Цель работы:
Изучить возможные повреждения обмоток машин постоянного тока и методы их обнаружения.
В результате выполнения работы студент должен:
знать – основные повреждения машин постоянного тока;
уметь – определять основные повреждения машин постоянного тока и устранять их.
Методические указания по выполнению работы:
Различные повреждения машин постоянного тока можно обнаружить при помощи контрольной машины или мегомметра, методом милливольтметра, методом симметрии и при помощи электромагнита. Метод милливольтметра наиболее универсальный, так как он позволяет обнаружить наибольшее число повреждений по сравнению с другими методами. Для проверки якорей автотракторных генераторов и стартеров рекомендуется пользоваться прибором типа ППЯ.
Дефектация обмоток якоря. Обмотка якоря состоит из секций, имеющих один или несколько последовательно соединенных витков, представляет собой замкнутый контур. Концы секций впаяны в коллекторные пластины.
Если секции изготовлены из проводов одинакового сечения, имеют одинаковое число витков, не имеют межвитковых замыканий и хорошо припаяны к коллекторным пластинам, то сопротивление всех секций будет одинаковым. Поэтому падения напряжения в секциях простых обмоток должны быть равными. На этом и основывается метод дефекации якоря при помощи милливольтметра (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1.Схема определения дефектов обмотки якоря методом падения напряжения.
Если обмотка якоря петлевая, то измеряют падение напряжения в одной секции (рисунок 3.2 а), если обмотка волновая — в р секциях (рисунок 3.2 б).
Рисунок 3.2 Секции обмоток якоря машины постоянного тока
а - петлевая обмотка
б - волновая обмотка
Ток к обмотке якоря подается по проводникам, которые накладывают на пластины коллектора на расстоянии друг от друга, равном примерно полюсному делению. Проводники удерживаются при помощи хомута, наложенного на коллектор. Питание к схеме подается от источника тока с постоянным напряжением (максимальное отклонение стрелки милливольтметра должно составлять 30—40% его шкалы).
Одинаковые показания милливольтметра на большинстве секций, принадлежащих одной параллельной ветви, свидетельствуют об исправности этих секций.
Пониженное показание милливольтметра по сравнению с нормальным между двумя соседними коллекторными пластинами указывает на уменьшенное сопротивление в секции, что возможно при витковом замыкании или загрязнении между коллекторными пластинами. Таким же образом могут быть обнаружены дефекты, возникшие по вине изготовителей или ремонтного предприятия:
а) уменьшенное число витков в секции;
б) увеличенное сечение провода, которым намотана секция. Замыкание одного-двух витков в многовитковой секции не всегда можно обнаружить методом милливольтметра. В этом случае нужно использовать метод электромагнита переменного тока. При этом, подключив питание к обмотке электромагнита и медленно поворачивая якорь, нужно проводить по окружности якоря тонкой стальной пластиной. Созданный электромагнитом переменный магнитный поток индуктирует э. д. с. в секциях якоря. При наличии виткового замыкания в короткозамкнутых контурах под действием э.д.с. потечет ток. Появление тока обнаруживают по притяжению стальной пластинки к пазу, в котором лежит неисправная секция. Этим методом можно обнаружить также присоединение секции к одной коллекторной пластине.
Метод электромагнита нельзя применять для обмоток с уравнительными соединениями.
Нулевое показание прибора между двумя соседними коллекторными пластинами может указывать на короткое замыкание секции на себя или замыкание между собой коллекторных пластин. Чтобы уточнить характер замыкания, необходимо отпаять концы секции от коллекторных пластин и проверить мегомметром, нет ли замыкания между проверяемыми пластинами.
Нулевое показание прибора на двух соседних парах коллекторных пластин (например 2— 3, 3—4) указывает на отрыв концов секций от коллекторной пластины (рисунок 3.3) или присоединение секции обоими концами к одной коллекторной пластине (рисунок 3.4). При отрыве концов секции от коллекторной пластины показание милливольтметра между пластинами 2 и 4 будет удвоено (рисунок 3.3).
