоящему простою завода и создать множество угроз безопасности. Существует ряд различных режимов отказа, поэтому, если разобраться в них, срок службы двигателя может увеличиться от двух до 15 лет.

    Ключевым моментом является переход от реактивной категории кривой коэффициента мощности к фазе прогнозирования. Используя ультразвуковую технологию, такую ​​как Ultraprobe 15000, вы можете обнаружить проблемы до того, как они начнут приводить к серьезным повреждениям двигателя. Поскольку в двигателе очень много различных компонентов, режим отказа может возникать в самых разных местах.В двигателе имеется от 8 до 10 компонентов, каждый из которых имеет свои собственные режимы отказа, в результате чего общее количество составляет около 50, поэтому, правильно их устраняя, вы можете значительно продлить срок службы вашего двигателя.

    Корпус двигателя

    Неисправности в корпусе двигателя могут возникнуть из-за неправильной установки, физического повреждения, коррозии и отложений материала. Хотя кожух двигателя может показаться не очень эффективным, эти недостатки могут в конечном итоге повлиять на работу других.

    Например, мягкая опора может привести к выходу из строя подшипников, изгибу вала и поломке или трещине опоры. Это возникает, если двигатель, когда он помещен на плоскую поверхность, не имеет всех опор на этой поверхности. Накопление материала может привести к нагреву двигателя до рабочей температуры, что в конечном итоге приведет к повреждению других частей двигателя, таких как подшипники.

    Статор двигателя

    Виды отказа статора двигателя возникают из-за физического повреждения, загрязнения, коррозии, высокой температуры, дисбаланса напряжений, сломанных опор и процедур перегорания перемотки.Часто они могут появиться в автомастерских.

    Отказы статора возникают из-за перемотки обмоток. Это часто происходит до того, как двигатель можно будет перемотать, что потребует экстренного ремонта. Но поскольку для установки потребуется как можно скорее вернуть двигатель, поспешный ремонт может привести к повреждению статоров из-за неправильного нагрева корпуса и статора. Это также может привести к неэффективности мотора.

    Роторы двигателя

    Роторы состоят из множества слоев ламинированной стали, а обмотки ротора состоят из стержней из меди или алюминиевого сплава, закороченных с обеих сторон закорачивающими кольцами.Эти компоненты могут выйти из строя из-за термического напряжения, физического повреждения, дисбаланса, поломки ротора, загрязнения и неправильной установки.

    Физические повреждения роторов могут развиться после выполнения определенных задач аварийного обслуживания, включая замену подшипников, восстановление двигателя, а также во время процесса разборки и повторной сборки. Вообще говоря, подшипники двигателя не следует менять на заводе, особенно на критически важном оборудовании.

    Несбалансированные роторы двигателей — обычное дело, но это может вызвать значительную нагрузку на подшипники.В конечном итоге это приведет к контакту ротора со статором и созданию еще одной точки отказа. Опять же, неправильная тактика восстановления, такая как перегрев, также может повредить компоненты ротора.

    Установив стандарты точной балансировки, вы можете быть уверены, что предотвращаете подобные нарушения баланса.

    Подшипники двигателя

    Подшипники электродвигателя могут выйти из строя из-за неправильного обращения и хранения, неправильной установки, несоосности, неправильной смазки, процессов пуска / останова, загрязнения, консольных нагрузок и дисбаланса вентилятора двигателя.

    Загрязнение — одна из основных причин отказов подшипников. Это происходит, когда в подшипники попадают посторонние загрязнения или влага, обычно во время процесса смазки. Вы можете принять меры для предотвращения загрязнения во время процесса повторной смазки, чтобы гарантировать, что они не попадут.

    Также важно, чтобы ваш мотор был правильно оборудован для той задачи, для которой он был выбран. Это означает использование подходящих подшипников для данной области применения. Для двигателей, в которых используются шкивы или звездочки, установленные на валу, требуются роликовые подшипники в двигателе, которые распространены среди большинства стандартных двигателей.

    Смазка всегда может быть основной причиной поломки, потому что существует очень много разных мест, где можно неправильно нанести смазку. Слишком много или слишком мало смазки, а также неправильная форма смазки могут привести к преждевременному износу. Все моторные смазки должны быть на основе полимочевины, а не универсальные. Всегда следует вынимать пробку из нижней части, чтобы старую смазку можно было правильно слить. Кроме того, выпускные клапаны могут помочь предотвратить чрезмерное смазывание.

    UE Grease Caddy может стать отличным инструментом для прослушивания при смазке двигателя.

    Неисправности уплотнения подшипника двигателя обычно возникают из-за неправильной смазки или неправильной установки.

    Вентиляторы двигателя

    Вентиляторы двигателя выходят из строя из-за физических повреждений, образования льда, посторонних материалов и коррозии. Вентиляторы помогают снизить температуру двигателя, что важно для обеспечения нормальной работы остальных компонентов.

    Отказ защитного кожуха вентилятора двигателя также может привести к более серьезному отказу двигателя. Обычно это происходит из-за физического повреждения или закупорки.Потратив время на их поддержание в чистоте, вы сможете значительно предотвратить поломку защитного кожуха вентилятора.

    Изоляция и обмотки двигателя

    Когда дело доходит до изоляции двигателя и обмоток, существует ряд потенциальных проблем. Загрязнение и влажность могут привести к выходу из строя обмотки. Часто это происходит потому, что они не хранятся в окружающих помещениях. Перегрев — еще одна проблема, которая может вызвать отказ двигателя. Нарушение изоляции, цикличность и изгиб, наряду с нагрузкой на привод переменного тока, завершают возможные виды отказов для этой категории.

    Срок службы изоляции стандартного электродвигателя зависит от температуры, при которой электродвигатель работает. Это означает, что для электродвигателя, который работает при особенно высокой температуре, вы можете сократить срок его службы. Фактически, на каждые 18–20 градусов по Фаренгейту срок службы изоляции сокращается вдвое. Хотя лучшая изоляция может продлить срок службы, температура в этом случае является одним из важнейших факторов. Это означает подачу более прохладного наружного воздуха.

    Пробой изоляции может стать большой проблемой, так как это приведет к короткому замыканию обмоток.Эти проблемы можно обнаружить с помощью тестирования MCE и термографии. Короткое замыкание обмотки от витка к витку может возникнуть из-за истирания загрязняющих веществ, вибрации или скачков напряжения.

    Цикличность и изгиб — еще одна проблема, которая обычно возникает при частом запуске и останове двигателя. Такой рабочий цикл может привести к частому нагреву и охлаждению обмоток и изоляции, что может привести к износу, например образованию отверстий, что в конечном итоге приведет к короткому замыканию и отказу двигателя.

    Вал двигателя

    Виды отказа вала двигателя возникают из-за физических повреждений, неправильного изготовления, неправильного монтажа и коррозии. Например, неправильная установка двигателя может привести к коррозии некоторых компонентов, таких как корпус двигателя, и нарушению баланса.

    Как продлить срок службы мотора

    Теперь, когда мы знаем о различных типах режимов отказа двигателя, мы можем предпринять более эффективные шаги по созданию плана профилактического обслуживания.

    Многие задачи по техническому обслуживанию можно решить путем еженедельного осмотра. Обязательно смажьте двигатели по мере необходимости соответствующей смазкой для двигателей. Добавляйте смазку или масло только при необходимости. Включение программы смазки с помощью ультразвука может иметь большое значение для предотвращения выхода подшипников из строя.

    Существует ряд текущих задач, которые вы можете выполнить, чтобы обеспечить максимальную производительность двигателей. Держите моторы в чистоте и при соответствующей температуре с постоянным потоком воздуха, а также храните моторы должным образом, чтобы влага не загрязнила их.Кроме того, держите двигатель подальше от влаги и химикатов, чтобы предотвратить загрязнение.

    Существует также ряд точных шагов по техническому обслуживанию, которые вы можете предпринять, чтобы повысить производительность ваших двигателей и снизить износ. Всегда выравнивайте двигатели до уровня ниже 0,003 во всех трех плоскостях, а также старайтесь не допускать «мягких» ног. Укажите точную балансировку ротора до 0,05 дюйма в секунду. Наконец, используйте только сертифицированные мастерские по ремонту двигателей, потому что, как мы обсуждали ранее, неправильный ремонт может привести к большему повреждению линии.

    Что касается профилактических мероприятий по техническому обслуживанию, используйте оценку цепи двигателя для обнаружения всех отказов двигателя. Анализ вибрации можно использовать для ряда других отказов двигателя, в то время как механический ультразвук можно использовать для выявления неисправностей подшипников, стержней ротора и электрических неисправностей — также используйте анализ масла на подшипниках скольжения с масляными резервуарами.

    Есть также ряд других ультразвуковых приложений. Отказы, как правило, сначала проявляются в подшипниках, а это означает, что Ultraprobe 15000 может быть отличным способом обнаружения отказов на этапе 1.Устройство также отлично подходит для обнаружения избыточной или недостаточной смазки. По мере того как ультразвук становится все более неотъемлемой частью операций по техническому обслуживанию, его приложения тоже становятся неотъемлемой частью. Его можно использовать для обнаружения электрических сбоев, таких как искрение, проблемы с стержнем ротора и дисбаланс ротора, а также проблемы с центровкой и мягкой опорой.

    Вообще говоря, когда двигатель выходит из строя, вам нужно решить, стоит ли его восстанавливать или покупать новый. Использование блок-схемы двигательного решения может помочь принять это решение. Поговорите с CMRP, чтобы найти схему принятия решений для ваших операций.

    Наконец, вы можете получить гораздо больше от своих двигателей, приняв меры по профилактическому обслуживанию. Приобретайте прецизионные двигатели для всех ваших критических применений и всегда используйте прецизионное обслуживание для установки, центровки, балансировки и смазки.

    Придерживаясь этих шагов, вы можете продлить срок службы ваших двигателей и ограничить время простоя на вашем предприятии, эффективно ускоряя операции, ограничивая затраты и улучшая производительность.

    Цепи управления двухпозиционным электродвигателем | Элементы системы дискретного управления

    Электродвигатель часто используется в качестве дискретного элемента управления в системе управления, если он приводит в действие насос, конвейерную ленту или другие машины для транспортировки технологического вещества.Таким образом, важно понимать функционирование цепей управления двигателем.

    Из всех доступных типов электродвигателей наиболее распространенным в промышленности (безусловно) является трехфазный асинхронный двигатель переменного тока. По этой причине в этом разделе книги основное внимание будет уделено исключительно этому типу двигателя как конечному элементу управления.

