Диагностирование обмоток электрических машин и аппаратов

Обмотки являются наиболее важной и сложной по ус­ловиям работы частью электрических машин и аппаратов. Ста­тистические данные показывают, что до 80% всех отказов вра­щающихся электрических машин и трансформаторов и до 20% отказов электрических аппаратов составляют отказы, происхо­дящие из-за различных неисправностей электрических обмоток и их выводов. При этом большинство отказов обмоток связано с повреждениями изоляции и прежде всего в результате пробоя изоляции между витками или на корпус.

В процессе эксплуатации на обмотки и особенно на их изо­ляцию действуют электромагнитные силы, вибрация, темпера­тура, окружающая среда и другие факторы. Совместное воз­действие перечисленных факторов приводит к необратимым процессам изменения структуры и химического состава изоля­ции, т.е. к изнашиванию и старению изоляции. Кроме того, в изоляции могут быть дефекты, возникающие как в процессе из­готовления материалов, из которых состоит изоляционная кон­струкция обмотки (например, отверстия или посторонние вклю­чения в слое изоляционного покрытия обмоточных проводов), так и при изготовлении самой изоляционной конструкции. Осо­бенно часто при укладке обмоток повреждается витковая изо­ляция, что значительно сокращает срок их службы.

Действующие на обмотки электрических машин электро­динамические и механические усилия при пусках и реверсах достигают больших значений. Например, пусковые токи -короткозамкнутых асинхронных электродвигателей превышают но­минальные в 5...7 раз, и на обмотки действуют значительные электродинамические силы, значения которых пропорциональ­ны квадрату токов. Под действием этих усилий в изоляции об­моток возникают трещины, а также механические поврежде­ния.

Особенно опасна для обмоток СЭО вибрация, возникающая при работе судовых механизмов, вращении гребного винта, при изнашивании подшипников, обрыве короткозамкнутых обмоток роторов электродвигателей и по другим причинам. Вызываемые вибрацией силы приводят к потере механической и электриче­ской прочности изоляции обмоточных проводов и компаунда, ко­торым пропитывают обмотку. Вибрация может сократить срок службы изоляции в несколько раз.

Изнашиванию витковой изоляции обмоток может способст­вовать трение между витками или витков о корпусную изоля­цию, возникающее из-за разных коэффициентов теплового расширения меди обмоток и активной стали сердечников. Та­кое трение обычно происходит при нагревании СЭО во время пуска и работы, а также при охлаждении после его выключе­ния.

На техническое состояние обмоток влияют также тепловое и электрическое старение изоляции, ее теплостойкость и нагревостойкость. Теплостойкость характеризует способность изо­ляционных материалов сохранять свои свойства при кратко­временных нагревах, а нагревостойкость -в течение длитель­ного периода, если температура не превышает допустимых зна­чений, установленных для данного класса изоляции. Нагрево­стойкость в основном определяется скоростью старения изоля­ции.

В процессе эксплуатации при диагностировании и прогнози­ровании ТС обмоток важным показателем является срок служ­бы их изоляции, и прежде всего зависимость срока службы изоляции от температуры. Экспериментально установлено „пра­вило восьми градусов", согласно которому повышение температуры на каждые восемь градусов приводит к сокращению срока службы (годы) изоляции примерно вдвое:

(4.26)

где v-температура нагрева изоляции; Т_о- срок службы изо­ляции при v = 0; v-повышение температуры, при которой срок службы сокращается в 2 раза.

Для изоляционных материалов класса A v=8 °С, для ма­териалов класса В v=10 °С, а для класса С v=12 °С.

В логарифмической форме уравнение (4.26) будет иметь вид

где .

Из приведенного уравнения видно, что логарифм срока службы изоляции имеет линейную зависимость от температу­ры. Такая зависимость позволяет в первом приближении оце­нить срок службы изоляции обмоток в результате воздействия температуры. Более точно срок службы изоляции может быть определен с учетом воздействия температуры при использова­нии общих законов кинетики происходящих химических реак­ций.

Электрическому старению под действием электрических по­лей подвержена изоляция обмоток электрических машин при напряжении 6 кВ и выше. Вместе с тем для обмотки, изоляция которой имеет определенную степень старения, представляют опасность коммутационные перенапряжения, которые могут превышать амплитудное значение питающего напряжения в 7 раз.

