2 Теоретична частина

Робота електричних машин локомотивів проходить в складних умовах, які негативно впливають на стан їх ізоляції, надійності та довговічності. Однією з характерних несправностей обмоток електричних машин локомотивів в експлуатації є міжвиткові замикання (МВЗ), що виникають в наслідок теплового старіння чи механічного руйнування ізоляції. При роботі електричної машини в коротко замкнутому витку обмотки наводиться електрорушійна сила, яка з-за малого опору витка викликає в ньому значний по величині струм, який нагріває провідники, що в свою чергу призводить до теплового руйнування ізоляції та пошкодження з’єднань.

На практиці застосовують декілька методів визначення міжвиткових замикань в обмотках електричних машин. Найбільш поширеними в ремонтному господарстві локомотивів є методи:

• мілівольтметра (падіння напруги);

• індукційний;

• імпульсний.

2.1 Визначення міжвиткових замикань методом мілівольтметра (падіння напруги).

Метод визначення оснований на вимірюванні та порівнянні падінь напруги на окремих ділянках електричного кола. У випадку з петльовою обмоткою до двох сусідніх колекторних пластин за допомогою двох (струмоведучих) щупів від джерела постійного струму підводиться напруга величиною 4-8 В, струм 5-15 А. За допомогою двох інших (потенційних) щупів, які з’єднані з мілівольтметром, вимірюють падіння напруги між цими двома пластинами (Рис. 1).

К -колектор якоря що випробується; А-амперметр; mV-мілівольтметр; Щ-щупи (потенціальні та струмоведучі); R-реостат регулювання струму.

Рисунок 1. – Принципова схема установки для визначення виткових замикань та якості паяння якорів з петльовою чи багатоходовою складною обмоткою методом мілівольтметра

Таким чином необхідно перевірити весь колектор, контролюючи падіння напруги між пластинами.

В результаті вимірювань можливі такі випадки:

а) показання приладу відрізняються не більше ніж на ±20% від середньоарифметичного значення – ознака справності обмотки;

б) відхилення стрілки приладу більше ніж на +20% від середньоарифметичного значення вказує на надрив провідників обмотки, чи поганий контакт в місцях паяння півників колектора;

в) відхилення стрілки приладу більше ніж на -20% від середньоарифметичного значення вказує на наявність міжвиткових замикань в обмотці;

г) відсутність відхилень чи незначні відхилення стрілки приладу вказують на короткі замикання колекторних пластин або кінців секцій обмотки;

д) значні відхилення стрілки приладу (зашкалювання) вказують на обрив провідника. В цьому випадку треба негайно відключити мілівольтметр, щоб запобігти його пошкодженню.

2.2 Визначення міжвиткових замикань індукційним методом.

Для визначення міжвиткових замикань індукційним методом застосовують спеціальний підковоподібний електромагніт 4 (рис. 2), який підносять до поверхні якоря 3. його котушку підключають до мережі змінного струму напругою 220 В. Якщо виткові замикання відсутні, то контролююча секція (витки) обмотки розімкнуті. Магнітний потік, створюваний підковоподібним електромагнітом 4, перетинає активні сторони секцій що перевіряються і наводить е.р.с. Але так як перевіряємі витки розімкнуті, струму в них не буде, або буде дуже малий (це залежить від опору контуру секції обмотки). Стрілка амперметра А₁ покаже нуль (або біля того), а мілівольтметр mV₁ напругу між колекторними пластинами колектора 3.

Якщо між витками перевіряємої секції обмотки є замикання, то по утвореному замкненому контуру під дією е.р.с. потече струм (амперметр А₁), а напруга між колекторними пластинами (мілівольтметр mV₁) різко знизиться.

Проходження струму по замкнутому контуру, що утворився, обумовить виникнення навколо нього магнітного поля, яке перетинаючи витки електромагніта 4 наведе в них е.р.с.

В наслідок цього струм в колі електромагніта зросте, що покаже амперметр А.

Для уточнення пазу з дефектною активною стороною секції поверхню якоря обходять вимірювальною котушкою 1 з осердям. У момент проходження котушкою пазу з дефектною секцією в ній наведеться е.р.с., на що вкаже підключений до котушки мілівольтметр mV а також тріск у телефонних навушниках 2.

Д ля уточнення місця замикання може використовуватись також сталева пластина, яка буде притягуватись до паза якоря магнітним полем коротко замкнутої секції.

1- П-подібний вимірювальний трансформатор; 2-радіонавушник чи динамік; 3-якір що випробується; 4- П-подібний трансформатор, що створює магнітне поле.

Рисунок 2 – Принципова схема установки для визначення виткових замикань в якірних обмотках методом трансформації струму.

2.3 Визначення міжвиткових замикань імпульсним методом.

Д ля визначення міжвиткових замикань в обмотках якорів електричних машин імпульсним методом в локомотивних депо та на ремонтних заводах використовують імпульсну установку ИУ-57. Для випробувань на колектор якоря встановлюють три рухомих електрода 2-4 (Рис. 3а). Електроди розташовують таким чином, щоб між центральним та крайніми електродами знаходилась однакова кількість колекторних пластин (підбирається дослідним шляхом для кожної електричної машини). Виводи бокових електродів з’єднуються з індикатором (електронно-променева трубка), а вал якоря заземляють. Після чого від імпульсного генератора на центральний електрод подаються імпульси високої напруги (~1500 В) з крутим фронтом хвилі.

а – схема монтажна б – схема заміщення

Рисунок 3 – Схема визначення міжвиткових замикань в обмотці якоря електричної машини імпульсним методом.

П ри замиканні на будь-якій ділянці обмотки, порушується рівновага мосту (Рис. 3а), що утворився та на екрані індикатора з’являється характерна крива (Рис. 4).

а) міжвиткові замикання відсутні;

б) короткі замикання між пластинами колектора;

в) коротке замикання на ділянці між електродами 2-3;

г) коротке замикання на ділянці між електродами 3-4.

Рисунок 4 – Характер кривих на екрані електронно-променевої трубки установки ИУ-57.

По формі кривої визначають наявність замикань між витками обмотки. Для встановлення місцезнаходження дефекту якір повільно обертають в тому чи іншому напрямку до з’явлення на екрані максимальної амплітуди.