    Асинхронные двигатели переменного тока

    Основной принцип асинхронного двигателя переменного тока заключается в том, что один или несколько не совпадающих по фазе переменного тока (синусоидального) питают наборы катушек электромагнита (называемые катушками или обмотками статора ), расположенных по окружности.Поскольку эти токи поочередно возбуждают катушки, создается магнитное поле, которое «кажется» вращающимся по окружности. Это вращающееся магнитное поле мало чем отличается от движения, создаваемого массивом из световых индикаторов , последовательно мигающих и выключающихся: хотя сами лампы неподвижны, последовательность их включения и выключения в противофазе мигание создает впечатление, будто световой узор «движется» или «преследует» по длине массива. Точно так же суперпозиция магнитных полей, создаваемых противофазными катушками, напоминает магнитное поле постоянной интенсивности, вращающееся по кругу.На следующих изображениях показано, как вектор магнитного поля (красная стрелка) генерируется наложением магнитных полюсов в течение одного полного цикла (1 оборот) при просмотре изображений слева направо, сверху вниз (в том же порядке, в каком вы читали слов в английском предложении):

    Неудивительно, что объединенный эффект этих трехфазных токов приведет к созданию результирующего вектора магнитного поля, вращающегося в определенном направлении.В конце концов, именно так генерируется трехфазная электроэнергия: путем вращения одного магнита в центре трех наборов катушек, смещенных на 120 градусов. Вращающееся магнитное поле, создаваемое обмотками статора трехфазного двигателя, является просто воспроизведением магнитного поля ротора внутри генератора, обеспечивающего трехфазное питание!

    Если бы постоянный магнит был помещен в центр этой машины на вал так, чтобы он мог свободно вращаться, магнит вращался бы с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле.Если магнитное поле совершает один полный оборот за \ ({1 \ более 60} \) секунды, скорость вращения магнита будет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту (3600 оборотов в минуту). Поскольку магнит следует синхронно с вращающимся магнитным полем, говорят, что его скорость вращения равна , синхронно . Таким образом, мы бы идентифицировали этот двигатель как синхронный двигатель переменного тока .

    Если бы электропроводящий объект был помещен в центр этой же машины на вал так, чтобы он мог свободно вращаться, относительное движение между вращающимся магнитным полем и проводящим объектом (ротором) вызвало бы электрические токи в проводящем объекте, производящие собственные магнитные поля.Закон Ленца говорит нам, что эффект этих индуцированных магнитных полей будет заключаться в попытке противодействовать изменениям: другими словами, индуцированные поля реагируют на вращающееся магнитное поле катушек статора таким образом, чтобы минимизировать относительное движение. Это означает, что проводящий объект начнет вращаться в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле статора, всегда пытаясь «догнать» вращающееся магнитное поле. Однако проводящий ротор никогда не мог точно соответствовать скорости вращающегося магнитного поля, как в случае синхронного двигателя.Если бы ротор когда-либо достигал синхронной скорости, больше не было бы никакого относительного движения между ротором и вращающимся магнитным полем, что означает, что индукция прекратится. Отсутствие индукции означало бы отсутствие электрических токов, индуцируемых в роторе, что означало бы отсутствие реактивного магнитного поля, что означало бы отсутствие крутящего момента, побуждающего ротор. Таким образом, скорость электропроводящего ротора всегда должна немного отставать («проскальзывать») от синхронной скорости вращающегося магнитного поля, чтобы испытывать индукцию и, таким образом, иметь возможность создавать крутящий момент.Мы называем этот тип двигателя асинхронным двигателем переменного тока .

    Для некоторых может быть сюрпризом узнать, что любой проводящий объект — ферромагнитный или нет — будет испытывать крутящий момент при помещении во вращающееся магнитное поле, создаваемое катушками статора. Пока объект является электропроводным, электромагнитная индукция будет обеспечивать создание электрических токов в роторе, и эти токи будут создавать свои собственные магнитные поля, которые реагируют на вращающееся магнитное поле статора, создавая крутящий момент на роторе.

    Действие закона Ленца между магнитом и проводящим объектом может быть продемонстрировано с помощью мощного постоянного магнита и полоски легкой алюминиевой фольги. Алюминий, конечно, электропроводен, но немагнитен. Однако, несмотря на отсутствие магнитного притяжения между магнитом и фольгой, фольга, тем не менее, испытывает движущую силу, если магнит быстро проходит мимо ее поверхности, в соответствии с законом Ленца:

    Тот же самый принцип является тем, что заставляет асинхронный двигатель переменного тока функционировать: вращающееся магнитное поле индуцирует электрические токи в электропроводящем роторе, который затем вращается в том же направлении, что и магнитное поле.Ротор асинхронного двигателя никогда не сможет достичь синхронной скорости сам по себе, поскольку, если бы это произошло, индукция прекратилась бы из-за отсутствия относительного движения между вращающимся магнитным полем и ротором. То же самое и с экспериментами с алюминиевой фольгой: полоска фольги никогда не сможет полностью «догнать» движущийся магнит, потому что, если бы это произошло, индукция прекратилась бы и исчезла бы движущая сила. Таким образом, асинхронные машины всегда вращаются немного медленнее, чем синхронная скорость.

    Типичный «двухполюсный» асинхронный двигатель, работающий при частоте электросети 60 Гц, имеет синхронную скорость 3600 об / мин (т.е.е. вращающееся магнитное поле вращается со скоростью 60 оборотов в секунду), но ротор может достичь только скорости полной нагрузки приблизительно 3540 об / мин. Точно так же типичный «четырехполюсный» асинхронный двигатель с синхронной скоростью 1800 об / мин может достичь скорости ротора только приблизительно 1760 об / мин.

    Асинхронные двигатели

    на сегодняшний день являются самой популярной конструкцией в промышленности. Наиболее распространенным вариантом асинхронного двигателя является так называемая конструкция с короткозамкнутым ротором , в которой ротор состоит из алюминиевых стержней, соединяющих два алюминиевых «закорачивающих кольца», по одному на каждом конце ротора.Черный металл (сплав железа) заполняет пространство между стержнями ротора, чтобы обеспечить магнитную «цепь» с меньшим сопротивлением между полюсами статора, чем в противном случае был бы большой воздушный зазор, если бы ротор был просто сделан из алюминия. Если удалить черный металл из ротора, оставшиеся алюминиевые стержни и закорачивающие кольца будут напоминать тренажер с колесной клеткой, используемый хомяками и другими домашними грызунами, отсюда и название.

    Здесь показана фотография небольшого разобранного трехфазного асинхронного двигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором, демонстрирующая конструкцию обмоток статора и ротора:

    Учитывая чрезвычайно простую конструкцию асинхронных двигателей переменного тока, они имеют тенденцию быть очень надежными.До тех пор, пока изоляция обмотки статора не будет повреждена из-за чрезмерной влажности, тепла или химического воздействия, эти двигатели будут продолжать работать бесконечно. Единственными «изнашиваемыми» компонентами являются подшипники, поддерживающие вал ротора, и их легко заменить.

    Запустить трехфазный асинхронный двигатель так же просто, как подать полную мощность на обмотки статора. Катушки статора мгновенно создают магнитное поле, вращающееся со скоростью, определяемой частотой подаваемой мощности переменного тока, и ротор будет испытывать большой крутящий момент, поскольку это высокоскоростное (относительно нулевой скорости покоя ротора) магнитное поле индуцирует в нем большие электрические токи.Когда ротор набирает скорость, относительная скорость между вращающимся магнитным полем и вращающимся ротором уменьшается, ослабляя индуцированные токи, а также крутящий момент ротора.

    Один из способов «смоделировать» асинхронный двигатель переменного тока — представить его как трансформатор переменного тока с короткозамкнутой подвижной вторичной обмоткой. При первой подаче полной мощности начальный ток, потребляемый обмотками статора (первичной), будет очень большим, поскольку он «видит» короткое замыкание в обмотке (вторичной) ротора.Однако, когда ротор начинает вращаться, это короткое замыкание потребляет все меньше и меньше тока, пока двигатель не достигнет полной скорости и линейный ток не приблизится к нормальному. Как и в случае с трансформатором, где уменьшение вторичного тока (из-за изменения нагрузки) приводит к уменьшению первичного тока, уменьшение индуцированного тока ротора (из-за пониженной скорости скольжения) приводит к уменьшению тока обмотки статора.

    Огромный скачок тока во время пуска (в десять раз превышающий нормальный рабочий ток!) Называется пусковым током , в результате чего ротор создает большой механический крутящий момент.По мере того, как ротор набирает скорость, ток уменьшается до нормального уровня, а скорость приближается к «синхронной» скорости вращающегося магнитного поля. Если каким-то образом ротор достигает синхронной скорости (то есть скорость скольжения становится нулевой), ток статора упадет до абсолютного минимума. Если механический источник энергии «перегружает» асинхронный двигатель с приводом, заставляя его вращаться быстрее, чем синхронная скорость, он фактически начинает функционировать как генератор и получать электроэнергию.

    Любая механическая нагрузка, вызывающая замедление вращения двигателя, также заставляет обмотки статора потреблять больше тока от источника питания.Это происходит из-за большей скорости скольжения, вызывающей индуцирование более сильных токов в роторе. Более сильные токи ротора соответствуют более сильным токам статора, точно так же, как трансформатор, где более высокая нагрузка на вторичную обмотку вызывает большие токи как во вторичной, так и в первичной обмотках.

    Изменить направление вращения трехфазного двигателя на обратное так же просто, как поменять местами любые два из трех соединений силовых проводов. Это дает эффект изменения чередования фаз мощности, «воспринимаемой» двигателем.Анимация в виде книжки, начинающаяся в Приложении [animation_blinking_lights], начинающаяся на странице, показывает, как изменение направления двух из трех строк приводит к изменению последовательности фаз.

    Интересная проблема, которую следует рассмотреть, заключается в том, можно ли заставить асинхронный двигатель переменного тока работать от однофазной сети , а не от многофазной. В конце концов, именно трехступенчатая последовательность фаз трехфазного переменного тока придает магнитному полю обмотки статора определенное направление вращения.{o} \) не в фазе (т.е. ABABABAB ), можно утверждать, что последовательность идет от A к B или, альтернативно, от B к A — нет определенного направления для «движения» огней.