Большое влияние на ускорение процесса старения изоляции обмоток и снижение напряжения пробоя в местах дефектов оказывает увлажнение, что создает условия для возникновения дуговых разрядов при сравнительно низких значениях перена­пряжений. Проникновение влаги вызывает гидролитическое разрушение изоляционных материалов, а периодическое удале­ние влаги сушкой обмоток во время работы СЭО способствует развитию пор в изоляции обмоток.

У вращающихся обмоток электрических ма­шин кроме дефектов изоляции относительно часто наблюда­ются нарушения контактов: у коллекторных машин в местах пайки выводов обмоток к коллектору, у асинхронных электро­двигателей с фазным ротором в местах присоединения выво­дов обмотки ротора к контактным кольцам.

В короткозамкнутых обмотках роторов асинхронных элек­тродвигателей наиболее часто возникают обрывы и ослабления сечения стержней обмотки. Причины этого обусловливаются в основном процессом производства: из-за резких переходов от сравнительно тонких стержней к массивным кольцам и неболь­шой массы алюминиевого сплава по сравнению с массой па­кета ротора сплав быстро охлаждается, и в стержнях могут появиться ослабления и несплавления. Обрывы стержней при­водят к возникновению вибрации электродвигателей и их от­казу.

Отказы обмоток катушек электрических ап­паратов наиболее часто возникают из-за обрывов и межвитковых замыканий. Обрывы проводов обычно происходят в мес­тах с низким качеством пайки при механических воздействиях на провода и при их вибрации. Межвитковые замыкания возни­кают при повреждении изоляции проводов и прохождении тока, значение которого превышает номинальное. Увеличение тока в обмотке наиболее часто происходит при заклинивании в проме­жуточных положениях или при неплотном прилегании рабочих поверхностей магнитопроводов аппаратов. Изоляция обмоток повреждается также при перенапряжениях во время включе­ния и выключения питания обмотки. Пробой изоляции обмоток аппаратов на корпус наблюдается только в бескаркасных кон­струкциях обмоток.

По экспериментальным данным, интенсивность отказов об­моток электрических аппаратов можно считать линейной функ­цией от напряжения питания: при большом номинальном напряжении обмотка должна быть из провода меньшего диамет­ра с большим числом витков, что увеличивает вероятность межвиткового замыкания. Количество отказов обмоток возрастает с увеличением числа циклов включения-отключения аппара­та и времени работы обмотки.

Из этого следует, что в процессе эксплуатации необходимо периодически оценивать техническое состояние обмоток элек­трических машин и аппаратов и при необходимости осущест­влять поиск дефектов в обмотках.

При диагностировании обмоток проверяют состояние изоля­ции, нет ли обрывов, витковых замыканий, замыканий на кор­пус, состояние соединений в обмотках. Иногда возникает необ­ходимость в определении правильности соединения обмоток.

При диагностировании обмоток наряду с использованием ре­зультатов измерения параметров приборами большое значение имеет внешний осмотр всех доступных визуальному контролю частей обмоток. Так, при осмотре соединений и электроизоля­ционных покрытий обмоток проверяют, чтобы не было трещин, изломов, следов обгорания, потеков масла и компаунда, изме­нение цвета.

Основная количественная оценка состояния изоляции судо­вых электрических машин -это ее сопротивление постоянному току, измеряемое с помощью мегаомметра при соответствую­щем рабочем напряжении (см.п.4.9, 4.10). Для судовых электрических машин мощностью до 100 кВт и напряжением до 500 В сопротивление изоляции в период эксплуатации должно быть не менее 0,7 МОм (табл.1.2). Предельно допустимое зна­чение сопротивления изоляции машин большой мощности и ра­ботающих при больших напряжениях определяется соотноше­нием

, (4.27)

где R-сопротивление изоляции, МОм; U- номинальное на­пряжение, В; Р- номинальная мощность, кB А (или кВт для машин постоянного тока).

Для рабочей температуры обмотки предельно допустимое значение R, определяемое формулой (4.27), принимается рав­ным 0,5 МОм.

