Jak określić lokalizację zwarcia w uzwojeniach maszyn elektrycznych prądu przemiennego

W uzwojeniach maszyn elektrycznych prądu przemiennego możliwe są następujące zwarcia: między zwojami jednej cewki, między cewkami lub grupami cewek tej samej fazy, między cewkami różnych faz.

Głównym znakiem, dzięki któremu można znaleźć zwarcie w uzwojeniach silnika prądu przemiennego, jest ogrzewanie zwarciowe. Aby to zrobić, musisz wyczuć uzwojenie silnika elektrycznego po wyłączeniu. Dotykanie cewki powinno być wykonywane tylko przy wyłączonej cewce!

Aby wykryć usterkę wirnika fazowego silnika indukcyjnego, wirnik jest hamowany, a stojan jest podłączony do sieci. W przypadku zwarcia znacznej części uzwojenia wirnika lub gdy silnik ma dużą moc, hamowanie przy napięciu znamionowym staje się niemożliwe, gdyż powoduje to duży prąd w stojanie i zadziałanie zabezpieczenia silnika. W takich przypadkach zaleca się wykonanie testu przy obniżonym napięciu.

Rysunek 1.Wyjaśnienie oznak zwarcia w uzwojeniach połączonych w gwiazdę a) i trójkąt (b)

W niektórych przypadkach zwartą część uzwojenia silnika można od razu rozpoznać po wyglądzie — zwęglonej izolacji.

Należy pamiętać, że przy obecności gałęzi równoległych w uzwojeniu, zwarcie w jednej z faz fazy (przy znacznej liczbie zamkniętych zwojów) może spowodować nagrzewanie się drugiej gałęzi, która nie ma zwarcie, ponieważ ten ostatni okazuje się być zamknięty ze zwojów wadliwej gałęzi uzwojenia.

Fazę, w której występuje zwarcie, można znaleźć na podstawie asymetrii prądu pobieranego przez sieć. Podczas łączenia uzwojenia silnika elektrycznego z gwiazdą (ryc. 1, a) w fazie zwarcia prąd (A3) będzie większy niż w pozostałych dwóch fazach. Podczas łączenia uzwojenia silnika elektrycznego z trójkątem (ryc. 1, b) w dwóch fazach sieci, do której podłączona jest uszkodzona faza, prądy (A1 i A3) będą wyższe niż w trzeciej fazie (A2) .

Próbę określenia wadliwej fazy zaleca się przeprowadzić przy obniżonym napięciu (1/3 — 1/4 wartości nominalnej), w przypadku silnika asynchronicznego z uzwojonym wirnikiem uzwojenie tego ostatniego może być otwarte , aw przypadku silnika asynchronicznego z wirnikiem klatkowym lub w przypadku silnika synchronicznego wirnik może się obracać lub być zablokowany. Podczas przeprowadzania eksperymentu z silnikiem synchronicznym w spoczynku, jego uzwojenie wzbudzenia powinno być zwarte lub przez rezystancję wyładowania.

W eksperymencie ze stacjonarną maszyną synchroniczną prądy w jej fazach będą się różnić, nawet jeśli maszyna jest sprawna, co tłumaczy się asymetrią magnetyczną jej wirnika. Podczas obracania wirnika prądy te będą się zmieniać, ale przy dobrym uzwojeniu granice ich zmian będą takie same.

Fazę zwartą można również określić wartością jej rezystancji na prąd stały, mierzoną mostkiem lub metodą amperomierzowo-woltomierzową, faza zwarta będzie miała mniejszą rezystancję. Jeżeli nie ma możliwości rozdzielenia faz, mierzone są rezystancje trzech faz.

W przypadku połączenia faz silnika elektrycznego z gwiazdą (rys. 1, a) największa będzie rezystancja między przewodami mierzona na końcach faz bez zwarć, pozostałe dwie rezystancje będą równe do siebie i będą mniejsze niż pierwsze. W przypadku połączenia faz silnika elektrycznego z trójkątem (rys. 1, b) najmniejsza rezystancja będzie na końcach fazy, w której występuje zwarcie, pozostałe dwa pomiary dadzą duże wartości rezystancji i oba będą być takim samym.

Grupy cewek lub cewki, które mają zwarcie, można znaleźć, gdy cała cewka jest zasilana prądem przemiennym lub tylko uszkodzona faza przez nagrzewanie lub wartość spadku napięcia na ich końcach. Zwarte cewki lub uzwojenia będą bardzo gorące i będą miały mniejszy spadek napięcia (przy pomiarze napięcia wygodnie jest używać ostrych sond, które przebijają izolację przewodów łączących). W tym przypadku, jak powyżej, uszkodzone cewki można znaleźć na podstawie wartości rezystancji DC.

Zwarcia w uzwojeniu generatora można rozpoznać po wartości indukowanej SEM w fazach uzwojenia, w jego grupach uzwojeń lub w cewkach. Aby to zrobić, uruchamia się generator, lekko go pobudza i mierzy napięcia fazowe; jeśli uzwojenia są połączone w trójkąt, fazy muszą być odłączone. Zamknięta faza będzie miała niższe napięcie. Aby znaleźć grupę cewek lub cewkę, która jest zwarta, zmierz napięcie na ich końcach. W przypadku maszyny wysokonapięciowej eksperyment można przeprowadzić z napięciem szczątkowym.

W przypadkach, gdy konieczne jest ustalenie, czy występuje defekt w uzwojeniu stojana lub wirnika, należy postępować w następujący sposób.

Uzwojenie stojana jest włączane przy obniżonym napięciu (1/3 — 1/4 wartości znamionowej) przy otwartym wirniku, a napięcie na pierścieniach wirnika jest mierzone przez powolne obracanie wirnika. Jeśli napięcia pierścieni wirnika (parami) nie są sobie równe i zmieniają się w zależności od położenia wirnika względem stojana, oznacza to zwarcie w uzwojeniu stojana.

W przypadku zwarcia w uzwojeniu wirnika (przy awarii stojana) napięcie między pierścieniami wirnika będzie nierównomierne i nie będzie się zmieniać w zależności od położenia wirnika.

Eksperyment można przeprowadzić zasilając wirnik i mierząc napięcie zacisku stojana, w takim przypadku uzyskamy odwrotny obraz. Napięcie dostarczane do wirnika powinno wynosić 1/3 — 1/4 napięcia znamionowego pierścieni wirnika, tj. napięcia pierścieni przy nieruchomym wirniku i włączonym stojanie przy napięciu znamionowym.

Po ustaleniu, które z uzwojeń (wirnik lub stojan) ma połączenie zwojowe, wadliwa faza, grupa uzwojeń lub uzwojenie są określane metodami omówionymi powyżej.

W trudnych przypadkach (gdy duża liczba uzwojeń jest zamknięta) lub gdy z jakiegoś powodu nie można wykryć zwarcia, uciekają się do metody dzielenia uzwojenia na części. Aby to zrobić, cewka jest najpierw dzielona na pół, a połączenie między tymi częściami jest sprawdzane za pomocą megaomomierza. Jedna z tych części jest następnie ponownie dzielona na dwie części i każda jest sprawdzana pod kątem połączenia z pierwszą połową i tak dalej, aż do znalezienia cewek, które mają połączenie.

Dla większej przejrzystości rys. 2 przedstawia schematycznie ten sposób wykrywania usterki w fazie mającej osiem grup uzwojeń, gdy istnieje połączenie między cewkami 2 i 6 grup uzwojeń. Podział cewki na części jest pokazany w kolejności sekwencyjnej.

Metoda sekwencyjnego podziału na równe części pozwala uporać się z mniejszą ilością przewodów niż przy dzieleniu całej cewki na grupy cewek.

Ryż. 2 Znalezienie zwarcia między cewkami jednej fazy

Jeśli wystąpi zwarcie między dwiema fazami, wówczas złącze znajduje się podobnie jak poprzednie, dzieląc uzwojenia na fazy.Uzwojenia jednej z faz mających połączenie są podzielone na dwie części i za pomocą megaomomierza sprawdzają obecność połączeń każdej takiej połówki z drugą fazą. Następnie część, która jest połączona z drugą fazą, jest ponownie dzielona na dwie części i każda z nich jest ponownie sprawdzana i tak dalej.

Metodę szeregowej separacji części stosuje się przy znajdowaniu zwarć w uzwojeniach z równoległymi gałęziami.W takim przypadku konieczne jest podzielenie wadliwych faz na równoległe gałęzie i najpierw określenie, które gałęzie mają połączenie, a dopiero potem zastosowanie do nich tej metody.

Ponieważ zwarcia między fazami lub grupami uzwojeń częściej występują w przednich częściach uzwojeń lub przewodach łączących, czasami możliwe jest natychmiastowe znalezienie punktu połączenia, podnosząc i przesuwając przednie części, jednocześnie sprawdzając megaomomierzem.