    Поскольку однофазные асинхронные двигатели переменного тока очевидно существуют, эта проблема должна быть решена. Чтобы придать магнитному полю внутри однофазного узла статора определенное вращение, мы должны искусственно создать вторую фазу внутри самого двигателя. Один из распространенных способов сделать это — добавить второй набор обмоток статора, смещенных относительно первого, и запитать эти обмотки через высоковольтный конденсатор, который создает опережающий фазовый сдвиг в токе обмотки.Этот фазовый сдвиг создает антишаговое магнитное поле во второй обмотке, обеспечивая определенное направление вращения. Как только двигатель набирает обороты, эта вспомогательная обмотка может быть отключена переключателем скорости, поскольку вращающийся двигатель будет нормально работать от однофазного переменного тока. Это называется асинхронным двигателем с конденсаторным запуском , и это конструкция, используемая для большинства однофазных асинхронных двигателей переменного тока, требующих высокого пускового момента (например, насосы, шлифовальные станки, сверлильные станки и т. Д.):

    Один из основных принципов работы асинхронных двигателей переменного тока заключается в том, что они должны запускаться как многофазные машины, хотя они могут продолжать работать как однофазные .

    Однофазный электродвигатель с конденсаторным пуском показан на следующей фотографии. Моя рука касается корпуса конденсатора пусковой обмотки двигателя. Переключатель скорости находится внутри двигателя и не виден на этой фотографии:

    Двигатели с конденсаторным пуском часто проектируются таким образом, что пусковая обмотка потребляет намного больше тока, чем «рабочая» обмотка, чтобы обеспечить высокий пусковой крутящий момент.Это важно, когда механическая нагрузка, вращаемая двигателем, требует большого крутящего момента для движения, например, в случае поршневого газового компрессора или полностью загруженной конвейерной ленты. Из-за этого высокого потребления тока пусковые обмотки не рассчитаны на продолжительный режим работы, их необходимо обесточить вскоре после запуска двигателя, чтобы избежать перегрева.

    Меньшие двигатели переменного тока, такие как те, которые используются в настольном и монтируемом в стойку электронном оборудовании, используют совершенно другой метод создания вращающегося магнитного поля из однофазного переменного тока.На следующей фотографии показан один из таких двигателей, в котором используются медные экранирующие катушки по углам полюсов магнитного статора. Ротор снят, держу пальцами для осмотра:

    [shading_coil]

    Вместо конденсатора, создающего опережающий фазовый сдвиг для тока через специальную обмотку статора, в этом асинхронном двигателе с экранированными полюсами используется пара медных контуров, обернутых вокруг углов магнитных полюсов для создания запаздывающего фазового сдвига в магнитном поле. поле в тех углах.{o} \), создавая вторичное магнитное поле, которое не синхронизируется с основным магнитным полем, создаваемым остальной частью полюсной поверхности. Антишаговое магнитное поле вместе с прилегающим к нему основным магнитным полем создает определенное направление вращения.

    Интересный эксперимент, который вы можете попробовать сами, — это получить один из этих небольших двигателей переменного тока с расщепленными полюсами и заставить его вращаться, подавая на него импульсную мощность постоянного тока от батареи. Каждый раз, когда вы подключаете обмотку статора к батарее, увеличивающийся магнитный поток будет вести к незатененным сторонам полюсов и отставать от затененных сторон полюсов.Каждый раз, когда вы отсоединяете обмотку статора от батареи, уменьшающийся магнитный поток будет вести к незатененным полюсам и отставать от затененных полюсов. В любом случае магнитный поток заштрихованных полюсов будет отставать от магнитного потока незатененных полюсов, заставляя ротор слегка вращаться в одном определенном направлении.

    Тот факт, что все асинхронные двигатели переменного тока должны запускаться как многофазные машины, даже если они могут работать как однофазные машины, означает, что двигатель переменного тока, предназначенный для работы от трехфазного источника питания, может фактически продолжать работать, если одна или несколько его фаз находятся в «состоянии». потеряно »из-за обрыва проводки или перегоревшего предохранителя.В этом состоянии двигатель не может выдавать полную номинальную механическую мощность, но если механическая нагрузка достаточно мала, двигатель будет продолжать вращаться, даже если у него больше нет нескольких фаз, питающих его! Однако трехфазный двигатель не может запустить двигатель в состоянии покоя только на одной фазе переменного тока. Обрыв фаз в асинхронном двигателе переменного тока называется однофазным , и это может вызвать большие проблемы на промышленном объекте. Трехфазные электродвигатели, которые становятся «однофазными» из-за неисправности в одной из трехфазных линий электропередач, откажутся запускаться.Те, которые уже работали под большой механической нагрузкой (с высоким крутящим моментом), остановятся. В любом случае остановленные двигатели будут просто «гудеть» и потреблять большой ток.

    Моторные контакторы

    Для запуска и отключения трехфазного асинхронного двигателя переменного тока достаточно любого трехполюсного переключателя с подходящим номинальным током. Простое замыкание такого переключателя для подачи трехфазного питания на двигатель приведет к его запуску, а размыкание трехполюсного переключателя отключит питание двигателя и заставит его выключиться.Если мы хотим иметь дистанционное управление пуском и остановом трехфазного двигателя, нам понадобится специальное реле с переключающими контактами, достаточно большими, чтобы безопасно проводить пусковой ток двигателя в течение многих циклов пусков и остановов. Большие, сильноточные электромеханические реле, созданные для этой цели, обычно называют подрядчиками в отрасли.

    Принципиальная схема трехфазного контактора, подключенного к трехфазному двигателю (с предохранителями для максимальной токовой защиты), показана здесь:

    При подаче напряжения на клеммы A1 и A2 катушка электромагнита намагничивается, в результате чего все три переключающих контакта одновременно замыкаются, передавая трехфазное питание переменного тока на двигатель.Обесточивание катушки вызывает ее размагничивание, освобождая якорь и позволяя возвратной пружине внутри контактора защелкнуть все три контакта в разомкнутое (выключенное) положение.

    Здесь показан контактор мощностью 75 лошадиных сил (при трехфазном питании 480 В переменного тока) в собранном виде и со снятой верхней крышкой, чтобы увидеть три набора сильноточных контактов электрического переключателя:

    Каждый контакт переключателя фазы на самом деле представляет собой последовательную пару контактов, которые замыкаются и размыкаются одновременно с приведением в действие железного якоря, притягиваемого катушкой электромагнита в основании узла контактора.Функционирование трех контактных групп можно увидеть на этой паре фотографий, на левом изображении показаны контакты в их нормальном (разомкнутом) состоянии, а на правом изображении показаны замкнутые контакты (якорь «втянут»). силой моего пальца:

    Конечно, было бы очень опасно прикасаться или вручную приводить в действие контакты пускового реле двигателя при снятой крышке, как показано на рисунке. Прикосновение пальцем к любому из неизолированных медных контактов может привести не только к опасности поражения электрическим током, но и к возникновению дуги при замыкании и размыкании таких контактов дуговая вспышка и опасность дугиВот почему все современные контакторы двигателей оснащены защитными кожухами. Фактические контактные площадки переключателя сделаны не из чистой меди, а из серебра (или серебряного сплава), предназначенного для того, чтобы выдерживать повторяющееся дуговое и взрывное воздействие больших токов переменного тока, возникающих и прерываемых.

    Под основными клеммами подключения питания (L1-L3, T1-T3) на этом контакторе скрываются две маленькие винтовые клеммы (обычно обозначаемые A1 и A2), обеспечивающие точки подключения к катушке электромагнита, приводящей в действие контактор:

    Как и большинство трехфазных контакторов, эта катушка рассчитана на 120 вольт переменного тока.Хотя электродвигатель может работать от трехфазного переменного тока напряжением 480 В, катушка контактора и остальная часть схемы управления работают на более низком напряжении из соображений безопасности. Как и все электромеханические реле, контакторы двигателя используют сигнал малой мощности для управления электрическим током большей мощности, подаваемым на нагрузку. Это «усиливающее» действие позволяет относительно небольшим управляющим переключателям, ПЛК и релейным схемам запускать и останавливать относительно большие (сильноточные) электродвигатели.

    Защита двигателя

    Важным компонентом любой схемы управления двигателем большой мощности является какое-либо устройство для обнаружения условий чрезмерной перегрузки и отключения питания двигателя до того, как произойдет тепловое повреждение.Очень простое и распространенное устройство защиты от перегрузки, известное как нагреватель от перегрузки , состоящее из резистивных элементов, последовательно соединенных с тремя линиями трехфазного двигателя переменного тока, предназначено для нагрева и охлаждения со скоростью, моделирующей тепловые характеристики двигателя. сам мотор.

    Предохранители и автоматические выключатели также защищают от перегрузки по току, но по разным причинам и для разных частей цепи двигателя. И предохранители, и автоматические выключатели, как правило, являются быстродействующими устройствами, предназначенными для прерывания перегрузки по току, возникающей в результате электрического повреждения, такого как короткое замыкание фазы на землю.Они рассчитаны на защиту проводки, передающей питание на нагрузку, а не (обязательно) на саму нагрузку. Нагреватели с тепловой перегрузкой, напротив, специально разработаны для защиты электродвигателя от повреждений, вызванных умеренными перегрузками по току, такими как то, что может возникнуть в случае механической перегрузки электродвигателя. Размеры нагревателей перегрузки не связаны с допустимой нагрузкой на провод и, следовательно, не связаны с номиналами предохранителей или автоматических выключателей, подающих питание от сети к двигателю.

    Принципиальная схема трехфазной перегрузки, подключенной к трехфазному контактору и трехфазному двигателю, показана здесь:

    Оба контакта внутри блока защиты от перегрузки будут оставаться в исходном («нормальном») состоянии до тех пор, пока нагревательные элементы (символы «крючок», расположенные спина к спине на приведенной выше диаграмме) остаются холодными.Однако, если один или несколько резистивных нагревателей становятся слишком горячими, контакты срабатывают и изменяют состояние. Нормально замкнутый контакт перегрузки (клеммы 95 и 96) обычно подключается последовательно с катушкой контактора (клеммы A1 и A2), так что обнаруженное состояние перегрузки вынуждает контактор отключать питание и отключать питание двигателя.

    На следующей фотографии показано трехфазное контакторное реле, соединенное вместе с набором из трех «нагревателей перегрузки», через которые протекает весь ток двигателя.Нагреватели перегрузки выглядят как три металлические полосы цвета латуни рядом с красной кнопкой с надписью «Reset». Вся сборка — контактор плюс нагреватели перегрузки — обозначается как пускатель :

    .

