Najczęstsze usterki maszyn prądu stałego

Iskrzenie szczotkowe maszyn prądu stałego.

Wyładowania łukowe szczotek mogą być spowodowane różnymi przyczynami, które wymagają od personelu serwisowego dokładnego monitorowania układu ślizgowego i aparatu szczotki. Główne z tych przyczyn to mechaniczne (łuk mechaniczny) i elektromagnetyczne (łuk elektromagnetyczny).

Mechaniczne przyczyny iskrzenia są niezależne od obciążenia. Łuk szczotek można zmniejszyć, zwiększając lub zmniejszając nacisk szczotek i, jeśli to możliwe, zmniejszając prędkość obwodową.

Z mechaniczną iskrą zielone iskry rozprzestrzeniają się po całej szerokości pędzla, płonąc kolektor nie naturalnie, chaotycznie. Mechaniczne iskrzenie szczotek spowodowane jest: miejscowym lub ogólnym uderzeniem, zarysowaniem powierzchni ślizgowej kolektora, zarysowaniami, wystającą miką, złym rowkiem kolektora (przecięcie miki między płytami kolektora), ciasnym lub luźnym osadzeniem szczotek w uchwytach szczotek, elastyczność docisków powodująca drgania szczotek, drgania maszyny itp.

Trudniej jest zidentyfikować elektromagnetyczne przyczyny iskrzenia szczotki.Iskrzenie spowodowane zjawiskami elektromagnetycznymi zmienia się proporcjonalnie do obciążenia iw niewielkim stopniu zależy od prędkości.

Iskra elektromagnetyczna jest zwykle niebiesko-biała. Iskry są kuliste lub w postaci kropel. Wypalanie płyt kolektora jest naturalne, dzięki czemu możliwe jest określenie przyczyny iskrzenia.

Jeśli w uzwojeniu i korektorach wystąpi zwarcie, zerwanie lutowania lub bezpośrednie zerwanie, iskra będzie nierówna pod szczotkami, a spalone płytki zostaną umieszczone wzdłuż kolektora w odległości jednego bieguna.

Jeżeli szczotki pod zaciskami jednego bieguna iskrzą więcej niż pod zaciskami pozostałych biegunów, oznacza to, że nastąpiło przekręcenie lub zwarcie w uzwojeniach poszczególnych biegunów głównych lub dodatkowych; szczotki nie są ustawione prawidłowo lub są szersze.

Ponadto w maszynach prądu stałego można zaobserwować dodatkowe naruszenia:

• przesunięcie czopa szczotki z położenia neutralnego powoduje iskrzenie i nagrzewanie się szczotek i kolektora;

• deformacja powierzchni ślizgowej kolektora powoduje drgania i iskrzenie szczotek;

• asymetria pola magnetycznego powoduje obniżenie progu reaktywnego pola elektromagnetycznego, upośledza zdolność przełączania maszyny, co z kolei powoduje iskrzenie szczotek. Pole magnetyczne maszyny jest symetryczne, jeżeli zachowany jest prawidłowy skok kołowy między występami bieguna głównego i pomocniczego oraz zachowane są obliczone prześwity pod biegunami.

W przypadku dużych maszyn regulacja obwodów elektromagnetycznych odbywa się metodą strefy beziskrowej.

Zwiększone nagrzewanie maszyny prądu stałego.

W maszynie prądu stałego istnieje kilka źródeł ciepła, które nagrzewają wszystkie jej elementy.

Koncepcja zwiększonego nagrzewania izolacji obejmuje przekroczenie dopuszczalnej granicy klas odporności cieplnej izolacji przyjętej w przemyśle elektrotechnicznym.

W praktyce zakładów elektrotechnicznych w naszym kraju wprowadzono zasadę tworzenia pewnego zapasu na odporność cieplną izolacji poprzez przyjmowanie temperatur pracy o klasę niższą od zastosowanej izolacji.Większość maszyn jest obecnie produkowana z klasą cieplną F izolacja; oznacza to, że dopuszczalne przyrosty temperatury dla uzwojeń muszą być takie same jak dla klasy B, tj. około 80°C. Zasada ta została wprowadzona z powodu przypadkowego zniszczenia izolacji uzwojeń maszyn rolkowych na skutek wysokich temperatur.

Przegrzanie maszyn prądu stałego może być spowodowane różnymi przyczynami.