Сопротивление изоляции сильно зависит от температуры: уменьшается при нагреве и повышается при охлаждении. В до­кументации должны указываться два предельно допустимых значения: для обмотки в рабочем режиме (горячей) и для хо­лодной обмотки. При отсутствии таких данных значение R, оп­ределяемое по формуле (4.27), должно пересчитываться на фак­тическую температуру обмотки в момент измерения. Для этого полученное значение R удваивается на каждые 20° (полные или неполные) разности между рабочей температурой и фак­тической температурой при измерении.

Пример. При рабочей температуре обмотки 80°С предельно допустимое значение сопротивления изоляции составляет 0,5 МОм. Измерение R произ­водится при температуре 20 °С. Разность между рабочей температурой и температурой при измерении составляет 60 °С. Предельное значение R при температуре 20°С величиной 4 МОм получается путем трехкратного последо­вательного удвоения значения 0,5 МОм па каждые 20°С (в общем случае и на неполные) этой разности

,

Перед измерением сопротивления изоляции электрические кабели, подходящие к электрической машине, и защитные кон­денсаторы должны быть отсоединены. Для снятия возможных остаточных зарядов в изоляции, которые могут повлиять на по­казания мегаомметра, проверяемую обмотку кратковременно заземляют; такое заземление производится при повторном из­мерении и после завершения измерений.

При измерении сопротивления изоляции обмоток мегаомметр подключается по схеме, аналогичной представленной на рис.4.28. Измерение сопротивления изоляции обмоток электри­ческих машин и трансформаторов производится относительно корпуса и между самими обмотками (рис.4.34). Если сопротивление изоляции обмотки одной из фаз меньше сопротивле­ния изоляции других фаз в 1,5...2 и более раз, в изоляции с низким сопротивлением может быть дефект. Сопротивление изоляции обмотки роторов синхрон­ных генераторов измеряется между контактными кольцами и валом ро­тора. В электродвигателях с фазным ротором обмотку ротора со­единяют по схеме звезда, поэтому сопротивление изоляции обмотки из­меряется только относительно вала. По результатам измерения со­противления изоляции можно опре­делять состояние сильно повреж­денной, увлажненной или загряз­ненной изоляции. Если изоляция сухая, измерением сопротивления выявить дефекты практически не­возможно. Вероятность выявления дефектов изоляции в этом случае повышается с увеличением напря­жения, при котором производятся измерения.

Рис. 4.34. Схема подключения мегаомметра при измерении сопротивления изоляции: между фазными обмотками (сплошная линия), между обмоткой и корпусом (пунктирная линия) PR-мегаомметр

Для диагностирования корпусной и межфазнои изоляции обмоток электрических машин применяют метод, основанный на измерении зависимостей токов утечки от приложенного на­пряжения. Токи утечки измеряют с помощью приборов, позво­ляющих плавно регулировать напряжение постоянного тока в пределах от 200 до 2500В, например, приборами типа ВС-23, ИВН-1 и Б1-3. Токи утечки изоляции обмоток электрических машин с номинальным напряжением до 660В обычно состав­ляют микроамперы; при отсутствии специальных приборов они могут быть измерены с помощью относительно простой схемы (рис. 4.35).

Схема состоит из автотрансформатора 77 для регулирова­ния напряжения при диагностировании, повышающего транс­форматора Т2, двухполупериодного выпрямительного моста UZ, сопротивления R защиты схемы от коротких замыканий при пробое испытуемой изоляции, конденсатора С для сниже ния пульсаций напряжения, вольтметров PU1 для контроля на­пряжения на первичной обмотке трансформатора Т2 и PU2 для контроля приложенного к изоляции напряжения, а также мик­роамперметра РА, зашунтированного кнопкой SB. Микроам­перметр расшунтируется только во время отсчета при измере­ниях токов утечки.

Рис. 4.35. Схема для измерения токов утечки

Значительное увеличение токов утечки может происходить из-за дефектов в изоляции обмоток или увлажнения и загряз­нения изоляции. При диагностировании необходимо выявить причины увеличения токов утечки, и при увлажнении изоляцию обмоток следует просушить, а при загрязнении- очистить.