    Удаление одного из нагревательных элементов показывает его механическую природу: небольшое зубчатое колесо с одной стороны входит в зацепление с рычагом, когда оно закреплено болтами в блоке защиты от перегрузки. Этот рычаг соединяется с подпружиненным механизмом, приводимым в действие вручную красной кнопкой «Сброс», которая, в свою очередь, приводит в действие небольшой набор контактов электрического переключателя:

    Назначение нагревателя перегрузки — нагревание, поскольку двигатель потребляет чрезмерный ток.Маленькое зубчатое колесо удерживается на месте стержнем, погруженным в затвердевшую массу припоя, заключенного в латунный цилиндр под лентой нагревателя. На следующей фотографии показана нижняя сторона нагревательного элемента, на которой хорошо видны зубчатое колесо и латунный цилиндр:

    Если нагревательный элемент становится слишком горячим (из-за чрезмерного тока двигателя), припой внутри латунного цилиндра расплавляется, позволяя зубчатому колесу вращаться. Это ослабит натяжение пружины в механизме защиты от перегрузки, позволяя небольшому электрическому переключателю пружинить в разомкнутом состоянии.Этот «перегрузочный контакт» затем прерывает ток в катушке электромагнита контактора, вызывая обесточивание контактора и остановку двигателя.

    Ручное нажатие кнопки «Сброс» вернет пружинный механизм в исходное положение и снова замкнет контакт перегрузки, позволяя контактору снова включиться, но только после того, как нагревательный элемент перегрузки достаточно остынет для припоя внутри латуни. цилиндр для повторного затвердевания. Таким образом, этот простой механизм предотвращает немедленный перезапуск перегруженного двигателя после события «отключения» от тепловой перегрузки, давая ему также время для охлаждения.

    Типичная «кривая срабатывания» для блока тепловой перегрузки показана здесь, с графиком зависимости времени от серьезности уровня перегрузки по току:

    В отличие от автоматического выключателя или предохранителя, размер которых рассчитан на защиту силовой проводки от чрезмерного нагрева, нагревательные элементы от перегрузки рассчитаны специально для защиты двигателя . Таким образом, они действуют как тепловые модели самого двигателя, нагреваясь до точки «срабатывания» так же быстро, как сам двигатель нагревается до точки максимальной номинальной температуры, и для охлаждения до безопасной температуры требуется столько же времени, сколько и для охлаждения двигателя. мотор будет.Еще одно различие между нагревателями перегрузки и автоматическими выключателями / предохранителями заключается в том, что нагреватели не предназначены для прямого отключения тока путем размыкания, как это делают предохранители или автоматические выключатели. Напротив, каждый нагреватель перегрузки служит простой цели нагревать пропорционально величине и продолжительности перегрузки по току двигателя, вызывая размыкание другого электрического контакта, что, в свою очередь, запускает контактор для размыкания и прерывания тока двигателя.

    Конечно, нагреватели от перегрузки работают только для защиты двигателя от тепловой перегрузки, если они находятся в аналогичных условиях температуры окружающей среды.Если двигатель расположен в очень горячей зоне производственной установки, а элементы защиты от перегрузки расположены в помещении «центра управления двигателем» (MCC) с климат-контролем, они могут не защитить двигатель, как это было задумано. И наоборот, если перегреватели расположены в жарком помещении, а двигатель находится в морозно-холодной среде (например, в помещении MCC нет кондиционера, а двигатель находится в морозильной камере), они могут преждевременно «отключить» двигатель.

    Интересный «трюк», который следует иметь в виду при диагностике цепей управления двигателем, заключается в том, что нагреватели от перегрузки — это не что иное, как резисторы с низким сопротивлением.Таким образом, они будут снижать небольшое количество напряжения (обычно немного меньше 1 В переменного тока) при токе полной нагрузки. Это падение напряжения можно использовать как простую качественную меру фазного тока двигателя. Измеряя падение напряжения на каждом нагревателе от перегрузки (при работающем двигателе), можно определить, все ли фазы имеют одинаковые токи. Конечно, нагреватели перегрузки недостаточно точны по своему сопротивлению, чтобы служить истинными токоизмерительными «шунтами», но они более чем адекватны в качестве качественных индикаторов относительного фазного тока, чтобы помочь вам определить (например), если двигатель страдает от разомкнутой или высокоомной фазной обмотки:

    Несмотря на то, что «нагреватели» от тепловой перегрузки полезны для защиты двигателя, существуют более эффективные технологии.Альтернативный способ обнаружения условий перегрузки — это непосредственный контроль температуры обмоток статора с помощью термопар или (чаще) резистивных датчиков температуры, которые сообщают о температуре обмоток электронному блоку «отключения» с теми же функциями управления, что и блок нагревателя от перегрузки. Этот сложный подход используется в больших (тысячи лошадиных сил) электродвигателях и / или в критических технологических процессах, где надежность двигателя имеет первостепенное значение. Вибрационное оборудование машин, используемое для контроля и защиты от чрезмерной вибрации во вращающихся машинах, часто оснащается такими чувствительными к температуре модулями «отключения» только для этой цели.Можно контролировать не только температуру обмотки двигателя, но также температуру подшипников и других чувствительных к температуре компонентов машины, так что защитная функция выходит за рамки исправности электродвигателя.

    Устройства, специально сконструированные для мониторинга состояния компонентов электроэнергии, таких как двигатели, генераторы, трансформаторы или распределительные линии, и принятия мер по защите этих компонентов в случае, если их параметры выходят за пределы безопасных значений, обычно известны как защитные реле .Защитное реле предназначено для контроля физических переменных, таких как линейные токи и температуры обмоток, относящихся к крупному электрическому компоненту, а затем автоматически инициирует действие «отключения», чтобы отключить питание этого компонента, отправив сигнал на ближайший автоматический выключатель или другой автоматический выключатель. отключить устройства.

    Изначально защитные реле были электромеханическими по своей природе, в них использовались катушки, магниты, пружины, вращающиеся диски и другие компоненты для обнаружения и реагирования на нестандартные электрические измерения.Современные защитные реле — для электродвигателей или других компонентов электроэнергии, таких как генераторы, линии электропередач и трансформаторы — используют микропроцессоры вместо электромагнитных механизмов для выполнения тех же основных функций. С микропроцессорной технологией значительно повысилась скорость реагирования и точность синхронизации, а также появилась возможность использования цифровых сетей для обмена системными данными между другими компонентами и людьми-операторами.

    Схема, показывающая, как современное (цифровое) реле защиты будет контролировать различные параметры промышленного электродвигателя среднего напряжения (4160 В переменного тока, трехфазный), показана здесь:

    В этом примере линейное напряжение (4160 вольт переменного тока) и линейный ток слишком велики для непосредственного подключения к защитному реле, поэтому реле определяет линейное напряжение и линейный ток через трансформаторы напряжения , (PT) и трансформаторы тока. (КТ) соответственно.Трансформатор напряжения — это прецизионное устройство, обеспечивающее известное точное понижающее отношение, обычно до 120 вольт или 240 вольт переменного тока по всей шкале, для непосредственного обнаружения реле защиты. Аналогичным образом, трансформатор тока — это прецизионное устройство, обеспечивающее известное и точное соотношение понижения тока (фактически повышение с точки зрения напряжения), обычно до 1 или 5 ампер переменного тока на полной шкале, для защитного реле. прямо толку. Оба трансформатора обеспечивают гальваническую развязку (полное отсутствие электропроводности) между силовыми проводниками двигателя среднего напряжения и электроникой защитного реле, при этом позволяя точно измерять линейное напряжение и линейный ток.

    нулевой последовательности CT — это специальный трансформатор тока, охватывающий все три фазных провода двигателя, обеспечивающий индикацию замыкания на землю внутри двигателя. Тот факт, что этот трансформатор тока измеряет мгновенную алгебраическую сумму токов на входе и выходе двигателя, означает, что при обычной работе он будет выдавать абсолютно нулевой сигнал, поскольку Закон Кирхгофа по току гласит, что алгебраическая сумма токов на входе и выходе из узла (двигатель здесь считается узлом) должен быть равен нулю.Если, однако, в двигателе возникает замыкание на землю, когда некоторый переменный ток «утекает» из обмотки статора на землю, чтобы вернуться к нейтральному соединению источника питания 4160 В переменного тока, этот дисбаланс фазных токов будет обнаружен ТТ нулевой последовательности. , поскольку этот ток замыкания на землю представляет собой четвертый путь для тока, не учитываемого тремя силовыми проводниками, проходящими через двигатель.

    На следующей фотографии показан дисплей передней панели защитного реле General Electric (Multilin) ​​модели 369 для электродвигателя:

    Электропроводка цепи управления двигателем

    Здесь показана простая трехфазная цепь управления двигателем переменного тока на 480 В в наглядной и схематической форме.Вся эта сборка, состоящая из контактора, блока защиты от перегрузки, управляющего силового трансформатора, силовых предохранителей (или, альтернативно, автоматического выключателя) и связанных компонентов, неофициально называется ковшом :

    .

    Обратите внимание на то, как трансформатор мощности управления понижает переменное напряжение 480 В, чтобы обеспечить работу катушки контактора напряжением 120 В переменного тока. Кроме того, обратите внимание на то, как контакт перегрузки («OL») соединен последовательно с катушкой контактора, так что событие тепловой перегрузки вынуждает контактор отключиться и, таким образом, отключить питание двигателя, даже если переключатель управления все еще находится в положении « на »позиции.Нагреватели перегрузки показаны на схематической диаграмме в виде пар расположенных спина к спине «крючков», последовательно соединенных с тремя Т-образными линиями двигателя. Помните, что эти нагревательные элементы «OL» не прерывают напрямую питание двигателя в случае перегрузки, а скорее сигнализируют контакту «OL» о размыкании и обесточивании контактора.

    В системе автоматического управления тумблер должен быть заменен другим контактом реле (это реле управляется статусом процесса), переключателем процесса или, возможно, дискретным выходным каналом программируемого логического контроллера (ПЛК).

    Следует отметить, что переключение типа переключателя необходимо для того, чтобы двигатель продолжал работать после нажатия переключателя человеком-оператором. Двигатель работает, когда переключатель находится в замкнутом состоянии, и останавливается, когда переключатель размыкается. Альтернативой этой конструкции является создание схемы с защелкой , позволяющей использовать переключатели с мгновенным контактом (один для запуска, а другой для останова). Здесь показана простая схема управления электродвигателем с защелкой:

    В этой схеме вспомогательный контакт , приводимый в действие контактором двигателя, подключен параллельно кнопочному переключателю «Пуск», так что контактор двигателя продолжает получать питание после того, как оператор отпускает переключатель.Этот параллельный контакт — иногда называемый запечатанным контактом — фиксирует двигатель во включенном состоянии после кратковременного замыкания кнопочного переключателя «Пуск».

    Нормально замкнутый переключатель «Стоп» позволяет «разблокировать» цепь двигателя. Нажатие этого кнопочного переключателя размыкает цепь управления, заставляя ток останавливаться через катушку контактора, которая затем размыкает три силовых контакта двигателя, а также вспомогательный контакт, используемый для поддержания контактора во включенном состоянии.

