0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Возможные неисправности двигателей постоянного тока

Наиболее распространенные неисправности машин постоянного тока

Искрение щеток машин постоянного тока.

Искрение щеток может быть вызвано множеством причин, которые требуют от обслуживающего персонала внимательного наблюдения за системой скользящего контакта и щеточного аппарата. К основным из этих причин относятся механические (механическое искрение) и электромагнитные (электромагнитное искрение).

Механические причины, вызвавшие искрение, не зависят от нагрузки. Искрение щеток можно уменьшить, повышая или снижая давление на щетки, и, если возможно, снижая окружную скорость.

При механическом искрении искры зеленого цвета распространяются по всей ширине щетки, подгар коллектора не закономерный, беспорядочный. Механические искрения щеток вызываются: местным или общим биением, задирами на скользящей поверхности коллектора, царапинами, выступающей слюдой, плохой продорожкой коллектора (прорезка слюды между коллекторными пластинами), тугой или слабой посадкой щеток в обоймы щеткодержателей, податливостью бракет, вызывающей вибрацию щеток, вибрацией машин и др.

Электромагнитные причины, вызывающие искрение щеток, более сложные при их выявлении. Искрение, вызванное электромагнитными явлениями, изменяется пропорционально нагрузке и мало зависит от частоты вращения.

Электромагнитное искрение обычно имеет бело-голубой цвет. Форма искр шаровидная или каплеобразная. Подгар коллекторных пластин носит закономерный характер, по которому можно определить причину искрения.

Если в обмотке и уравнителях произойдет замыкание, нарушится пайка или возникнет прямой обрыв, искрение будет неравномерным под щетками, а подгоревшие пластины расположатся по коллектору на расстоянии одного полюсного деления.

Если щетки под бракетом одного полюса искрят больше, чем под бракетами других полюсов, значит, произошло витковое или короткое замыкание в обмотках отдельных главных или добавочных полюсов; неправильно расположены щетки или ширина их больше допустимой.

Кроме того, в машинах постоянного тока могут наблюдаться дополнительные нарушения:

  • смещение щеточной траверсы с нейтрали вызывает искрение и нагрев щеток и коллектора;
  • деформация скользящей поверхности коллектора вызывает вибрацию и искрение щеток;
  • несимметрия магнитного поля вызывает снижение порога реактивной ЭДС, ухудшает коммутирующую способность машины, что, в свою очередь, вызывает искрение щеток. Магнитное поле машины симметрично, если строго соблюдаются правильный шаг по окружности между наконечниками главных и дополнительных полюсов и выдержаны расчетные зазоры под полюсами.

У крупных машин настройка электромагнитных цепей выполняется по методу безыскровой зоны.

Повышенный нагрев машины постоянного тока.

В машине постоянного тока имеется несколько источников тепла, нагревающих все ее элементы.

В понятие повышенного нагрева изоляции входит переход через определяемый нормами допустимый предел принятых в электромашиностроении классов нагревостойкости изоляции.

В практике электромашиностроительных заводов нашей страны внедрено правило создания определенного запаса по теплостойкости изоляции за счет принятия рабочих температур на класс ниже, чем допускает использованная изоляция. Большинство машин сейчас изготовляется с изоляцией нагревостойкости класса F; это означает, что допустимые превышения температур обмоток должны быть такими же, как для класса В, т. е. примерно 80 °С. Это правило введено вследствие аварийных разрушений изоляции обмоток прокатных машин из-за повышенных температур.

Перегрев машин постоянного тока может быть вызван множеством причин.

При перегрузке машин возникает общий перегрев от тепла, выделенного обмоткой якоря, дополнительными полюсами, компенсационной обмоткой и обмоткой возбуждения. Нагрузка крупных машин контролируется по амперметру, а нагрев обмоток по приборам, соединенным с датчиками, вмонтированными в различные изолированные элементы машины — обмотку якоря, дополнительные полюса, компенсационную обмотку, обмотку возбуждения. В особо ответственных крупных прокатных двигателях, работающих в тяжелых режимах, на пост управления оператору и в машинный зал выведены сигналы, предупреждающие о повышении температуры машины до предельного значения.

Перегрев может быть вызван высокой температурой помещения, в котором установлены машины. Причиной этого может быть неисправная вентиляция машинного помещения. Все каналы для подачи воздуха должны быть исправными, чистыми и транспортабельными. Фильтры должны систематически очищаться способом протяжки сеток через минеральное масло.

Воздухоохладители иногда забиваются микроорганизмами, затрудняющими поступление воды. Периодически воздухоохладители промывают водой обратным током.

Нагреву способствует грязь (пыль), попадающая в машину. Так, проведенные исследования электродвигателей показали, что угольная пыль слоем 0,9 мм, попадающая на обмотки, способствует повышению температуры на 10 °С.

Засорение обмоток, вентиляционных каналов активной стали, наружного корпуса машины недопустимо, так как это создает теплоизоляцию и стимулирует подъем температуры.

Перегрев обмотки якоря машины постоянного тока.

Наибольшее количество тепла может выделиться в якоре. Причины здесь могут быть разные.

Перегрузка всей машины, в том числе якоря, вызывает нагрев. Если машина работает на малых скоростях, а изготовлена как самовентилируемая, условия вентиляции ухудшены, якорь перегреется.

Коллектор как неотъемлемая часть якоря будет способствовать нагреву машины. Температура коллектора может значительно повыситься при следующих обстоятельствах:

  • постоянная работа машины на предельной мощности;
  • неправильно выбраны щетки (твердые, высокий коэффициент трения);
  • в машинном зале, где установлены электрические машины, низкая влажность воздуха. При этом коэффициент трения щеток увеличивается, щетки ускоренно срабатываются и греют коллектор.
Читать еще:  Двигатель 111 мерседес чип тюнинг

Требование к поддержанию соответствующей влажности воздуха в машинных залах диктуется необходимостью обеспечивать наличие влажной пленки между щеткой и скользящей поверхностью коллектора как смазывающего элемента.

Неравномерный воздушный, зазор может оказаться одной из причин перегрева обмотки якоря. При неравномерном воздушном зазоре в части обмотки якоря индуктируется ЭДС, вследствие чего в обмотке возникают уравнительные токи. При значительной неравномерности зазоров они являются причиной нагрева обмотки и искрения щеточного аппарата.

Искажение магнитного поля машины постоянного тока происходит, как отмечалось, за счет неравномерности воздушных зазоров под полюсами, а также при неправильном включении катушек главных и дополнительных полюсов, виткового замыкания в катушках главных полюсов, из-за чего возникают уравнительные токи, которые вызывают нагрев обмотки и искрение щеток одного полюса сильнее другого.

При возникновении виткового замыкания в обмотке якоря машина долго работать не может, так как из-за перегрева может произойти выгорание короткозамкнутой секции и активной стали в очаге развития виткового замыкания.

Загрязнение обмотки якоря теплоизолирует ее, ухудшает удаление тепла из обмотки и в результате способствует перегреву.

Размагничивание и перемагничивание генератора. Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением может оказаться размагниченным еще до его первого пуска после монтажа. Находящийся в эксплуатации генератор размагничивается, если щетки сдвинуты с нейтрали по направлению вращения якоря. Это ослабляет магнитный поток, создаваемый параллельной обмоткой возбуждения.

Размагничивание, а затем и перемагничивание генератора с параллельным возбуждением возможно при пуске машины, когда магнитный поток якоря перемагничивает главные полюса и меняет полярность в. обмотке возбуждения. Это происходит в том случае, когда при пуске генератор оказывается подключенным к сети.

Остаточный магнетизм и полярность генератора восстанавливают намагничиванием обмотки возбуждения от постороннего источника пониженного напряжения.

При пуске двигателя его частота вращения чрезмерно возрастает. К основным неисправностям машин постоянного тока, из-за которых чрезмерно возрастает частота вращения, относят следующие:

  • смешанное возбуждение — параллельная и последовательная обмотки возбуждения включены встречно. В этом случае при пуске электродвигателя результирующий магнитный поток мал. При этом скорость будет резко возрастать, двигатель может пойти в «разное». Следует согласовать включение параллельной и последовательной обмоток;
  • смешанное возбуждение — щетки смещены с нейтрали против вращения. Это действует на двигатель размагничивающе, магнитный поток ослабляется, частота вращения возрастает. Щетки следует установить на нейтраль;
  • последовательное возбуждение — запуск двигателя без нагрузки недопустим. Двигатель пойдет в «разнос»;
  • в параллельной обмотке витковое замыкание — частота вращения двигателя возрастает. Чем больше будет замкнутых между собой витков обмотки возбуждения, тем меньше будет магнитный поток в системе возбуждения двигателя. Замкнутые катушки надо перемотать и заменить.

Возможны и другие неисправности, например.

Щетки смещены с нейтрали по ходу вращения двигателя. Происходит подмагничивание машины, т. е. магнитное поле усиливается, частота вращения двигателя уменьшается. Траверсу следует установить на нейтраль.

Обрыв или витковое замыкание в обмотке якоря. Скорость двигателя резко снижена или якорь совсем не вращается. Щетки сильно искрят. Следует помнить, что при обрыве в обмотке коллекторные пластины через два полюсных деления будут выгорать. Это объясняется тем, что при обрыве в обмотке в одном месте напряжение и ток под щеткой при разрыве цепи удваиваются. При обрыве рядом в двух местах напряжение и ток под щеткой утраиваются и т. д. Такую машину следует немедленно остановить на ремонт, иначе коллектор будет испорчен.

Двигатель «качает» при ослаблении магнитного потока в обмотке возбуждения. Двигатель спокойно работает до определенной частоты вращения, затем при повышении частоты вращения (в пределах паспортных данных) за счет ослабления поля в обмотке возбуждения, двигатель начинает сильно «качать», т. е. возникают сильные колебания по току и частоте вращения. В этом случае возможна одна из нескольких неисправностей:

  • щетки смещены с нейтрали против направления вращения. Это, как указывалось выше, повышает частоту вращения якоря. На ослабленный поток обмотки возбуждения действует реакция якоря, при этом происходит, то усиление, то ослабление магнитного потока и соответственно меняется частота вращения якоря в режиме «качания»;
  • при смешанном возбуждении последовательная обмотка включена встречно параллельной, в результате чего магнитный поток машины окажется ослабленным, частота вращения будет большой, и якорь попадает в режим «качания».

У машины мощностью 5000 кВт были изменены зазоры главных полюсов против заводского формуляра с 7 до 4,5 мм. Максимальная частота вращения, которой пользовались, составляла 75 % от номинальной. Затем, через несколько лет, повысили частоту вращения до 90—95 % против номинальной, в результате чего началось сильное «качание» якоря по току и частоте вращения.

Восстановить нормальное положение крупной машины удалось только, восстановив воздушный зазор под главными полюсами согласно формуляру вместо 4,5 мм до 7 мм. Допускать до режима «качания» любую машину, особенно крупную, нельзя.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Читать еще:  Выключатель запрещения запуска двигателя toyota ярис

Основные неисправности и отказы электродвигателей

Электродвигатели, изготовленные на заводе и прошедшие весь комплекс приемосдаточных испытаний, исправны и по своим характеристикам соответствуют паспортным данным. Большинство отказов происходят по причинам, возникающим в процессах, следующих за выпуском готовой машины: погрузка, транспортировка, разгрузка, хранение, монтаж на месте эксплуатации. В этот период электрические машины подвержены резким толчкам, ударам, вибрациям, по своим воздействиям часто выходящими за пределы допустимых.

В процессе хранения машины подвержены воздействию низких температур и влаги, тем более что часто машины хранятся в сырых помещениях и даже на открытых площадках. В результате описанных воздействий неисправности возникают обычно в период приработки машины или даже при первом ее пуске. Например, во время хранения машины под воздействием повышенной влажности внутренняя поверхность сердечника статора и наружная поверхность ротора покрываются слоем ржавчины, заполняющей воздушный зазор между статором и ротором.

При первом же включении двигателя ротор оказывается неподвижным. Это ведет к необходимости разборки двигателя и тщательной очистке заржавевших поверхностей. Частицы ржавчины попадают в обмотку двигателя и оказывают разрушительное воздействие на ее изоляцию. Следует иметь в виду, что неисправности электрических машин, связанные с повреждением изоляции, наиболее нежелательны, так как они ведут к необходимости перемотки машины, а следовательно, требуют ее капитального ремонта. Часто нарушения витковой изоляции становятся причиной местных коротких замыканий. При этом машина перегревается, вращение ротора становится неравномерным, возникает небаланс сил тяжения ротора к статору, приводящий к деформации вала машины. Причины, способные вызвать межвитковые короткие замыкания, возникают и при эксплуатации машины, когда во внутреннюю полость попадают посторонние частицы (пыль, грязь, мелкая металлическая стружка), способные механически повредить изоляцию обмотки.

При работе асинхронных двигателей от преобразователей частоты ПЧ, в которых выходное трехфазное напряжение формируется методом широтно-импульсной модуляции, на входе двигателя возникает напряжение импульсной формы, амплитуда которого может значительно превышать амплитуду синусоидального напряжения первой (основной) гармоники. Это может привести к нарушению межвитковой или межфазовой изоляции и вызвать межвитковые короткие замыкания. Устранению этого нежелательного явления способствует применение сглаживающих фильтров на выходе преобразователя в цепях питания двигателей.