Состояние пазовой и межфазной изоляции в трехфазных электрических машинах с шестью выводами оп­ределяется следующим образом. Сначала измеряется ток утеч­ки I_y1 изоляции одной фазы обмотки при заземленных двух других фазах обмотки (рис.4.35). Ток утечки I_y1 складывается из тока утечки изоляции фазы на заземленный корпус I_y1K и тока утечки I_yмф через изоляцию между измеряемой обмоткой и обмотками двух других заземленных фаз:

Токи утечки изоляции I_у2 и I_Уз обмоток двух других фаз из­меряются аналогично. Если абсолютное значение токов I_У1, Iу2,Iуз, небольшое и разница между ними незначительна, т.е. ,то состояние изоляции обмоток электрической ма­шины относительно корпуса и между фазами может считаться удовлетворительным. Если токи утечки изоляции обмоток раз­ных фаз достаточно большие, но примерно одинаковы между собой, то изоляция обмоток увлажнена или сильно загрязнена. Примерное равенство токов утечки обмоток фаз электрической машины свидетельствует об отсутствии в изоляции обмоток местных дефектов.

Отличие в значениях токов утечки разных фаз в 1,5...2 и более раз указывает на наличие местных дефектов в изоляции фазы с наибольшим значением тока утечки. Чтобы определить изоляцию с дефектом (относительно корпуса или межфазовую), сначала измеряют ток утечки изоляции обмотки фазы с дефек­том относительно корпуса при незаземленных обмотках других фаз, а затем ток утечки при приложении напряжения между фазой с дефектной изоляцией и соединенными между собой, но незаземленными обмотками других фаз. Большие значения то­ков утечки в первом измерении свидетельствуют о местных де­фектах в изоляции обмотки фазы относительно корпуса, а во втором измерении- между фазами, т.е. если ток утечки I_y1K значительно превышает ток утечки I_yмф, то повреждена изоля­ция фазы обмотки относительно корпуса, а при I_y1K< I_yмф-о повреждении межфазной изоляции обмотки.

В качестве примера на рис.4.36 показаны кривые токов утечки увлаж­ненной пазовой изоляции обмоток асинхронного электродвигателя. Сум­марный ток утечки изоляции обмоток всех фаз резко увеличивается увлаж­ненной пазовой изоляции обмоток асинхронного электродвигателя при по­вышении напряжения (кривая 1). То­ки утечки изоляции обмоток первой (кривая 4) и третьей фазы (кривая 3) при повышении напряжения уве­личиваются незначительно, а токи утечки изоляции обмотки второй фа­зы (кривая 2) резко возрастают при повышении напряжения. При сравне­нии этих кривых можно обнаружить, что во второй фазе имеется дефект, в результате чего возникает основной ток утечки.

Следовательно, асимметрия токов утечки фаз обмотки является одним из важных критериев оценки техни­ческого состояния изоляции обмоток многофазных электрических машин. Важное значение при диагностирова­нии имеет и приращение токов утечки при увеличении напряжения. В зависимости от состояния изо­ляции, наличия и вида дефекта увеличение токов утечки при повышении напряжения может происходить пропорционально повышению напряжения во всем диапазоне изменения напря­жения. Токи утечки до определенного значения напряжения могут также увеличиваться пропорционально повышению на­пряжения, а затем резко возрастать при дальнейшем повыше­нии напряжения.

При оценке технического состояния обмоток электрических машин учитывают стабильность токов утечки при увеличении напряжения, т.е. отсутствие скачков и резких колебаний то­ков утечки при увеличении напряжения. Скачки и колебания токов утечки свидетельствуют о кратковременном возникнове­нии в изоляции пробоев или проводящих разрушающих мости­ков, т.е. о наличии в изоляции дефектов.

Таким образом, техническое состояние изоляции обмоток электрических машин относительно корпуса и между фазами целесообразно определять с учетом следующих характеристик токов утечки: абсолютного значения, асимметрии в фазах, при­ращения при увеличении напряжения, стабильности при повышении напряжения (отсутствие колебаний и скач­ков).