Рисунок 3.3. Обрыв спаянных Рисунок 3.4. Присоединение секции
начала и конца секции своими началом и концом к одной
коллекторной пластине
Большее число нулевых показаний милливольтметра подряд при петлевой обмотке (рисунок 3.5) и на половине коллекторных пластин при волновой обмотке (рисунок 3.6) указывает на замыкание между двумя секциями, лежащими в одном пазу, но в разных слоях обмотки.
Рисунок 3.5 Замыкание между двумя секциями, лежащими в одном пазу в различных слоях (петлевая обмотка)
Рисунок 3.6. Замыкание между двумя секциями, лежащими в одном пазу в различных слоях (волновая обмотка)
При замыкании между слоями обмотки в лобовой части прибор тоже показывает нулевое или пониженное значение падения напряжения, но на меньшем числе секций; чем меньше секций замкнуто накоротко, тем дальше место замыкания от сердечника якоря.
Повышенное показание милливольтметра указывает на увеличение сопротивления в секции, которое может быть вызвано следующими причинами:
а) некачественной впайкой концов секции в коллекторные пластины;
б) увеличением числа витков в секции;
в) уменьшение сечения провода, которым намотана секция.
Пайка считается нормальной, если напряжения между соседними пластинами (при исправной обмотке якоря) отличаются друг от друга не более чем на 10% для машин небольшой мощности и на 5% для ответственных машин.
При обрыве в простой петлевой обмотке показания прибора равны нулю во всей проверяемой ветви, за исключением двух коллекторных пластин, к которым присоединена поврежденная секция. Присоединенный к этим пластинам милливольтметр окажется под полным подведенным напряжением. Поэтому при появлении большого числа нулевых показаний во избежание повреждения прибора опыт нужно проводить осторожно.
При обрыве в волновой обмотке наибольшее показание прибора будет на нескольких парах пластин, находящихся на расстоянии шага по коллектору (рисунок 3.7).
Рисунок 3.7 Обрыв в волновой обмотке якоря
Замыкание секции на корпус можно определить контрольной лампой или мегомметром. Замкнутую на корпус секцию можно отыскать при помощи милливольтметра (рисунок 3.8). При отсутствии замыкания падение напряжения между корпусом и коллекторной пластиной равно нулю. Если секция замкнулась на корпус, то с приближением щупа к поврежденной секции показания милливольтметра уменьшаются до минимума. При дальнейшем перемещении щупа в том же направлении показания прибора увеличиваются, но с противоположным знаком. При значительном удалении щупа от места повреждения прибор может оказаться под большим (опасным) напряжением, поэтому опыт необходимо проводить с осторожностью. Если есть одно замыкание на корпус, то при проверке всей обмотки получается еще одно минимальное или нулевое показание прибора в другой параллельной ветви (ложное замыкание). Это объясняется тем, что при питании якоря по двум параллельным ветвям получаются две точки с одинаковым потенциалом относительно точки питания и относительно корпуса аналогично диагонали уравновешенного моста (рисунок 3.8). Для определения истинного места замыкания на корпус необходимо сместить точки питания якоря. При этом ложное замыкание переместится на другую коллекторную пластину.
Рисунок 3.8 Схема определения замыкания секции
Удвоенное показание милливольтметра на двух парах пластин (1—2 и 3—4, рисунок 3.9) и нормальное показание с отклонением стрелки в обратную сторону на промежуточных пластинах (2—3) указывают на дефект «двойной крест». «Простой крест» (рисунок 3.10) не может быть обнаружен методом милливольтметра. В этом случае ток нужно подводить щупами поочередно на каждую пару коллекторных пластин и компасом или намагниченной иглой проверять полярность секции. Изменение полярности указывает на дефект «простой крест».
Примечание. При испытании якорей по способу милливольтметра или электромагнита нужно внимательно следить за тем, чтобы на коллекторе не было заусениц, олова, медной пыли, могущих вызвать замыкание между пластинами.
Рисунок 3.9. Двойной крест Рисунок 3.10. Простой крест
Дефектация обмоток возбуждения. При внешнем осмотре проверяют прочность крепления катушек к полюсам и полюсов к станине. Измеряют сопротивление изоляции между обмоткой и полюсом при помощи мегомметра.
Цельность обмотки проверяют лампочкой или мегомметром без разъединения катушек.
Состояние пайки проверяют методом симметрии падения напряжения на отдельных катушках. При этом к обмотке подводят номинальное напряжение и вольтметром измеряют падение напряжения на каждой катушке. Повышенное падение напряжения указывает на ослабление пайки.
Для обнаружения замыкания на корпус пользуются двумя способами:
а. без разъединения схемы обмотки подают на шунтовую обмотку номинальное напряжение (на сериесную и обмотку дополнительных полюсов — пониженное). Один конец вольтметра присоединяют к корпусу, а вторым касаются поочередно оголенных соединительных проводников между катушками. У замкнутой на корпус катушки показание вольтметра с обеих сторон наименьшее;
b. разъединив обмотки, поочередно проверяют мегомметром или лампочкой каждую катушку.
Витковое замыкание в катушках обнаруживают методом симметрии:
а. замеряют активное сопротивление катушек методом «вольтметра- амперметра». При отсутствии виткового замыкания сопротивления катушек одной обмотки одинаковы.
b. по обмотке пропускают постоянный ток и замеряют падение напряжения на катушках. Уменьшение падения напряжения на какой-нибудь катушке по сравнению с другими указывает на витковое замыкание или на уменьшение числа витков в этой катушке;
с. пропуская по обмотке переменный ток, можно обнаружить даже небольшое число короткозамкнутых витков в катушке. Для нее будут характерны заметное снижение напряжения и нагрев.
Правильное чередование полюсов можно проверить следующим образом:
а. если обмотки доступны и катушки выполнены наглядно или известно, что все катушки имеют одинаковое направление намотки и одинаковое расположение одноименных выводов, можно осмотром проследить направление тока в обмотке и по правилу буравчика определить полярность полюсов, задаваясь направлением тока;
b. проверяемую обмотку подключают на постоянное напряжение. Магнитную стрелку или намагниченную иглу подвешивают на тонкой нити и подносят к внутренней поверхности каждого полюса. При собранной машине магнитную стрелку подносят к головкам болтов, крепящих полюса к станине. Когда машина работает в режиме двигателя, полярность главных полюсов должна предшествовать полярности дополнительных полюсов по ходу вращения якоря (N, n, S, s), а в режиме генератора последовательность обратная.
Ход работы:
1. Измерить мегомметром сопротивление изоляции между обмоткой и корпусом. Пониженное сопротивление изоляции указывает на то, что обмотка увлажнена.
2. Пронумеровать все коллекторные пластины (в практике дефектные секции отмечают на коллекторных пластинах) и закрепить питающие проводники.
3. Щупами, соединенными с милливольтметром, измерить падение напряжения между каждой парой коллекторных пластин и записать показание приборов в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
| № коллекторной пластины | Падение напряжения, мВ | Неисправность |
| 1—2 | ||
| 2—3 | ||
| 3^ | ||
| 4—5 | ||
| • • • |
4. На основании полученных данных проанализировать неисправности обмотки якоря.
5. Провести дефектацию обмотки возбуждения, результаты записать в таблицу 3.2.
Таблица 3.2
| Наименование обмотки | № катушки | Схема или метод определения | Данные опыта | Дефект |
6. Оформить отчет.
Контрольные вопросы:
1. Что вы понимаете под повреждением и дефектом машины?
2. Какие вы знаете методы дефектации обмотки якоря машины постоянного тока?
З.Что означает нулевое показание милливольтметра на двух соседних парах коллекторных пластин?
4.Как обнаружить обрыв в обмотке якоря?
5.Как проверить качество пайки обмотки?
б.Как отыскать замкнутую на корпус секцию?
7.Как определить «двойной» и «простой кресты» в обмотке якоря?
8.Каковы основные методы дефектации обмотки возбуждения?
9.Как проверить правильность чередования главных и дополни тельных полюсов.
