Дефекты электромагнитной системы электрических машин
Дефекты электрических машин переменного тока, не считая дефектов их механических узлов, можно разделить на следующие основные группы:
- Дефекты обмоток и активного сердечника ротора асинхронного двигателя (обрывы в беличьей клетке и короткие замыкания в обмотках и активном железе);
- Дефекты обмоток ротора синхронной машины (обрывы и короткие замыкания);
- Дефекты обмоток и активного сердечника статора (обрывы и короткие замыкания);
- Искажение формы зазора между ротором и статором (статический, динамический эксцентриситет зазоров, магнитное насыщение активного сердечника в ближайшей к зазору зоне);
- Дефекты в щеточно-контактных узлах;
- Несимметрия и искажение формы питающего напряжения (тока).
Дефекты машин постоянного тока можно разделить на следующие группы:
- Дефекты обмоток и сердечника якоря;
- Дефекты полюсов и обмоток возбуждения, в том числе дополнительных (компенсационных);
- Искажение формы зазора между якорем и полюсами;
- Дефекты в щеточно-коллекторном узле;
- Искажение напряжения питания.
Дефекты ротора асинхронного двигателя приводят к появлению пульсирующих моментов с двойной частотой скольжения, действующих на ротор и статор и приводящих к модуляции пой частотой основных составляющих вибрации машины и потребляемого двигателем тока.
Дефекты обмоток ротора синхронной машины приводят к появлению несиметрии и
искажению формы магнитного поля возбуждения. При этом растет вибрация машины их гармониках частоты вращения, возникает модуляция зубцовых составляющих вибрация машины частотой вращения ротора, появляются переменные составляющие в токе возбуждения.
Дефекты силовых обмоток и активного железа статора приводит к появлению несимметрии токов по фазам и появлению пульсирующих с двойной частотой напряжения питания моментов. Эти моменты приводят к росту тангенциальной вибрации машины на этой частоте и модуляции ее зубцовой вибрации.
Искажаемые формы зазора в машинах переменного тока приводит к модуляции зубцовой вибрации, либо частотой вращения ротора при динамическом эксцентриситете зазора в асинхронном двигателе, либо двойной частотой сети при статическом эксцентриситете зазора. При насыщении активного железа ротора (статора) появляются новые составляющие в спектрах вибрации и потребляемого машиной тока.
Дефекты н щеточно-контактных узлах машин переменноготока приводят к росту пульсирующих моментов с чистотой вращении ротора и се гармониками. Кроме этого, ток ротора асинхронных двигателей о фазным ротором модулируется частотой вращения ротора,а в токе возбуждении синхронной машины растут переменные составляющие с частотой вращения ротора и се гармониками.
Несимметрия питающего напряжения, как и дефекты обмоток ротора, приводит к появлению пульсирующих моментов с двойной частотой напряжения питания, а нелинейные искажения приводят к появлению пульсирующих моментов с частотами fi=2mkf1. Пульсирующие моменты создают на указанных частотах тангенциальную вибрацию машины.
Дефекты полюсов и обмоток возбуждения машины постоянного тока приводят к росту зубцовой гармоники ее вибрации и появлению зубцовых гармоник в токе якоря. Дефекты обмоток якоря модулируют зубцовые составляющие как вибрации машины, так и тока якоря.
Искажения формы зазора между якорем и полюсами также приводит к росту зубцовой вибрации машины, но, кроме этого, ухудшает условия коммутации тока в коллекторе и, тем самым, к росту вибрации на коллекторной частоте и росту коллекторных гармоник в спектре тока якоря.
Дефекты в щеточно-коллекторном узле приводят к росту коллекторных составляющих в спектре вибрации и тока якоря с одновременной модуляцией их частотами, кратными частоте вращения якоря и щеточной частоте. Кроме того при дефектах коллектора могут появиться щеточные гармоники как в спектре тангенциальной вибрации машины, гак и в спектре тока якоря.
Искажение напряжения питания машины постоянного тока, чаще всего появляющееся при питании машины от выпрямленного напряжения, приводит как к появлению переменных составляющих тока, обычно на гармониках частоты питающей сети переменного тока, так и к появлению пульсирующих с этими частотами моментов на машине. Пульсирующие моменты, в свою очередь, создают тангенциальную вибрацию на своих частотах.