Рис. 4.36. Зависимость токов утечки от напряжения для изоляции обмотки статора электродвигателя типа АО мощностью 2,8 кВт

1,2,3,4-изоляция обмоток всех фаз, второй, третьей, первой фаз соответственно.

В частности, экспериментальные исследования показали, что при диагностировании короткозамкнутых асинхронных электродвигателей абсолютное значение токов утечки следует измерять при напряжении 1800В, за стабильностью токов утечки следует наблюдать при повышении напряжения в диа­пазоне 600...1800В, а приращение токов утечки определять при повышении напряжения от 1200 до 1800 В [22].

Дефекты обмоток типа обрыва, виткового замыкания и ухуд­шения качества соединений обычно выявляют следующими методами; контроля тока, измерения сопротивления обмоток, падения напряжения и подачи импульсных напряжений на об­мотку.

Метод контроля токов обмоток основан на том, что при изменении сопротивления обмоток в результате появления дефектов, влияющих на их электрическое сопротивление, изме­няется протекающий по ним ток. Контролируя ток в обмотках машины можно обнаружить обрывы и достаточно обширные витковые замыкания. При замыкании небольшого числа вит­ков обмотки метод не дает надежных результатов.

При диагностировании статорных обмоток трехфазных ма­шин методом контроля токов производится сравнительная оценка значений токов в линейных проводах сети, к которым подключены обмотки. Рекомендуется использовать пониженное напряжение питания- не более 0,3 от номинального. Ротор короткозамкнутого асинхронного двигателя или синхронного генератора при этом может быть заторможен или вращаться.

Фазную обмотку с дефектами находят исходя из того, что при соединении обмоток статора звездой ток будет наибольшим в той линии сети, куда присоединена фазная обмотка с дефек­тами. Следует учитывать, что ротор неподвижного асинхронно­го генератора обладает магнитной несимметрией, и величины токов в фазах статорной обмотки из-за этого неодинаковы и при отсутствии дефектов. В этом случае при вращении ротора токи статорной обмотки будут изменяться, но пределы этого изменения при отсутствии дефектов обмоток одинаковы, а при их наличии- различны.

Методом контроля тока статора можно проверить и короткозамкнутую обмотку ротора асинхронного двигателя. Двига­тель включается на пониженное (0,2...0,3 от номинального) трехфазное напряжение и при медленном вращении ротора контролируется изменение тока в фазах статора. Колебания значений тока в фазах статора будут свидетельствовать о на­личии разрывов стержней короткозамкнутой обмотки или ухуд­шении состояния ее паяных соединений.

Метод измерения сопротивления обмоток электрических машин постоянному току позволяет выявлять об­рывы в обмотках, дефекты в соединениях и межвитковые замы-кания на основе сравнения измеренного значения сопротивле­ния обмотки с соответствующим значением сопротивления, ука­занным в формуляре машины, или заведомо бездефектной об­мотки. На практике сопротивление обмоток постоянному току измеряют омметром, с помощью вольтметра и амперметра, из­мерительными мостами.

Измерение сопротивления омметром наименее точно, поэто­му применяется обычно в качестве предварительной оценки значения сопротивления в диапазоне от 1 до 100 кОм.

Метод вольтметра-амперметра основан на измерении тока, проходящего через обмотку, подключенную к источнику посто­янного тока (например, аккумуляторной батареи), и измерении, потери напряжения в ней. Применяются два варианта схемы включения вольтметра, а амперметр всегда включается после­довательно с обмоткой и аккумуляторной батареей.

Если сопротивление обмотки небольшое, то вольтметр при­соединяется согласно первому варианту на зажимы обмотки. В этом случае увеличение тока, измеряемого амперметром, вызванное включением вольтметра, незначительно, так как вольтметр имеет большое сопротивление. Сопротивление обмотки для этого случая определяется по формуле

где U- напряжение, которое показывает вольтметр, В; I-ток, измеряемый амперметром, A; R_B- внутреннее сопротив­ление вольтметра, Ом.

При измерении больших сопротивлений применяется второй вариант, при котором вольтметр присоединяется к зажимам источника питания. Сопротивление обмотки рассчитывается по формуле

где R_a — сопротивление амперметра, Ом.