    Простая многозвенная диаграмма , показывающая соединения всех компонентов в этой цепи управления двигателем, упрощает понимание этой системы:

    Большинство схем управления двухпозиционным электродвигателем в Соединенных Штатах представляют собой некоторые вариации этой схемы подключения, если не идентичны ей. И снова эту систему можно автоматизировать, заменив кнопочные переключатели «Пуск» и «Стоп» на переключатели процесса (например, реле давления для системы управления воздушным компрессором), чтобы создать систему, которая запускается и останавливается автоматически.Программируемый логический контроллер (ПЛК) также может использоваться для обеспечения функции фиксации, а не вспомогательного контакта на контакторе. После включения ПЛК в схему управления двигателем можно добавить множество функций автоматического управления для расширения возможностей системы. Примеры включают в себя функции синхронизации, функции подсчета мотоциклов и даже возможность удаленного пуска / остановки через цифровую сеть, соединяющуюся с дисплеями интерфейса оператора или другими компьютерами.

    В приложениях, где требуется реверсивное управление двигателем, пара контакторов может быть соединена вместе, как показано здесь:

    Обратите внимание на то, как реверсирование двигателя осуществляется путем перестановки фаз L1 и L3: в прямом направлении провод L1 линии питания подключается к клемме двигателя T1, L2 подключается к клемме T2, а L3 подключается к T3.В обратном направлении L2 все еще подключается к T2, но L1 теперь подключается к T3, а L3 теперь подключается к T1. Вспомните принцип, согласно которому перестановка любых двух фаз в трехфазной системе питания меняет чередование фаз на противоположное, что в этом случае заставляет электродвигатель вращаться в другом направлении.

    С двумя контакторами цепь управления теперь содержит две катушки для приведения в действие этих контакторов: одна с маркировкой «вперед», а другая с маркировкой «назад». Отдельные кнопочные переключатели «вперед» и «назад» подают питание на эти катушки, а отдельные запечатанные вспомогательные контакты, подключенные параллельно их соответствующим кнопкам, фиксируют каждый из них.

    Важной особенностью этой схемы реверсивного пускателя является включение блокирующих контактов в каждую ступень цепи. В цепи прямого управления нормально замкнутый вспомогательный контакт, приводимый в действие контактором «реверса», включен последовательно, и наоборот, в цепи обратного управления. Целью «блокировки» является предотвращение возникновения несовместимых событий, в этом случае предотвращение срабатывания контактора «реверса», когда контактор «вперед» уже задействован, и наоборот.Если бы оба контактора были задействованы одновременно, это привело бы к прямому межфазному замыканию (короткому замыканию) между L1 и L3!

    Некоторые реверсивные пускатели двигателей имеют функцию, называемую механической блокировкой , при которой движение якоря в каждом контакторе ограничивается таким образом, что оба не могут срабатывать одновременно. Это обычно принимает форму рычага «качающейся балки», предотвращающего втягивание якоря одного контактора, в то время как якорь другого контактора втягивается, подобно игрушке на игровой площадке «качели», где только один конец может быть опущен в любой момент времени. .Нередко в одном реверсивном пускателе в качестве меры дополнительной защиты используется и электрическая, и механическая блокировка.

    Современной тенденцией в управлении двигателями является использование цифровых сетей как для управления контактором, так и для удаленного контроля рабочего состояния двигателя. На следующей фотографии показан «ковш» с цифровым мониторингом и контролем, использующий DeviceNet в качестве сети управления:

    Использование стандарта цифровой сети, такого как Ethernet, DeviceNet, Modbus, Profibus или любого другого, для мониторинга и управления двигателем дает множество преимуществ для обслуживания и эксплуатации.В цифровых сетях управляющая проводка значительно упрощается, поскольку один сетевой кабель может подключаться к нескольким блокам двигателей. «Интеллектуальный» сетевой интерфейсный модуль, установленный в бакете, может быть разработан для контроля таких параметров, как линейное напряжение, линейный ток, фазовый дисбаланс и коэффициент мощности, чтобы передавать эти значения в главную систему управления через сеть.

    Обычно модуль сетевого интерфейса внутри блока имеет собственный цифровой дисплей для локальной индикации этих параметров.На фотографии крупным планом Square-D «Motor Logic Plus» показаны некоторые из его локально доступных функций:

    ПЛК, подключенный к сети, также может получить доступ ко всем этим значениям, сообщая о них эксплуатационному и / или обслуживающему персоналу по желанию. Вместо отдельных проводов, проложенных между ПЛК и пускателем двигателя, чтобы дать команду каждому двигателю запустить и остановить, ПЛК просто передает команды «пуска» и «останова» по сети на индивидуально адресованные модули цифрового пускателя.Сетевая проводка может быть просто параллельна («гирляндной») между устройствами, так что несколько сегментов находятся в одной и той же физической сети, каждый из которых запрограммирован с уникальным адресом. Таким образом, ПЛК, подключенный к этой же сети, может получать доступ и управлять всеми параметрами для всех двигателей в этой сети.

    Двигатели и генераторы (часть 3) — Техническое обслуживание двигателей и генераторов




    <<< Продолж. из части 2

    9. Техническое обслуживание двигателей и генераторов

    Этот раздел [9. Обслуживание двигателей и генераторов ] занимается осмотр и обслуживание двигателей и генераторов всех размеров, кроме паровые и газовые турбины. Для получения максимальной эффективности и надежности двигатели и генераторы, они должны правильно эксплуатироваться и обслуживаться. При техническом обслуживании двигателей и генераторов необходимо соблюдать многие меры предосторожности. чтобы избежать повреждений. Обычно это повреждение происходит по вине обслуживающего персонала. отсутствие доскональных знаний о конструкции двигателя, конструкции, применении, и правильное обслуживание.Цель этого раздела — предоставить общие информация о механизмах обслуживания и отказов, общая для большинства типов двигателей и генераторы. Информация разделена на несколько подразделов; то первые два раздела предоставляют информацию о механизме отказа и в целом генеральный осмотр для всех типов машин. Также читатель должен сослаться на перейдите к тематическому разделу этого руководства для получения дополнительной информации о причинах деградации изоляции и режимов отказа двигателей.Остальные разделы имеют дело с конкретными типами машин и компонентов.

    9.1 Механизмы отказа

    Механизмы отказа машины разделены на обмотки статора, обмотка ротора и возбудитель. Они обсуждаются в Разделах 9.1.1, 9.1.2, и 9.1.3.

    9.1.1 Изоляция обмотки статора

    Механизмы отказа обмотки статора: (1) старение, (2) электрическая причина, (3) механические причины, (4) тепловые причины и (5) экологические загрязнение.

    Износ, связанный с возрастом, вызывает ломкость, усадку и трещины. в утеплении. Электрические причины — корона, щелевой разряд, молния, коммутационные перенапряжения, однофазность, небалансные напряжения, эффекты перегрева, и неудачные тесты. Однофазное напряжение и несимметрия напряжения могут быть вызваны из-за проблем в системе распределения коммунальных услуг или внутризаводского распределения система. Несимметрия напряжений вызывает токи обратной последовательности, которые вызывают перегрев остальных фазных обмоток и статора.Отрицательный Последовательные токи также вызывают перегрев ротора, что, в свою очередь, вызывает перегрев статора. индуцированные токи, которые могут привести к выходу из строя обмотки статора. Нагрев ротора может привести к вибрации ротора и перегреву вала / подшипника, что может привести к отказу подшипника машины. Точно так же проблемы с перегрузкой может быть вызвано низким напряжением на входящей электросети, питающей завод или объект, или проблемы в системе распределения внутри предприятия. В последствиями перегрузки являются перегрев обмотки статора, механические напряжения. на концевых витках обмотки и отдельных витках.Это, в свою очередь, приводит к ухудшению межвитковой, межвитковой, межфазной и межфазной изоляции. Механические причины — вибрация, ослабление стяжек и клиньев, поломка амортизатора. стержни, лопасти вентилятора, незакрепленное железо, неплотные соединения, сбой или сбой синхронизирующие, и посторонние предметы. Тепловые причины — перегрузка, перегрев из-за короткозамкнутых пластин, термоциклирование, потеря охлаждение, перегрев из-за нарушения изоляции жилы и отслоение ленты.Причины загрязнения окружающей среды и загрязнения — токопроводящая пыль или частицы, влага, масло и магнитные частицы.

    9.1.2 Изоляция обмотки ротора

    Механизмы разрушения изоляции ротора: (1) старение, (2) электрические причины, (3) механические причины, (4) тепловые причины и (5) загрязнение окружающей среды.

    Причины старения те же, что и для статора. Электрические причины — пусковые переходные процессы, скачки переключения и высокий напряжение, вызванное повреждениями статора.Механические причины — это колебания, соединения с высоким сопротивлением, треснувшие или сломанные свинцовые опорные изоляторы, износ воротника, сломанные стержни амортизаторов, закрытые несбалансированные дефекты, обрыв бандажной проволоки и незакрепленные механические детали. Тепловые причины: чрезмерный ток возбуждения, потеря охлаждения и несбалансированные повреждения. Экологическая факторами являются влажность, перекрытие зазоров магнитных полюсов или группы под напряжением. части посторонними предметами или токопроводящей пылью.

    9.1.3 Изоляция возбудителя

    Механизмы выхода из строя изоляции возбудителя: старение, электрическое причины, механические причины, термические причины и загрязнение окружающей среды как описано в разделе «Изоляция статора и ротора».

    9.2 Общий осмотр

    Основное обоснование проверки и обслуживания двигателей генераторы должны предотвращать перебои в обслуживании из-за оборудования отказ.Должна быть организована определенная программа осмотра и обслуживания. так, чтобы все оборудование было обеспечено вниманием в установленные сроки; эти периоды должны быть скорректированы для удовлетворения реальной потребности, необходимо указанное количество лет. Чтобы обеспечить адекватный осмотр, Важно, чтобы протокол осмотра велся для каждой единицы оборудования.

    Техническое обслуживание должно дополняться визуальным осмотром всех участков, опыт показал, что они уязвимы к повреждению или деградации.Очевидно, это требует планирования разборки устройства во время произведены электрические испытания. Ниже приводится общее руководство по обслуживанию, которое применимо ко всем двигателям и генераторам.

    9.2.1 Визуальный осмотр

    Наиболее важными частями, на которых следует проводить осмотр, являются (1) обмотки якоря (или статора), (2) обмотка возбуждения (или ротор), (3) щетка такелажные и коллекторные кольца или поверхности коммутатора.

    Обмотки якоря:

    Проверить на следующие признаки износа:

    Износ или ухудшение изоляции в результате термического старения.Осмотр спиралей может выявить общую отечность, отек в вентиляцию. воздуховоды или недостаточная прочность изоляции, предполагающая потерю сцепления с последующим отделением слоев изоляции от самих себя или от проводников обмотки или витков.