Gdy maszyny są przeciążone, następuje ogólne przegrzanie z powodu ciepła wytwarzanego przez uzwojenie twornika, dodatkowe bieguny, uzwojenie kompensacyjne i uzwojenie wzbudzenia. Obciążenie dużych maszyn jest monitorowane przez amperomierz, a ogrzewanie uzwojeń jest kontrolowane przez urządzenia podłączone do czujników zamontowanych w różnych izolowanych elementach maszyny - uzwojeniu twornika, dodatkowych biegunach, uzwojeniu kompensacyjnym, uzwojeniu wzbudzenia. W przypadku szczególnie krytycznych silników wielkocylindrowych pracujących w trudnych warunkach, w sterowni operatora i w maszynowni wyświetlane są sygnały ostrzegające, że temperatura maszyny wzrosła do wartości granicznej.

Przegrzanie może być spowodowane wysoką temperaturą pomieszczenia, w którym zainstalowane są urządzenia.Może to być spowodowane niewłaściwą wentylacją w maszynowni. Wszystkie kanały powietrzne muszą nadawać się do serwisowania, czystości i transportu. Filtry należy czyścić systematycznie przeciągając sita przez olej mineralny.

Chłodnice powietrza są czasami zatkane mikroorganizmami, które utrudniają przepływ wody. Okresowo chłodnice powietrza są płukane wstecznie.

Brud (kurz) dostający się do urządzenia przyczynia się do nagrzewania. Tak więc przeprowadzone badania silników elektrycznych wykazały, że pył węglowy z warstwą 0,9 mm opadającą na uzwojenia przyczynia się do wzrostu temperatury o 10°C.

Niedopuszczalne jest zatykanie uzwojeń, kanałów wentylacyjnych ze stali aktywnej, zewnętrznej powłoki maszyny, ponieważ tworzy to izolację termiczną i stymuluje wzrost temperatury.

Przegrzanie uzwojenia twornika maszyny prądu stałego.

Największa ilość ciepła może zostać uwolniona w tworniku. Przyczyny mogą być różne.

Przeciążenie całej maszyny, w tym twornika, spowoduje nagrzanie. Jeśli maszyna pracuje na niskich obrotach, ale jest wykonana jako samowentylowana, warunki wentylacji pogarszają się, twornik przegrzewa się.

Kolektor, jako integralna część oprawy, pomoże rozgrzać maszynę. Temperatura kolektora może znacznie wzrosnąć w następujących okolicznościach:

• stała praca maszyny z maksymalną mocą;

• źle dobrane szczotki (twarde, wysoki współczynnik tarcia);

• w maszynowni, w której zainstalowane są maszyny elektryczne, panuje niska wilgotność powietrza. W takim przypadku współczynnik tarcia szczotek wzrasta, szczotki przyspieszają i nagrzewają kolektor.

Wymóg utrzymania odpowiedniej wilgotności powietrza w maszynowni podyktowany jest koniecznością zapewnienia obecności mokrego filmu pomiędzy szczotką a powierzchnią ślizgową kolektora jako elementu smarującego.

Nierówna szczelina powietrzna może być jedną z przyczyn przegrzania uzwojenia twornika. Przy nierównej szczelinie powietrznej w części uzwojenia twornika indukowany jest emf, w wyniku czego w uzwojeniu powstają prądy wyrównawcze. Przy znacznych nierównościach szczelin powodują nagrzewanie się cewki i iskrzenie aparatu szczotkowego.

Zakłócenie pola magnetycznego maszyny prądu stałego występuje, jak zauważono, z powodu nierówności szczelin powietrznych pod biegunami, a także w przypadku nieprawidłowego załączenia uzwojeń biegunów głównego i pomocniczego, obrotu obwodu w cewkach głównych biegunów, co powoduje powstawanie prądów wyrównawczych, które powodują nagrzewanie się cewki i iskrzenie szczotek na jednym biegunie jest silniejsze niż na drugim.

W przypadku obwodu wirowania w uzwojeniu twornika maszyna nie może pracować przez długi czas, ponieważ z powodu przegrzania sekcja zwarta i aktywna stal mogą wypalić się w środku rozwoju obwodu wirowania.

Zanieczyszczenie uzwojenia twornika izoluje je, utrudnia odprowadzanie ciepła z uzwojenia iw efekcie przyczynia się do jego przegrzania.

Rozmagnesowanie generatora i odwrócenie magnesowania. Generator prądu stałego o wzbudzeniu równoległym można rozmagnesować przed pierwszym uruchomieniem po instalacji.Pracujący generator jest rozmagnesowany, jeśli szczotki zostaną przesunięte z położenia neutralnego w kierunku obrotu twornika.Zmniejsza to strumień magnetyczny generowany przez cewkę pola równoległego.