Для исключения нагрева обмотки во время измерений ток в обмотке устанавливают не более 15-20% номинального, время включения источника питания должно быть не более 1 мин. Метод вольтметр -амперметра обеспечивает относительно высокую точность измерения сопротивлений (0,3...0,5%), если в измерительных схемах используются вольтметры и ампермет­ры класса 0,5 или 0,2.

Следует отметить, что при измерениях источник питания нужно отключать только после отключения вольтметра, чтобы предохранить вольтметр от повреждения импульсами тока са­моиндукции.

Метод одинарного измерительного моста (двухзажимная схема включения) чаще всего применяется при измерении сопротивлении от 1 до 1000 кОм. При измерении меньших со­противлений точность измерения снижается. Например, мост РЗЗЗ, широко применяемый на практике для измерения сопро­тивлений в пределах 1...99 990 Ом, обеспечивает класс точно­сти 0,5, а при измерении меньших или больших сопротивлений его точность резко уменьшается.

Для измерения сопротивлений менее 1 Ом применяются двойные измерительные мосты (четырехзажимная схема вклю­чения), обеспечивающие высокую точность измерений. На ре­зультаты измерений при этом не влияет сопротивление прово­дов, соединяющих мост с обмоткой, и сопротивление переход­ных контактов.

В технической документации на отечественные электриче­ские машины указываются значения сопротивления, приведен­ные к температуре обмотки +15°С, а на некоторые машины зарубежного производства-для температуры +20°С. Чтобы эти значения можно было сравнивать с измеренными значени­ями сопротивления обмотки при данной температуре, необхо­димо привести измеренные значения к температуре, указанной в документации по формуле

где Ro- сопротивление при температуре, к которой нужно при­вести сопротивление обмотки, Ом; Ri-сопротивление обмот­ки измеренное, Ом; - средняя температура обмотки при из­мерении,°С (К); - температура, к которой необходимо при­вести сопротивление,°С, (К); -температурный коэффициент сопротивления материала проводов обмотки, град^-1(0,004 для меди и 0,00385 для алюминия).

Статорная обмотка трехфазных электрических машин со­стоит из трех одинаковых обмоток, соединенных звездой или треугольником. Если все шесть концов этих обмоток выведены на доску клеммных зажимов, то измерение сопротивления каж­дой фазной обмотки производится обычным образом, и в ряде случаев для обнаружения дефектов в одной из обмоток доста­точно сравнить между собой результаты измерения сопротив­ления каждой из них.

Если соединение фазных обмоток звездой или треугольни­ком выполнено внутри, и на доску клеммных зажимов выведе­ны только три конца, то сопротивление каждой фазной обмот­ки рассчитывается по результатам измерений сопротивлений между каждой парой выводов (рис.4.37). Сопротивления фаз­ных обмоток рассчитываются по формулам:

при соединении обмоток звездой (рис. 4.37, а)

при соединении обмоток треугольником (рис. 4.37,6)

Отличие фактического значения сопротивления отдельных обмоток более чем на 2% от указанного в формуляре считает­ся признаком дефекта в обмотке. Повышенное сопротивление свидетельствует об ухудшении состояния паяных соединений, например, в лобовых частях статора или в местах присоедине­ния выводов к обмоткам, а пониженное сопротивление указы­вает на витковые замыкания.

Дефектную обмотку статора можно определить по резуль­татам измерений сопротивлений без выполнения вычислений по приведенным выше формулам. Если обмотки статора соеди­нены звездой, то наибольшее из измеренных сопротивлений бу­дет на выводах, к которым присоединены фазные обмотки без витковых замыканий, а сопротивления между двумя другими выводами будут равны между собой и меньше первого. При соединении обмоток статора треугольником наименьшее из из­меренных сопротивлений будет на выводах фазной обмотки, имеющей витковые замыкания.

Метод падения напряжения применяется при диагностировании одинаковых обмоток (катушек) путем срав­нения падения напряжений в обмотках при одинаковом токе в них. Для этого используется измерительная схема с ампермет­ром, вольтметром, источником питания и реостатом для регу­лировки тока в цепи. Такой метод применяется, например, для диагностирования обмотки и паек коллекторных пластин якоря машины постоянного тока. Падение напряжения измеряется по всему коллектору для каждой пары пластин милливольтметром на напряжение 10...50 MB, а ток- амперметром на 10…20 А.

Для подключения источника пи­тания с амперметром и реоста­том и милливольтметра могут ис­пользоваться специальные дво­енные щупы, в каждом из кото­рых один из контактных стерж­ней выполнен длинней другого и подпружинен.

Милливольтметр присоединя­ется к коротким стержням, по­этому при снятии щупа с коллекторных пластин вначале будет отключаться от пластин милливольтметр (это исключит его повреждение токами самоиндук­ции при отключении источника питания), а затем- источник питания.

Рис.4.37. Измеряемые сопротивления трехфазной обмотки с тремя выводными проводниками: а)-соединение звездой, б) соединение треугольником.

При отсутствии витковых замыканий в обмотке и удовлетво­рительном состоянии паек падение напряжения при переходе с одной лары пластин на другую остается почти неизменным (разница не должна превышать 10%) или, например, при на­личии уравнительных соединений наблюдается равномерное чередование одинаковых значений повышенного и пониженного падения напряжения. Такое чередование значений падения на­пряжения происходит через определенное число коллекторных пластин, равное шагу уравнительных соединений по коллекто­ру. При повреждении проводников обмотки и ухудшенном со­стоянии пайки падение напряжения увеличивается, а при вит­ковых замыканиях- уменьшается.

Методом падения напряжения можно выявить замыкания на корпус, обрывы и витковые замыкания обмотки якоря и по­люсов электрических машин постоянного тока, а также замыка­ния в обмотках трехфазных электрических машин переменного тока.

Методом подачи импульсных напряжений на две идентичные обмотки, одна из которых диагностируется, а другая исправная, можно проверить обмотки различного электрооборудования (электрических машин, трансформаторов, катушек, контакторов, дросселей и т. д.). Если исправная об­мотка отсутствует, то метод может быть применен для обмоток, разделенных на одинаковые части, одна из которых будет про­веряемой.

Данный метод основан на том, что полное сопротивление исправной обмотки отличается от полного сопротивления обмотки с дефектом (активное сопротивление обмотки зависит от длимы проводника в ней, а индуктивное -от числа витков и расположения в пазах). Метод позволяет обнаружить витковые смыкания и обрывы в обмотках, пазы с короткозамкнутыми витками в статорах и роторах (якорях) и реализуется с ис­пользованием специальных приборов, например, типа ЕЛ-4УА, 2Л-15, ДЭМ и др.

С помощью приборов ЕЛ-1УА и ЕЛ-15 импульсы напряже­ния высокой частоты на доли миллисекунды подаются к двум обмоткам (или двум одинаковым частям обмотки). Отражен­ные от каждой обмотки волны напряжения можно наблюдать на экране осциллографа прибора. Если проверяемая обмотка (или часть обмотки) не имеет дефектов, т.е. идентична исправной, то на экране отраженные волны напряжения совпадают. При наличии дефектов отраженные волны не совпадают, то на экране появляются две кривые.

Вид кривых на экране зависит от вида дефекта: обрыва, виткового замыкания, короткого замыкания между фазами и др. Короткозамкнутые витки и обрывы обмотки вызывают меньшую разницу в амплитуде волны напряжения и меньшее искажение формы кривой на экране, чем неправильные соеди­нения катушек. Это объясняется тем, что в последнем случае в большей степени изменяется форма магнитного потока.

Неодинаковость обмоток, обусловленная технологическими причинами при изготовлении и не влияющая на работу соот­ветствующего электрооборудования, может привести к незна­чительному раздвоению кривой напряжения на экране. Эта не­одинаковость обмоток компенсируется специальным регулято­ром прибора. Регуляторы амплитуды импульса и развертки прибора позволяют получить форму и размеры кривых на эк­ране, наиболее удобные для наблюдения.

Приборы ЕЛ-1УА и ЕЛ-15 имеют приспособление с двумя электромагнитными скобами: генераторной и приемной для на­хождения паза с короткозамкнутыми витками в разобранной электрической машине. Эти скобы подключаются к прибору и переставляются с паза на паз якоря. При отсутствии в пазу короткозамкнутых витков на экране из-за слабой индуктивной связи наблюдается прямая или кривая линия с незначитель­ными амплитудами. Если в пазу находятся короткозамкнутые витки, то на экране наблюдаются две кривые с большими ам­плитудами, направленными в противоположные стороны. Если в обмотке якоря имеются уравнительные соединения, на экра­не высвечиваются две кривые как при витковых замыканиях, так и без них. Однако эти кривые повторяются при обходе всей окружности якоря с определенной закономерностью, и их ам­плитуды существенно меньше, чем при короткозамкнутых вит­ках.

Следует отметить, что результаты диагностирования обмо­ток приборами ЕЛ-1УА и ЕЛ-15 зависят от субъективной оцен­ки кривых на экране, поэтому требуется определенный навык работы с такими приборами.

Принцип работы переносного прибора типа ДЭМ, разрабо­танного в ЦНИИМФ, основан на изменении индуктивности об­моток при возникновении дефектов витковой изоляции или на­личии электромагнитной асимметрии при подаче испытательно­го импульсного напряжения 400 или 800 В длительностью 10...50 мкс, создаваемого прибором. Значение испытательного на­пряжения выбирается в зависимости от номинального напря­жения электрооборудования, т. е. оно должно быть больше но­минального.

Испытательное напряжение последовательно подается от прибора ДЭМ к одинаковым (двум и более) обмоткам, и по расхождению показаний стрелки индикатора (амперметра) определяется дефектная обмотка. Перед диагностированием уста­навливается требуемая чувствительность прибора. Для этого прибор подключают к эталонной катушке индуктивности и с по­мощью потенциометров „грубо"и „точно" определяют началь­ное положение стрелки индикатора- прибора, а также положе­ние, соответствующее наличию витковых замыканий, которые имитируются нажатием кнопки на эталонной катушке.

Прибор ДЭМ предназначен для определения витковых за­мыканий в полюсных катушках обмоток возбуждения электри­ческих машин постоянного и переменного тока, статорных об­моток асинхронных электродвигателей, обрывов стержней короткозамкнутых обмоток роторов, а также витковых замыка­ний в обмотках другого электрооборудования (трансформато­ров, контакторов, дросселей и т.д.), если к этим обмоткам до­пустимо прикладывать напряжение 400 или 800В.

Поиск витковых замыканий в полюсных катушках обмотки возбуждения явнополюсного синхронного генератора произво­дится на остановленном генераторе. Прибор подключается к выводам полюсной катушки с помощью измерительных щупов через смотровые окна на стороне колец без разъединения кату­шек. Для подключения к следующей катушке коленчатый вал двигателя проворачивается вручную на величину полюсного шага. Если полюсные катушки соединяются между собой пере­мычками, как со стороны колец, так и на стороне маховика, из­мерения производятся одновременно на двух катушках с ис­пользованием только доступных выводов со стороны колец.

Все показания индикатора для одного генератора сравни­ваются. Одинаковые показания или незначительно отличаю­щиеся (на 2...4 единицы шкалы индикатора) свидетельствуют об отсутствии витковых замыканий в соответствующих катуш­ках. Витковые замыкания или ухудшение состояния витковой изоляции в полюсной катушке определяют по отклонению стрелки индикатора вправо вплоть до „зашкаливания".

Проверка состояния витковой изоляции статорной обмотки и наличия электромагнитной несимметрии асинхронного дви­гателя производится через выводы отключенного двигателя или его пускового устройства. Испытательное напряжение подается на выводы фаз (А-В, В-С, С-А), и показания трех замеров сравниваются.

Если показания индикатора в трех замерах отличаются друг от друга не более чем на 3...5 единиц шкалы, то они счи­таются одинаковыми, а асинхронный двигатель- симметрич­ным в электромагнитном отношении. При расхождении в пока­заниях более чем на пять единиц имеет место электромагнитная несимметрия двигателя. Для локализации места несимметрии в статоре или роторе ротор поворачивается на 30...50° в любую сторону от первоначального положения, а замеры повторяются. При симметричном роторе показания индикатора в трех замерах практически не изменяются и, следовательно, имеется несимметрия статорной об<