    Растрескивание по периметру или отделение стены заземления от витков намотки.

    Это наиболее вероятно на длинных обмотках статора асфальтового типа. облигации. Особое внимание следует уделить непосредственно прилегающим участкам. к концам прорезей.Там, где наблюдается значительное растрескивание, это рекомендуется удалить клинья на концах прорезей, так как это опасно. трещины также могли образоваться внутри пазов.

    Загрязнение змеевика и поверхностей соединений веществами, влияют на прочность изоляции, наиболее распространенными из которых являются угольная пыль, масло и загрязнение влагой.

    Истирание или загрязнение змеевика и соединительных поверхностей от других источников, такие как химические вещества, абразивные или проводящие вещества.Такие эффекты усугубляются в случае двигателей, используемых в промышленных условиях с неблагоприятными атмосферными условиями. приложения, такие как химические заводы, резиновые фабрики и производство бумаги сооружения и очистные сооружения.

    Растрескивание или истирание изоляции в результате длительного или ненормального механические напряжения. В обмотках статора неплотность стяжной конструкции. является определенным руководством к таким явлениям и сам по себе может вызвать дальнейшие механические повреждение, если разрешено не останавливаться.

    Эффект эрозии посторонними веществами, попавшими в змеевик или попавшими в него изоляционные поверхности. Особенно опасны магнитные частицы, которые вибрировать под действием магнитного поля в машине.

    Ухудшение изоляции из-за коронных разрядов в теле рабочей среды напряжение машины или концевые обмотки. Об этом свидетельствуют белые, серые или красные отложения и особенно заметны в местах, где изоляция подвержен высоким электрическим нагрузкам.Требуется некоторый опыт отличить эти эффекты от присыпки, которая может возникнуть в результате относительное колебательное движение между твердыми поверхностями, которое может быть вызвано конструкциями со свободным концом намотки.

    Незакрепленные клинья для пазов или заполнители пазов, которые, если их не исправить, сами могут вызвать механическое повреждение или снизить эффективность статора защита катушки от короткого замыкания и других аномальных механических сил.

    Эффекты превышения скорости могут наблюдаться на якорях постоянного тока из-за искажения обмоток или выступов коллектора, ослабление или растрескивание ленты, или движение щелевых клиньев.

    Коммутаторы

    следует проверять на неравномерное обесцвечивание, которое может из-за короткого замыкания стержней или проколов и заусенцев в результате перекрытие.

    Райзеры (соединения между шинами коммутатора и катушками в слотах) могут собирать нагар и вызвать утечку электричества и последующий отказ.

    Обмотки возбуждения:

    В дополнение к ухудшению качества изоляции по причинам, аналогичным перечисленным под обмотками якоря следует обратить внимание на следующее: в обмотках возбуждения:

    Искажение катушек из-за ненормального механического, электрического, или тепловые силы.Такие искажения могут привести к выходу из строя между поворотами или К земле, приземляться.

    Усадка или ослабление шайб обмотки возбуждения. Это позволяет катушке двигаться в периоды разгона и замедления, с вероятностью истирание изоляции витков, а также разрыв или ослабление соединений между катушки.

    Поломка или деформация стержней амортизатора из-за превышения скорости или аномального теплового режима градиенты между стержнями и соединительным концевым кольцом. Такие перерывы часто бывают трудно наблюдать в машинах, которые работали в загрязненных условиях и обычно возникают рядом с концевым кольцом или на конце полюсного наконечника.Низкое сопротивление измерения между стержнем и концевым кольцом с помощью микроомметра, или цифровой омметр низкого сопротивления или аналогичный прибор обнаружения.

    Ослабление демпферных стержней с соответствующим прожиганием концов пластин полюсных наконечников. Среди прочего, это могло произойти в результате неправильной обжимки или другие средства удержания стержня при изготовлении.

    В обмотках цилиндрических полюсов (или круглых электродвигателей) признаки нагрева клиньев при их контакте с удерживающим кольцом тела и половинной или демонстрация ягодиц трещины на стопорных кольцах могут быть вызваны высокими циркулирующими токами. из-за несбалансированной работы или устойчивых однофазных неисправностей вблизи генератора, например, в выводах или шине генератора.

    Состояние и герметичность блокировки торцевых обмоток, признаки движения стопорное кольцо изолирующего вкладыша, а также любые другие неплотности должны быть отметил.

    Силовая изоляция в воздуховодах свидетельствует о движении змеевика. Красный оксид на металлических стыках — следы металлических частей.

    Проверить герметичность соединений полевых проводов и состояние коллекторного кабеля. изоляция.

    Щеточная оснастка:

    Щеточная оснастка должна быть проверена на предмет перекрытия.

    Перед разборкой следует проверить коробки щеток, чтобы убедиться, что зазор от коллектора или поверхности коллектора соответствует рекомендации производителя. Их следует проверить, чтобы убедиться, что щетки свободны, и чрезмерное скопление нагара отсутствует.

    Сами щетки следует проверять, чтобы увидеть, нет ли чрезмерных краев. очевидны сколы, канавки или двойная облицовка.

    Следует также проверить соединения щеток.

    Проверка напряжения:

    Несбалансированное напряжение или однофазная работа многофазных машин может вызвать чрезмерный нагрев и окончательный отказ. Это требует лишь небольшого несимметрия напряжения, приложенного к многофазной машине, чтобы вызвать большой дисбаланс токи и, как следствие, перегрев. В таких случаях блок питания должен необходимо проверить и устранить даже малейший дисбаланс.

    Однофазное питание, подаваемое на трехфазный двигатель, также вызывает чрезмерное нагрев от сбоя запуска или от несимметричных токов.

    Несбалансированные токи также могут быть вызваны попытками работы с машинами. одна или несколько катушек отключены или отключены от одной или нескольких фаз. Если дисбаланс заметен, машину следует перемотать.

    9.3 Двигатели и генераторы постоянного тока и отталкивающие асинхронные двигатели

    Для двигателей постоянного тока даны следующие рекомендации; они также применяются к отталкивающим асинхронным двигателям, применяемым в цепях переменного тока.

    9.3.1 Чистота

    Одна из основных причин неисправности и возможного отказа в DC и вращающееся оборудование с индукцией отталкивания — это грязь, образовавшаяся в результате накопления от повседневной пыли или от загрязнения частицами от ближайшего оборудования, такие как металлическая пыль, ворс, пары масла и химикаты.Это особенно верно для этого типа электрооборудования из-за его коммутаторов, щеток, и щеточная оснастка, которая может запачкаться грязью, что приведет к неудовлетворительному производительность, искрение и последующее горение.

    Электрические проводники во всем электрооборудовании отделены от механические компоненты изоляцией. Изоляция используется на катушках для изолировать отдельные витки и отделить катушки от сердечника. Изоляция используется в коммутаторах для отделения стержней друг от друга, а на щеточный такелаж, чтобы изолировать его от рамы или концевого кронштейна.Снова здесь, необходимо подчеркнуть важность чистоты, поскольку электрическая изоляция материалы являются непроводящими только в чистом и сухом виде. Скопления пыли и грязь не только способствуют разрушению изоляции, но и действуют на повысить температуру за счет ограничения вентиляции и блокировки отвод тепла от поверхностей обмотки и каркаса.

    9.3.2 Якорь

    Якорь — это сердце двигателя постоянного тока. Линейный ток протекает через арматура и, если машина перегружена, это первый компонент показать доказательства повреждения.Если уделить разумное внимание по расписанию периодический осмотр и чистка, это не должно доставить особых хлопот, если агрегат работает в нормальном режиме. Ремонт следует доверить только компетентному лицу.

    Когда якорь снимается с рамы для технического обслуживания или при ремонте необходимо соблюдать следующие меры предосторожности, чтобы гарантировать, что арматура не повреждена:

    Необходимо постоянно принимать меры для защиты коллектора и подшипника вала. поверхности.

    Якорь нельзя катать по полу, так как это может привести к повреждению катушек. или может произойти образование полос.

    Якорь следует поддерживать или поднимать только за вал, если это возможно.

    • В противном случае следует использовать подъемный ремень под сердечником.

    Вес якоря никогда не должен лежать на коммутаторе. или головки катушек.

    Периодический осмотр, обработка лаком и отверждение продлевают жизнь обмотки.Незакрепленные клинья паза и бандаж следует заменить перед обработка и отверждение лаков. Очистка, обработка лаком и отверждение должны включать операции, перечисленные в разделе 10.9.6. Лечение этого типа определенно рекомендуется для оборудования, которое подвергается чрезмерному температуры или загрязнения и желательно, даже если оборудование не подлежит неблагоприятным условиям. Обмотки в процессе работы высыхают и расшатываются, и ослабленные обмотки быстро выходят из строя под действием центробежных нагрузок и вибрации.Обработка лаком заполняет поры и щели. Они помогают для сохранения гибкости изоляции и надежного удержания катушек в слоты, тем самым сводя отказы к минимуму.

    Если арматура подлежит переборке стальной проволокой, необходимо очень точно дублировать бандаж, изначально предоставленный производителем относительно материала, диаметра бандажной проволоки, ширины и положения каждой полосы. Любое изменение ширины полосы, положения или материала может вызвать сильный ток в полосах, достаточный для перегрева и расплавления припоя.

    Последние разработки и испытания использования наполненного смолой стекла для бандажирование арматуры устранило многие риски, присущие использование металлических лент. При правильном применении коэффициент прочности наполненное смолой стекло аналогично стальным лентам; поэтому замена оригинальной окантовки стеклонаполненными полосками можно выполнить в пространстве, предназначенном для стальных лент, если магнитное поле не нарушается. Стекло, наполненное смолой, является хорошим изолятором, дополнительная тяжелая изоляция под лентой не требуется и вихревые токи отсутствуют.это обязательно, чтобы стеклянная лента, наполненная смолой, накладывалась под натяжением эксперт, использующий правильное оборудование, поскольку силы, которые должны выдерживают значительные нагрузки в условиях полной скорости и полной нагрузки.

    ===


    РИС. 9 Катушка А в процессе коммутации.

    А Щетка, стержни коллектора, ток в катушках с правой стороны

    Ток в левой катушке, +, Время, Ток Направление вращения

    ===

    Коммутация:

    Коммутация — это процесс получения тока от коммутатора, который, в то же время закорачивает те катушки, в которых происходит обратный ток (РИС. 9).Поскольку есть напряжение (хотя и небольшое), генерируемое в каждом этих короткозамкнутых катушек циркулирующий ток присутствует в лицо угольной щетки в дополнение к току нагрузки. Напряжение, вызывающее этот циркулирующий ток пропорционален току нагрузки и скорости, и, поскольку скорости и характеристики современных машин увеличиваются, это становится фактор более серьезный. Поскольку это напряжение при некоторых условиях становится равным настолько высоки, что могут вызвать чрезмерное искрение, разработчик должен контролировать это реактивное напряжение, спроектировав машину так, чтобы минимизировать влияние потока, генерируемого в цепи якоря, и разумного использование коммутирующих полюсов, иногда называемых межполюсными.Успешная коммутация также требует хорошего постоянного контакта между щеткой и коммутатором поверхность.

    Очевидно, что успешная коммутация не зависит от щетки. отдельно или только от коммутатора или электрической цепи, но является результатом оптимальные электрические и механические условия подключения щетки к коммутатору, а также правильное электромеханическое положение щеточного такелажа.

    Коммутация — настолько сложная проблема, что необходимо как минимум множество неблагоприятных переменных.Это может отрицательно повлиять на коммутацию пылью, грязью, газами, масляными парами и т. д., а также различными атмосферными такие условия, как высокая температура или низкая влажность. Где коммутация проблема существует из-за одного или нескольких из этих условий окружающей среды, это иногда можно прийти к решению, изменив единицу измерения на смещение условие. Если коммутация единицы неудовлетворительна и изменение в зависимости от степени очистки кисти следует проконсультироваться с производителем.Тем не мение, в общем, это не верное решение.

    Механическое состояние устройства также может сильно повлиять на коммутацию.

    Коммутаторы

    следует периодически проверять на предмет высоких столбцов, что приведет к мигание и вообще плохая коммутация. И коммутаторы, и контактные кольца должен быть гладким, круглым и концентричным с осью вращения. Если здесь есть какая-либо заметная вибрация, следует определить и устранить причину.

    Некоторые из наиболее частых проблем с коммутатором показаны на Контрольная таблица коммутатора (РИС. 10).Частый визуальный осмотр коммутатор может указывать, когда любое из условий, показанных на фиг. разрабатываются, чтобы можно было предпринять корректирующие действия. Причины плохого Состояние коммутатора указано в TBL. 6.

    Частый визуальный осмотр поверхностей коммутатора может предупредить вас, когда из вышеперечисленных условий развиваются, так что вы можете принять ранние корректирующие действие. TBL. 6 может указывать на некоторые возможные причины этих состояний, предполагая правильное обслуживание.Есть несколько причин проблем с коммутатором. Высокие стержни коллектора обычно вызывают искрение, шум при работе и образование сколов. или сломанные кисти. Причины обычно — неплотный коммутатор, неправильный подрезание, обрыв или высокое сопротивление соединений, или электрические короткие замыкания.

    Полосы или резьба на поверхности коллектора приводит к шероховатости поверхностей. с сопутствующим искрообразованием. Первичные неисправности могут быть:

    Низкая средняя плотность тока в щетках из-за небольшой нагрузки на машину

    • • Загрязненная атмосфера
    • • Масло на коллекторе или масляный туман в воздухе
    • • Низкая влажность
    • • Кисть с недостаточными пленкообразующими свойствами
    • • Щетки слишком абразивные
    • • Травление или обжиг прутка дает грубый коммутатор с соответствующим искрение и возможный пробой.

    Такое горение часто возникает в результате:

    • Слюда высокая
    • Работа машины с выключенными щетками
    • Грязный коммутатор
    • Неправильное натяжение пружины
    • Машина работает с перегрузкой или при быстром изменении нагрузки, например, закупорке

    Маркировка стержней на расстоянии шага полюсов дает грубый коммутатор с соответствующим искрение и возможный пробой. Это горение обычно вызывается электрически закороченные шины или катушки коммутатора, открытый якорь полевых цепей, тяжелый условия нагрузки, перекос муфты и вибрация.Сжигание на ранних стадиях обычно проявляется на половине числа полюсов.

    ====


    РИС. 10. Контрольная таблица коммутатора.

    (a) Удовлетворительные поверхности коммутатора Светло-коричневая пленка по всему коммутатору поверхность — одно из многих нормальных условий, часто наблюдаемых на хорошо функционирующем машина.

    Оплавленная поверхность со случайным рисунком пленки, вероятно, встречается чаще всего. состояние коммутаторов в промышленности.

    Маркировка планок прорезей, немного более темная пленка, появляется на полосах в определенном шаблон, связанный с количеством проводников на слот.

    Тяжелая пленка может появиться на всей площади исправного и нормального коммутатора. и, если униформа вполне приемлема.

    ====




    РИС. 10 (продолжение) Контрольная таблица коммутатора.

    Следите за этими знаками опасности (b) Полосы на поверхности коллектора, сигналы начало серьезного переноса металла на угольную щетку. Проверить приведенная ниже таблица с указанием возможных причин.

    Обработка канавок — это механическое состояние, вызванное абразивным материалом в кисть или атмосфера.На нем образуются бороздки, приступают к корректирующим действиям.

    Заправка коллектора с тонкими линиями в результате чрезмерной металлизации происходит. Обычно это приводит к шлифовке коллектора и быстрому износу щеток.

    Чаще всего образуется медный тормоз, аномальное скопление материала коллектора. на задней кромке стержня. Состояние встречается редко, но в противном случае может вызвать пробой. проверил.

    При нанесении штриховой маркировки на поверхности коллектора остаются низкие или прожженные пятна.Количество этих отметок равно половине или всему количеству полюсов на мотор.

    Маркировка толстых пазов может включать травление задней кромки коммутатора. бар. Шаблон связан с количеством потребителей на слот.

    ====

    ТБЛ. 6 причин плохого состояния коммутатора

    Тип используемой щетки Загрязнение

    Электрооборудование Электрическая перегрузка Световая электрическая перегрузка Арматура Подключение Несбалансированное шунтирующее поле Давление щетки (легкое) Вибрация Абразивный материал Кисть Perous; Щетка Газ Пористая пыль Полоски X X X X X X Нарезание резьбы X X X X Обработка канавок XX Медное сопротивление XX X X Маркировка планки шага XXXXX Маркировка планки паза ХХ Х

    ====

    Маркировка прутка на расстоянии паза дает неровные прутки с равными интервалами вокруг коммутатор.Поскольку в каждый паз якоря встроено несколько катушек, все катушки не могут иметь равную компенсацию. Отражается энергетический дисбаланс в последнюю катушку в слоте для коммутации и приведет к искра у кисти. Такая искра вызовет ожоги на стержнях. равномерно распределены в соответствии с соотношением полос на паз.

    Выборочная коммутация может происходить на машинах с более чем одной щеткой на шпилька щетки, если путь сопротивления одной щетки ниже по сравнению с другие кисти на той же шпильке.Из-за более высокого давления пружины неправильный расшатывание щеток или разрыв пленки коллектора в одном тракте, щетка с низким падением контакта будет иметь тенденцию нести больше чем его доля в текущем.

    Открытая часть изоляции переднего клиновидного кольца обычно является мишенью. на наличие влаги, масла и грязи, которые могут вызвать пробои и поломки К земле, приземляться. Поэтому важно, чтобы открытая поверхность слюду следует содержать в чистоте и защищать с помощью другой изоляции.Есть различные способы применения дополнительной изоляции на этом этапе, в зависимости от индивидуальные идеи конструктора станка. В общем, однако, это состоит шнура или ленты из хлопка или стекла, намотанных плотными слоями на поверхность открытой части слюдяного конуса или отклонения. Открытая поверхность затем обрабатывается несколькими слоями лака, подходящего для эксплуатации. температура машины.

    Эти несколько слоев лака наносятся для получения гладкого, легкого чистая пригодная поверхность.Цель состоит в том, чтобы получить дополнительную изоляцию, которая будет защитить изоляцию с V-образным вырезом и, по возможности, герметизировать стык между стержнями коммутатора и клиновидным кольцом.

    9.3.4 Обмотки возбуждения

    Если обмотка возбуждения любого типа двигателя постоянного тока разомкнута, двигатель не запустится или будет работать с чрезмерной скоростью при небольших нагрузках и на коммутаторе возникнет серьезное искрение. Не следует делать вывод что поле неисправно, пока реостаты, переключатели и другие устройства в цепи двигателя были тщательно проверены.

    Для проверки заземленных полей используется обычный высоковольтный трансформатор. может быть использовано. Если в цепи возбуждения нет заземления и закороченного шунта есть подозрение на наличие поля, необходимо провести сравнительные измерения сопротивления отдельных катушек и сравнивается с сопротивлением аналогичной катушки который, как известно, находится в хорошем состоянии. Такая сравнительная проверка должна предпочтительно делать, когда обмотки возбуждения горячие или близкие к нормальному Рабочая Температура.Катушка шунтирующего возбуждения может показывать правильное сопротивление когда он холодный, но может показывать более низкое значение, когда он горячий или близкий к нормальному Рабочая Температура. Это связано с дефектной изоляцией между витками. соседних проводов, и короткое замыкание не может произойти до расширения произошло из-за повышенной температуры. Если правильное сопротивление стоимость хороших катушек неизвестна, сравнительные проверки выполнены с помощью Мост Уитстона или метод вольтметра обычно обеспечивает надежный индикация сопротивления шунтирующего поля.Если ни мостик, ни амперметр есть в наличии, можно проверить состояние катушек. подключив все шунтирующие катушки последовательно к источнику постоянного потенциала и измерение падения напряжения на отдельных катушках. На короткие замыкания в последовательных и коммутирующих полевых катушках, где сопротивление обязательно низкая, для обнаружения дефектов может потребоваться использование более чувствительных инструментов.

    Распространенной причиной выхода из строя катушки возбуждения является перегрев, который может привести к из следующих:

    • Работа машины на низкой скорости, препятствующая нормальной вентиляции

    • Постоянный ток полного возбуждения на машине в выключенном состоянии

    • Слишком высокое напряжение возбуждения

    • Машина перегрузочная

    • Высокая температура окружающей среды. Сбой в работе, на что указывает плохая коммутация, неправильная скорость и перегрев часто связаны с неисправностью обмотки возбуждения или неправильно подключенные обмотки возбуждения.

    При снятии шунтирующей катушки или катушки последовательного возбуждения катушка должна быть отключена. от соседних катушек и болты, которыми полюсные наконечники крепятся к рамка должна быть снята. Это даст возможность снять шест. элемент и катушка, после чего полюсный наконечник с новой или повторно изолированной катушкой, можно установить. Особое внимание следует уделять замене полюса. катушкой, чтобы убедиться, что между ними одинаковые стальные или немагнитные прокладки. рама и задняя часть шеста находятся в одинаковом положении, чтобы обеспечить тот же воздушный зазор, который был в новой машине.