Rozmagnesowanie, a następnie odwrócenie namagnesowania generatora o wzbudzeniu równoległym jest możliwe podczas uruchamiania maszyny, gdy strumień magnetyczny twornika odwraca namagnesowanie głównych biegunów i zmienia swoją biegunowość. cewka wzbudzenia. Dzieje się tak, gdy generator jest podłączony do sieci podczas rozruchu.

Resztkowy magnetyzm i polaryzacja generatora są przywracane przez namagnesowanie cewki wzbudzenia z zewnętrznego źródła o obniżonym napięciu.

Podczas uruchamiania silnika jego prędkość nadmiernie wzrasta. Główne usterki maszyn prądu stałego, które powodują nadmierny wzrost prędkości, obejmują:

• wzbudzenie mieszane — równoległe i szeregowe uzwojenia wzbudzenia są połączone w przeciwnych kierunkach. W takim przypadku podczas uruchamiania silnika elektrycznego wynikowy strumień magnetyczny jest mały. W takim przypadku prędkość gwałtownie wzrośnie, silnik może przełączyć się na „inny”. Włączenie uzwojeń równoległych i szeregowych musi być skoordynowane;

• wzbudzenie mieszane — szczotki są przestawiane z pozycji neutralnej na obrotową. Działa to na rozmagnesowanie silnika, strumień magnetyczny słabnie, prędkość wzrasta. Szczotki powinny być ustawione na neutralne;

• wzbudzenie szeregowe — rozruch silnika bez obciążenia jest dozwolony. Silnik straci prędkość;

• w uzwojeniu równoległym obróć obwód - prędkość obrotowa silnika wzrasta. Im więcej zwojów pola nawinie się blisko siebie, tym mniejszy będzie strumień magnetyczny w układzie wzbudzenia silnika.Zamknięte cewki należy przewinąć i wymienić.

Możliwe są również inne usterki, na przykład.

Szczotki są przesunięte względem położenia neutralnego w kierunku obrotów silnika. Maszyna jest namagnesowana, to znaczy pole magnetyczne wzrasta, prędkość obrotowa silnika maleje. Poprzeczka powinna być ustawiona w pozycji neutralnej.

Otworzyć lub zewrzeć uzwojenie twornika. Prędkość silnika drastycznie spada lub zwora w ogóle się nie obraca. Pędzle pięknie świecą. Należy pamiętać, że jeśli nastąpi przerwa w uzwojeniu, płyty kolektorów spalą się po dwóch podziałach biegunów. Wynika to z faktu, że gdy nastąpi przerwa w uzwojeniu w jednym miejscu, napięcie i prąd pod szczotką podwajają się, gdy obwód jest przerwany. Jeśli obok jest przerwa w dwóch miejscach, napięcie i prąd pod szczotką potroi się itp. Taką maszynę należy natychmiast zatrzymać do naprawy, w przeciwnym razie kolektor ulegnie uszkodzeniu.

Silnik „kołysze się”, gdy strumień magnetyczny w cewce jest osłabiony. Silnik pracuje cicho do określonej prędkości, następnie gdy prędkość wzrasta (w ramach danych paszportowych) z powodu osłabienia pola w cewce wzbudzenia, silnik zaczyna mocno „pompować”, czyli występują silne wahania prąd i prędkość. W takim przypadku możliwa jest jedna z kilku awarii:

• szczotki są przesunięte z położenia neutralnego do kierunku obrotów. To, jak wspomniano powyżej, zwiększa prędkość obrotową twornika.Na osłabiony strumień cewki wzbudzenia wpływa reakcja twornika, w tym przypadku następuje wzrost, a następnie osłabienie strumienia magnetycznego, a zatem częstotliwość obrotu twornika zmienia się w trybie „wahania”;

• przy mieszanym wzbudzeniu uzwojenie szeregowe jest włączane przeciwrównolegle, w wyniku czego strumień magnetyczny maszyny zostanie osłabiony, prędkość obrotowa będzie wysoka, a zwora przejdzie w tryb „wahania”.

Dla maszyny o mocy 5000 kW zmieniono odstępy słupków głównych od kształtu fabrycznego z 7 na 4,5 mm. Maksymalna stosowana prędkość to 75% nominalnej, następnie po kilku latach częstotliwość wirowania wzrasta do 90-95% w stosunku do nominalnej, w wyniku czego twornik zaczyna mocno „bujać” prądowo i częstotliwość rotacji.

Możliwe jest przywrócenie normalnej pozycji dużej maszyny tylko poprzez przywrócenie szczeliny powietrznej pod głównymi słupkami, zgodnie z kształtem, od 4,5 mm do 7 mm. Żadna maszyna, zwłaszcza duża, nie powinna „kołysać się”.