В коллекторных двигателях постоянного тока причинами неисправностей часто являются нарушения работы щеточно-коллекторного узла, способные вызвать усиление искрения или даже круговой огонь на коллекторе. Возможные неисправности электрических машин настолько разнообразны и многочисленны, что описать их полностью не представляется возможным. В таблице ниже приведены наиболее характерные и часто встречающиеся неисправности в электрических машинах, причины, их вызвавшие, и способы устранения этих неисправностей.

27. Неисправности машин постоянного тока и способы их устранения.

Неисправность

Возможная причина

Способ устранения

Искрение под всеми щетками или частью их, сопровождающе-еся повышением нагрева как щеток, так и коллектора

Щетки установлены неправильно

Проверить положение щеток по меткам завода-изготовителя на траверсе

Разное расстояние отдельных бракетов между щетками по окружности коллектора

Проверить положение щеток на коллекторе при помощи бумаги и установить бракеты так, чтобы щетки соседних бракетов находились на одинаковом расстоянии по окружности коллектора. Устанавливать щетки отсчитывая определенное число пластин нельзя.

Неправильно установлены щеткодержатели

Уменьшить расстояние между обоймой щеткодержателя и коллектором, проверить соответствие установки реактивного щеткодержателя направлению вращения коллектора.

Неправильно установлены щетки в щеткодержателе или сами щетки находятся в неудовлетворительном состоянии

Проверить состояние щеток и размеры обойм щеткодержателей, при необходимости заменить.

Вибрирует щеточный бракет

Слабо или очень сильно прилегают щетки

Используются щетки разных сортов

Подтянуть болты, крепящие бракет к траверсе.

Установить требуемое нажатие.

Установить щетки в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя.

Плохо возбуждается генератор, двигатель медленно разворачивается или работает с ненормальной частотой вращения, искрят щетки

Замыкания отдельных соседних пластин коллектора заусенцами

Замыкания между петушками коллектора

Межвитковое замыкание в одной или нескольких якорных катушках

Шабером удалить заусенцы, отшлифовать коллектор стеклянной шкуркой

Поврежденные якорные катушки заменить новыми или отремонтировать

Неисправность

Возможная причина

Способ устранения

Генератор отдает или двигатель берет ток больше номинального

Увеличить регулировочное сопротивление в параллельной обмотке генераторов

При нормальной нагрузке частота вращения меньше номинальной, обмотка якоря перегревается

Плохая вентиляция машины

Снизить нагрузку или обеспечить повышенную вентиляцию

Генератор плохо возбуждается, двигатель медленно идет в ход

Межвитковое замыкание в одной или нескольких якорных катушках

Неисправные катушки отремонтировать или заменить новыми

Короткое замыкание обмотки якоря заусенцами через пластины коллектора

Удалить все заусенцы острым шабером, отшлифовать коллектор

Соединение отдельных петушков или короткое замыкание обмотки

Проверить состояние коллекторных петушков и устранить неисправность

Генератор при номинальной частоте дает высокое напряжение

Поврежден регулятор возбуждения или подобран неправильно, в результате чего ток возбуждения велик

Проверить исправность регулятора возбуждения и при необходимости заменить новым

Двигатель не идет в ход

Обрыв в пусковом реостате или проводах

Обрыв в обмотке якоря

Читать еще:  Что такое крутящий момент в электро двигателях

Устранить повреждение. В основном обрыв выявляется в соединениях между коллектором и обмоткой

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Эксплуатация электрических машин и аппаратуры — Неисправности машин постоянного тока

Содержание материала

Щеточный аппарат.

Неисправности вызывают искрение, эксплуатировать машину при значительном искрении щеток нельзя: могут выйти из строя коллектор и обмотка якоря.
Основные неисправности: ослабленное давление пружин, прижимающих щетки к коллектору; значительный износ щеток; щетки плохо пригнаны к коллектору, слабо или туго сидят в обойме щеткодержателя; неравномерное расстояние между центрами щеток; щетки несоответствующей марки или разных марок; обоймы щеток слишком далеки или близки к поверхности коллектора; щеточные болты слабо прикреплены к траверсе; наклон щеток к поверхности коллектора не соответствует направлению вращения якоря генератора; у части щеток не работают гибкие проводники, соединяющие щетки с болтом.

Коллектор.