    При повторном подключении катушки необходимо соблюдать правильную полярность.

    Простым средством проверки полярности является использование компаса, намагниченного игла, или кусок намагниченной стальной проволоки, подвешенный к середине строка. Полярность должна быть попеременно северной и южной вокруг Рамка. Когда стрелка компаса находится в магнитном поле любой полюс, один конец иглы будет указывать на этот полюс, а этот конец должен отталкиваться следующим шестом и т. д. по всему кадру.Если это переворачивания иглы не происходит, есть неправильное подключение одна или несколько катушек возбуждения.

    Так как есть возможность поменять местами полюса компаса с помощью сильное поле, аналогичные результаты можно получить, поставив компас на рабочем столе, поместив стальные весы на стойку станка, и затем установите шкалу по компасу. Показания, конечно, будут быть перевернутым по сравнению с прямым чтением с помощью компаса.

    Асинхронный двигатель 9,4

    Асинхронные двигатели переменного тока бывают двух типов: с короткозамкнутым ротором. и намотанный ротор. Конструкция статора одинакова для обоих; они отличаются в основном в конструкции ротора. Нет внешних вращающихся или вторичных соединений на короткозамкнутом двигателе; у большинства роторов с намоткой подключена трехфазная обмотка через коллекторные кольца к регулируемому вторичному сопротивлению.

    Сегодняшний асинхронный двигатель, особенно с короткозамкнутым ротором, очень эффективная машина, периоды безотказной работы которой могут быть значительно продлен систематическим уходом.Правильная установка и установка будут минимизировать требования к техническому обслуживанию.

    По сути, обслуживание асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором сосредоточено на обмотки и подшипники статора. Роторы не требуют особого ухода или не требуют особого ухода в нормальных условиях эксплуатации, за исключением того, чтобы убедиться, что болты или другие крепежные детали остаются надежно закрепленными. Для типов с фазным ротором конструкция ротора с связанная щеточная оснастка требует дополнительного обслуживания.

    Обмотки статора асинхронных двигателей различаются в зависимости от размера рама статора.Меньшие двигатели, как правило, известны как кашицеобразные двигатели. иногда называется случайной или проволочной намоткой. Катушки с мешковидной намоткой изготавливаются путем наматывания петель. проволока эллиптической формы без точных размеров. Катушки вставлены, по несколько проводов в полузамкнутых пазах статора.

    В более крупных двигателях используются катушки с формованной обмоткой, построенные с помощью намоточного магнита. проволока в петле, которая затем формируется в точную форму, чтобы соответствовать конкретным размеры ширины, высоты и шага. Катушки устанавливаются в открытые слоты в железе статора.

    Поскольку срок службы двигателя в основном ограничен сроком службы его изоляции, надлежащий уход может значительно повысить надежность его обслуживания. Обслуживание Изоляция обмотки — это в основном вопрос содержания машины в чистоте и сухой, обеспечивая достаточный приток прохладного, сухого, вентилируемого воздуха, и эксплуатировать машину в пределах своего рейтинга.

    9.4.1 Обмотки статора

    Регулярный график проверок может предотвратить дорогостоящие остановки и ремонт за счет выявления мелких дефектов, которые можно исправить до того, как они появятся в серьезные неисправности.Рабочая температура машины должна быть проверил регулярный. Машины открытого типа необходимо осматривать подробнее чаще, чем закрытые, с остановкой машин, если это возможно.

    Внутреннее пространство больших машин часто недоступно из-за конца крышки, дефлекторы и вентиляторы. Эти препятствия следует удалять на через равные промежутки времени, чтобы можно было более внимательно изучить

    Лучший способ оценить состояние изоляции — измерить сопротивление изоляции через равные промежутки времени, когда машина горячая.Неожиданность снижение сопротивления изоляции может указывать на приближающийся разрыв вниз, чего можно избежать, если установить причину и вовремя устранить.

    9.4.2 Воздушный зазор

    Небольшой воздушный зазор характерен для асинхронных двигателей и имеет важное подшипник на PF машины. Все, что может повлиять на воздушный зазор, например шлифование пластин ротора или опиливание зубьев статора может привести к при повышенном токе намагничивания и пониженном коэффициенте мощности.

    Воздушный зазор следует периодически проверять с помощью щупа, чтобы убедиться, что против изношенного подшипника, который может позволить ротору тереться о статор основной. Даже небольшое трение ротора о статор вызовет достаточно тепла, чтобы разрушить изоляцию катушки.

    Измерения следует проводить на приводной стороне двигателя. Открытия предусмотрены в торцевых щитках и внутренних воздуховодах некоторых машин для вставка щупов для этой цели.Эта проверка особенно необходима для двигателей с подшипниками скольжения. В подшипниках качения изменение воздушного зазора происходит редко. двигатели, если подшипник не сломается. Для малых двигателей с подшипником скольжения без щупы, проверка износа подшипников по циферблатному индикатору на следует учитывать удлинение вала.

    Следует вести учет проверок воздушных зазоров, особенно на больших машинах.

    Четыре измерения должны быть выполнены на расстоянии примерно 90 ° друг от друга. Одна точка измерения следует производить в направлении нагрузки.Сравнение Периодические измерения позволят на раннем этапе обнаружить износ подшипников.

    9.4.3 Обмотки ротора

    Обмотки ротора двигателей с фазным ротором имеют много общего с обмотки статора, и те же комментарии относятся к их уходу и обслуживанию. Однако ротор требует дополнительного рассмотрения, поскольку он вращается. элемент.

    Большинство роторов с обмоткой имеют трехфазную обмотку и подвержены неисправностям. от однофазного режима и разомкнутых цепей.Первые симптомы этих неисправностями являются отсутствие крутящего момента, снижение скорости, рычание или, возможно, сбой при запуске нагрузки.

    В первую очередь следует искать обрыв вторичной цепи в сопротивлении. или схему управления, внешнюю по отношению к ротору. Короткое замыкание ротора цепь на контактных кольцах, а затем работа двигателя обычно определяет что проблема в цепи управления или в самом роторе.

    Некоторые роторы имеют волновую намотку, обмотки которых состоят из катушек с медными лентами. с зажимами, соединяющими верхнюю и нижнюю половинки катушки.Этот конец соединения следует проверить на предмет возможных признаков нагрева, которые могут быть признаком частичного обрыва цепи. Неисправные концевые соединения общий источник обрывов в обмотках ротора. Обрыв цепи может быть у одного из шпилек, соединяющих коллекторные кольца.

    Заземление в цепи ротора не повлияет на работу двигателя, за исключением того, что в сочетании с другим заземлением это может вызвать эквивалент короткое замыкание.Это приведет к электрическому дисбалансу ротора.

    Пониженный крутящий момент — это симптом; другие могут быть чрезмерной вибрацией двигатель, искрение или неравномерный износ колец коллектора. Тест на это состояние можно сделать с помощью мегаомметра.

    Еще один достаточно удачный метод проверки короткого замыкания в обмотки ротора — поднимать щетки с коллекторных колец и возбуждать статор. Обмотка ротора, свободная от короткого замыкания, должна иметь небольшая тенденция к вращению или ее отсутствие даже при отключении от нагрузки.Если есть признаки значительного крутящего момента или тенденция к скорости, ротор следует снять, а обмотку открыть и проверить по вине.

    При проведении этого испытания следует отметить, что некоторые роторы, имеющие широкий конструкция зуба может иметь тенденцию к вращению, даже если обмотки в хорошем состоянии.

    С ротором на месте, статором под напряжением и поднятыми щетками, необходимо проверить напряжения на коллекторных кольцах, чтобы убедиться, что они сбалансированы.

    Эти напряжения не имеют особого отношения к сетевому напряжению и могут быть значительно выше. Например, они могут достигать 500 за 200 Статор V.

    Чтобы убедиться, что любое неравенство в измерениях напряжения не связано с взаимное расположение фаз ротора и статора, ротор должен быть перемещенным в несколько положений при проведении этих измерений напряжения.

    9.4.4 Щетки и кольца

    Щетки и коллекторные кольца на обмотанных роторах требуют особого ухода.Несмотря на то что неизбежен определенный износ, условия, которые приводят к нарезанию канавок колец (концентрация износа в узких кольцах или выбоинах) должна быть предотвращена, и абразивную пыль следует регулярно вытирать с колец.

    Шероховатую или неровную поверхность колец следует устранить как можно скорее, до щадящей обработки, точечной коррозии и ускоренного износа щетки. Разрешение осевые колебания ротора распределяют износ более равномерно. Неравномерно изношенный щетки следует заменить для обеспечения наилучшей работы.

    9.4.5 Центробежные переключатели

    В основном все однофазные двигатели имеют особую конструкцию. обмотки для запуска. Для этого используется некоторый метод, позволяющий автоматически изменить электрические соединения двигателя. Это может быть одно из следующих значений:

    Пусковые и ходовые обмотки с центробежным переключателем на отключите пусковую обмотку.

    Центральный переключатель для отключения или изменения цепей конденсаторов.

    Реле потенциала (иногда используется вместо центробежных переключателей).

    Электродвигатель отталкивающе-индукционного типа с фазным ротором и коммутатором, который использует переключатель с центробежным приводом для короткого замыкания коммутатора с заданной скоростью.

    Электродвигатель индукторно-отталкивающий с возбужденным ротором, коммутатором и короткозамкнутым ротором обмотка ротора, которая автоматически включается почти на полную скорость, не требует передаточное устройство.

    Обычно практичнее заменить неисправные центробежные выключатели. чем их ремонтировать.

    9.4.6 Роторы с короткозамкнутым ротором

    Роторы с короткозамкнутым ротором более прочные и, как правило, требуют меньшего обслуживания чем намотанные роторы. Обрыв цепи или соединения с высоким сопротивлением между торцевые кольца и стержни ротора могут вызвать проблемы. Симптомы таких состояний в целом такие же, как у двигателей с фазным ротором, то есть замедляются под нагрузкой и пониженным пусковым моментом. Ищите признаки нагрева на концевые кольцевые соединения, особенно при переключении вниз после работы под нагрузкой.

    Трещины в стержнях ротора обычно возникают между точками соединения. до конца и точки выхода стержня из ламелей. Обесцвеченный стержни ротора свидетельствуют о чрезмерном нагреве.

    Пайка или замена сломанных прутков требует значительных навыков. Если только доступен квалифицированный специалист по обслуживанию, производитель или опытный сервисный центр Перед попыткой ремонта на заводе следует проконсультироваться с магазином.

    продолжение >>

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *