5.3 Определение места виткового замыкания в обмотке ротора
Производится посредством фазоуказателя ВАФ-85 или аналогичного. Для этого на обмотку возбуждения генератора (рис.35) подается переменное напряжение промышленной частоты 0,6-0,8 номинального напряжения возбуждения. Обмотка ротора работает как большая катушка индуктивности, в короткозамкнутых витках которой будет циркулировать ток противоположного направления по сравнению с общим током обмотки. Этот ток можно обнаружить магнитным щупом, которым может быть сердечник токовых клещей ВАФ-85. Для этого клещи надо раскрыть и зафиксировать в раскрытом положении неметаллической вставкой толщиной 7 мм.
Рис. 35. Определение места виткового замыкания в роторе. I - питающий трансформатор 380/127 В; 2 -прибор ВАФ-85; 3 - токовые клещи ВАФ-85; 4 - ротор; 5 - зона обхода ротора клещами
Прикасаясь к бочке ротора таким щупом, мы создаем замкнутую магнитную цепь «ротор-щуп». В обмотке клещей наведется ЭДС, фазу которой можно измерить. Ведя щупом по окружности ротора, мы можем точно найти место, в котором фаза индуктированной ЭДС изменит направление своего вектора почти на 180°. Это и будет местонахождение КЗ витка.
При замыкании одного-двух витков в одном месте ротор можно не ремонтировать. Однако можно попытаться ликвидировать ЗНЗ путем его прожигания. Наиболее успешно это практикуется у турбогенераторов с непосредственным охлаждением ротора водородом. Для этого на обмотку возбуждения кратковременно подается напряжение переменного тока, создающего ток около 10А. Если ЗНЗ вызвано скапливанием металлических опилок, стружек или проводящей металлической пыли, то они будут выжжены током, а стеклопластиковая изоляция обмотки не повредится. Проводящий мостик сгорит - испарится от дуги. Этот способ целесообразно применять на роторе, вращающемся с номинальной частотой.
5.4. Вибрация электрических машин
Причин вибрации несколько, основные из них следующие:
механический дисбаланс ротора, изначальный или возникший во время эксплуатации (смещение обмотки или другой детали);
неправильная центровка валов турбины и генератора, возникшая из-за просадки фундамента;
тепловые деформации ротора или опоры, корпуса статора (при встроенных подшипниках). Ротор длиной 8000 мм прогибается на 0,17 мм при разности температур диаметрально противоположных точек на 2°С;
магнитный дисбаланс ротора.
Механический дисбаланс
Центробежная сила от небаланса равна
где
- масса неуравновешенной нагрузки, кг;
-
расстояние неуравновешенной нагрузки
от оси вращения,
мм;
-
частота вращения, об/мин.
Пример:
при
=1кг,
=500мм,
=3000мм
=
4,9 104
Н (5000 кгс).
Магнитный дисбаланс
В двухполюсном генераторе магнитный дисбаланс может возникнуть из-за нецентричного расположения ротора относительно статора или из-за виткового замыкания в обмотке ротора. В явнополюсной машине магнитный дисбаланс может возникнуть из-за различных воздушных зазоров под отдельными полюсами.
При витковом замыкании в обмотке возбуждения двухполюсного генератора магнитные потоки полюсов остаются равными друг другу, но распределение магнитной индукции станет несимметричным относительно поперечной оси ротора.
Рис.36. Распределение индукции в воздушном зазоре турбогенератора
На рис.36,а показано распределение индукции в зазоре при двухполюсном роторе, обмотка которого состоит условно из 6 витков. При замыкании витка 3-3 распределение индукции в зазоре изменится, как показано на рис.36,б она снизится до В. При этом ограниченные кривой индукции площади под обоими полюсами останутся равными друг жругу, ибо через оба полюса проходит один и тот же магнитный поток (рис.36,в). Однако площади квадратов индукции В2 и (В)2 уже не будут равны (магнитное взаимодействие пропорционально квадрату индукции), как это показано на диаграмме (рис.36,г). Вследствие этого нарушится равенство притяжений полюсов к статору, пропорциональное квадрату индукции (рис.36,д). Неуравновешенное усилие будет вращаться вместе с ротором и вызовет вибрации, подобные возникающим при механическом дисбалансе.
Признаком магнитного дисбаланса является зависимость вибраций от квадрата силы тока ротора. Однако для того, чтобы быть уверенным в наличии виткового замыкания в обмотке возбуждения, этой зависимости мало - надо измерить сопротивления обмотки переменному току при номинальной частоте вращения и снять характеристику холостого хода. Результаты обоих экспериментов должны, даже при одном КЗ витке, сильно отличаться от результатов приемо-сдаточных испытаний или предыдущих испытаний исправного агрегата.
Контроль за вибрациями производится на крышках подшипников в трех взаимноперпендикулярных направлениях: вертикальном, горизонтальном вдоль оси и горизонтальном поперек оси машины. Оценка состояния машины производится по большей вибрации любого подшипника при самом неблагоприятном режиме работы по вибрациям.
Для турбогенераторов установлены следующие нормы оценки вибрации (табл.3).
Таблица 3
Частота вращения, об/мин |
отлично |
хорошо |
удовлетворительно |
Амплитуда вибраций, мк |
|||
1500 |
30 |
50 |
70 |
3000 |
20 |
30 |
50 |
Амплитуда вибраций подшипников синхронных компенсаторов и разгонных двигателей с номинальной частотой вращения 600-1000 об/мин не должна превышать 100 мк. На гидрогенераторах измеряются вибрации верхней и нижней крестовин в трех направлениях: вертикальном, горизонтальном вдоль и поперек оси ГЭС.
Для гидрогенераторов установлены следующие нормы (табл.4).
Таблица 4
Частота вращения, об/мин |
Допустимая амплитуда вибраций, мм
|
62,5-187,5 |
0,18 |
214-375 |
0,12 |
500-750 |
0,10 |