Поверхность коллектора изношена, нет правильной цилиндрической формы; миканитовые прокладки выступают или на одном уровне с рабочей поверхностью коллекторных пластин; замкнуты, затянуты медью коллекторные пластины; ослабло крепление пластин, они радиально перемещаются; пластины перекошены под некоторым углом к образующей цилиндра рабочей поверхности коллектора; разрушены миканитовые манжеты, изолирующие коллектор от нажимных конусов; ось вращения цилиндрической поверхности коллектора не совпадает с осью вала машины.

Обмотка якоря.

Обрыв в обмотке.

При обрыве чернеют коллекторные пластины, изоляция между ними выгорает, после чистки они снова чернеют. В момент прохождения коллекторных пластин, между которыми разорвана обмотка, под щеткой сильное искрение.
При нескольких обрывах в обмотке якоря чернеют несколько пластин, коллектор сильно искрит, обмотка якоря очень перегревается, в отдельных случаях генератор не возбуждается, двигатель не разворачивается

Замкнуто накоротко несколько витков или секций.

При этой неисправности замкнутые витки или секции чрезмерно перегреваются, машина искрит, обмотка дымит, пахнет характерным запахом горящей изоляции, генератор плохо возбуждается, двигатель плохо разворачивается. Кроме повреждений в самой обмотке, указанные признаки могут возникнуть и из-за соединений коллекторных пластин между собой на рабочей поверхности коллектора, в петушках.

Обмотка возбуждения.

Межвитковые соединения или короткое замыкание катушки главных полюсов.

При этой неисправности якорь машины перегревается от уравнительных токов, напряжение генератора и скорость вращения двигателя могут быть ненормальными, машина склонна к искрению, при надежном коротком замыкании одной катушки она остается холодной.

Обрыв в обмотке возбуждения.

При обрыве параллельной (шунтовой) обмотки генератор на холостом ходу дает 2-4номинального напряжения, двигатель без нагрузки может пойти «вразнос», а под нагрузкой потребляет большой ток и не берет с места.
При обрыве последовательной обмотки генератор не дает напряжения, а двигатель не трогается с места. Межвитковое соединение и короткое замыкание одной или нескольких катушек дополнительных полюсов приводит к тому, что машина при незначительных нагрузках работает нормально, а при увеличении нагрузки начинает искрить. Обрыв обмотки дополнительных полюсов дает те же результаты, что и обрыв последовательной обмотки.

Неправильное чередование главных и дополнительных полюсов.

Машина при холостом ходе работает нормально, за исключением момента пуска двигателя в ход, а при нагрузке сильно искрит.

Щетки сдвинуты с линии геометрической нейтрали.

При сдвиге по направлению вращения генератор уменьшает напряжение, двигатель уменьшает скорость и сильно искрит. При сдвиге щеток против направления вращения генератор несколько увеличивает напряжение и сильно искрит, а двигатель увеличивает скорость.
Указанные явления отчетливо заметны в машинах, работающих под нагрузкой. В двигателях изменение скорости в зависимости от положения щеток можно наблюдать при холостом ходе.

Генератор с самовозбуждением не возбуждается.

Генератор при правильном направлении вращения и исправных обмотках может не возбуждаться, если остаточный поток и поток, созданный током в обмотке возбуждения, не совпадают, сопротивление цепи возбуждения чрезмерно велико (выше критического), машина потеряла остаточный магнетизм, а генераторы последовательного возбуждения не возбуждаются при отсутствии нагрузки.

Возбудитель синхронного генератора представляет собой обыкновенную машину постоянного тока, и, следовательно, в ней могут быть все неисправности, описанные выше. Якорь синхронного генератора обыкновенно устроен так же, как статор асинхронного двигателя.

Увеличено напряжение якоря генератора при номинальной скорости вращения.

Это происходит от увеличенного тока возбуждения, протекающего по обмотке ротора генератора. Основной поток машины увеличен, активная сталь машины перегревается на холостом ходу, перегревается возбудитель генератора и обмотка ротора генератора.

Неодинаковые междуфазные напряжения генератора.

Причиной может быть витковое замыкание в обмотке статора или короткое замыкание между фазами. Часть обмотки генератора перегревается при холостом ходе, генератор сильно гудит, возможно появление дыма.

Обрыв в обмотке ротора генератора.

Ток возбуждения не протекает, генератор не возбуждается.

Обрыв одной фазы обмотки статора генератора.

При соединении его обмоток звездой напряжение будет только между исправными фазами.

Колебания тока генератора, работающего в одиночку.

При неизменной нагрузке токи в фазах генератора колеблются из-за неустойчивой работы приводного двигателя.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector