Межвитковое замыкание. Как проверить различные замыкание витков
Электродвигатели часто выходят из строя, и основной причиной для этого является межвитковое замыкание. Оно составляет около 40% всех поломок моторов. От чего возникает замыкание между витками? Для этого есть несколько причин.
Основная причина – излишняя нагрузка на электродвигатель, которая выше установленной нормы. Статорные обмотки нагреваются, разрушают изоляцию, происходит замыкание между витками обмоток. Неправильно эксплуатируя электрическую машину, работник создает чрезмерную нагрузку на электродвигатель.
Нормальную нагрузку можно узнать из паспорта на оборудование, либо на табличке мотора. Лишняя нагрузка может возникнуть из-за поломки механической части электромотора. Подшипники качения могут послужить этой причиной. Они могут заклинить от износа или отсутствия смазки, в результате этого возникнет замыкание витков катушки якоря.
Замыкание витков возникает и в процессе ремонта или изготовления двигателя, в результате брака, если двигатель изготавливали или ремонтировали в неприспособленной мастерской. Хранить и эксплуатировать электромотор необходимо по определенным правилам, иначе внутрь мотора может проникнуть влага, обмотки отсыреют, как следствие возникнет витковое замыкание.
С витковым замыканием электродвигатель работает неполноценно и недолго. Если вовремя не выявить межвитковое замыкание, то скоро придется покупать новый электродвигатель или полностью новую электрическую машину, например, электродрель.
При замыкании витков обмотки двигателя повышается ток возбуждения, обмотка перегревается, разрушает изоляцию, происходит замыкание других витков обмотки. Вследствие повышения тока может послужить причиной выхода из строя регулятора напряжения. Витковое замыкание выясняется сравнением обмоточного сопротивления с нормой по техусловиям. Если оно снизилось, обмотка подлежит перемотке, замене.
Как найти межвитковое замыкание
Замыкание витков легко определить, для этого есть несколько методов. Во время работы электродвигателя обратите внимание на неравномерный нагрев статора. Если одна его часть нагрелась больше, чем корпус двигателя, то необходимо остановить работу и провести точную диагностику мотора.
Существуют приборы для диагностики замыкания витков, можно проверить токовыми клещами. Нужно измерить нагрузку каждой фазы по очереди. При разнице нагрузок на фазах надо задуматься о наличии межвиткового замыкания. Можно перепутать витковое замыкание с перекосом фаз сети питания. Чтобы избежать неправильной диагностики, надо измерить приходящее напряжение питания.
Обмотки проверяют мультиметром путем прозвонки. Каждую обмотку проверяем прибором отдельно, сравниваем результаты. Если замкнуты оказались всего 2-3 витка, то разница будет незаметна, замыкание не выявится. С помощью мегомметра можно прозвонить электромотор, выявив наличие замыкания на корпус. Один контакт прибора соединяем с корпусом мотора, второй к выводам каждой обмотки.
Если нет уверенности в исправности двигателя, то необходимо произвести разборку мотора. При разборе нужно осмотреть обмотки ротора, статора, наверняка будет видно место замыкания.
Наиболее точным методом проверки замыкания между витками обмоток является проверка понижающим трансформатором на трех фазах с шариком подшипника. Подключаем на статор электромотора в разобранном виде три фазы от трансформатора с пониженным напряжением. Кидаем шарик подшипника внутрь статора. Шарик бегает по кругу – это нормально, а если он примагнитился к одному месту, то в этом месте замыкание.
Можно вместо шарика применить пластинку от сердечника трансформатора. Ее также проводим внутри статора. В месте замыкания витков, она будет дребезжать, а где замыкания нет, она просто притянется к железу. При таких проверках нельзя забывать про заземление корпуса двигателя, трансформатор должен быть низковольтным. Опыты с пластинкой и шариком при 380 вольт запрещаются, это опасно для жизни.
Самодельный прибор для определения виткового замыкания
Сделаем дроссель своими руками для проверки межвиткового замыкания в обмотке двигателя. Нам понадобится П-образное трансформаторное железо. Его можно взять, например, от старого вибрационного насоса «Ручеек», «Малыш». Разбираем его нижнюю часть, хорошо нагреваем ее. Там имеются катушки, залитые эпоксидной смолой.
Эпоксидку разогреваем и выбиваем катушки с сердечником. С помощью наждака или болгарки срезаем губки сердечника.
Намотаны эти катушки как раз на П-образном трансформаторном железе.
Не нужно соблюдать углы. Нужно сделать место, в которое легко ляжет маленький и большой якорь.
При обработке необходимо учесть, что железо слоеное. Нельзя обрабатывать его так, чтобы камень его задирал. Нужно обрабатывать в таком направлении, чтобы слои лежали друг к другу, чтобы не было задиров. После обработки снимите все фаски и заусенцы, так как придется работать с эмалированным проводом, нежелательно его поцарапать.
Теперь нам надо сделать две катушки для этого сердечника, которые разместим с обеих сторон. Замеряем толщину и ширину сердечника в самых широких местах, по заклепкам. Берем плотный картон, размечаем его по размерам сердечника. Учитываем размер паза в сердечнике между катушками. Проводим неострым краем ножниц по местам сгиба, чтобы удобнее было сгибать картон. Вырезаем заготовку для каркаса катушек. Сгибаем по линиям сгиба. Получается каркас катушки.
Теперь делаем четыре крышки для каждой стороны катушек. Получаем два картонных каркаса для катушек.
Рассчитываем количество витков катушек по формуле для трансформаторов.
13200 делим на сечение сердечника в см2. Сечение нашего сердечника:
3,6 см х 2,1 см = 7,56 см2.
13200 : 7,56 = 1746 витков на две катушки. Это число не обязательное, отклонение 10% в обе стороны никакой роли не сыграет. Округляем в большую сторону, 1800 : 2 = 900 витков нужно намотать на каждую катушку. У нас есть провод 0,16 мм, он вполне подойдет для наших катушек. Наматывать можно как угодно. По 900 витков можно намотать и вручную. Если ошибетесь на 20-30 витков, то ничего страшного не будет. Лучше намотать больше. Перед намоткой шилом делаем отверстия по краям каркаса для вывода провода катушек.
На конец провода надеваем термоусадочный кембрик. Конец провода вставляем в отверстие, загибаем, и начинаем намотку катушки.
Заполнение получилось малым, поэтому можно мотать и проводом толще. На второй конец припаиваем проводок с кембриком и вставляем в отверстие. Не заматываем катушку, пока не провели испытание.
Обе катушки намотаны. Надеваем их на сердечник таким образом, чтобы провода шли вниз и были с одной стороны. Катушки абсолютно одинаково намотаны, направление витков в одну сторону, концы выведены одинаково. Теперь необходимо один конец с одной катушки и один с другой соединить, а на оставшиеся два конца подать напряжение 220 вольт. Главное не запутаться и соединить правильные провода. Чтобы понять порядок соединения, нужно мысленно разогнуть наш П-образный сердечник в одну линию, чтобы витки в катушках располагались в одном направлении, переходили от одной катушки во вторую. Соединяем два начала катушек. На два конца подаем напряжение.
Сравним дроссель фабричный и самодельный.
Проверяем заводской дроссель металлической пластинкой на вибрацию места витковых замыканий якоря двигателя и отмечаем их маркером. Теперь то же самое делаем на нашем самодельном дросселе. Результаты получились идентичные. Наш новый дроссель работает нормально.
Снимаем наши катушки с сердечника, обмотки фиксируем изолентой. Пайку также изолируем лентой. Одеваем готовые катушки на сердечник, припаиваем к концам проводов питание 220 В. Дроссель готов к эксплуатации.
Межвитковое замыкание якоря
Для проверки якоря воспользуемся специальным прибором, который представляет трансформатор с вырезанным сердечником. Когда мы кладем якорь в этот зазор, его обмотка начинает работать как вторичная обмотка трансформатора. При этом, если на якоре имеется межвитковое замыкание, от местного перенасыщения железом металлическая пластинка, которая будет находиться сверху якоря, будет вибрировать, либо примагничиваться к корпусу якоря.
Включаем прибор. Для наглядности мы специально замкнули две ламели на коллекторе, чтобы показать каким образом производится диагностика. Помещаем пластинку на якорь и сразу видим результат. Наша пластинка примагнитилась и начала вибрировать. Поворачиваем якорь, витки смещаются, и пластинка перестает вибрировать.
Теперь удалим замыкание ламелей для проверки. Повторяем проверку и видим, что обмотка якоря исправна, пластинка не вибрирует ни в каких местах.
Способ №2 проверки якоря на витковое замыкание
Этот способ подходит для тех, кто не занимается профессиональным ремонтом электроинструмента. Для точной диагностики межвиткового замыкания требуется скоба с катушкой.
Мультиметром можно выяснить лишь обрыв катушки якоря. Лучше для этой цели применять аналоговый тестер. Между каждыми двумя ламелями замеряем сопротивление.
Сопротивление должно быть везде одинаковое. Бывают случаи, когда обмотки не сгорели, коллектор нормальный. Тогда замыкание витков определяют только с помощью прибора со скобой от трансформатора. Теперь устанавливаем мультиметр на 200 кОм, один щуп замыкаем на массу, а другим касаемся каждой ламели коллектора, при условии, что нет обрыва катушек.
Если якорь не прозванивается на массу, то он исправный, либо может быть межвитковое замыкание.
Межвитковое замыкание трансформатора
У трансформаторов есть распространенная неисправность – замыкание витков между собой. Мультиметром не всегда можно выявить этот дефект. Необходимо внимательно осмотреть трансформатор. Провод обмоток имеет лаковую изоляцию, при ее пробое между витками обмотки есть сопротивление, которое не равно нулю. Оно и приводит к разогреву обмотки.
При осмотре трансформатора на нем не должно быть гари, обуглившейся бумаги, вздутия заливки, почернений. Если известен тип и марка трансформатора, можно узнать, какое должно быть сопротивление обмоток. Мультиметр переключают в режим сопротивления. Сравнивают измеренное сопротивление со справочными данными. Если отличие составляет больше 50%, то обмотки неисправны. Если данные сопротивления не удалось найти в справочнике, то наверняка известно количество витков, тип и сечение провода, можно вычислить сопротивление по формулам.
Чтобы проверить трансформатор блока питания с выходом низкого напряжения, подключаем к первичной обмотке напряжение 220 В. Если появился дым, запах, то сразу отключаем, обмотка неисправна. Если таких признаков нет, то измеряем напряжение тестером на вторичной обмотке. При заниженном на 20% напряжении есть риск выхода из строя вторичной обмотки.
Если есть второй исправный трансформатор, то путем сравнения сопротивлений выясняют исправность обмоток. Чтобы проверить более подробно, применяют осциллограф и генератор.
Межвитковое замыкание статора
Часто на неисправном двигателе имеется межвитковое замыкание. Сначала проверяют обмотку статора на сопротивление. Это ненадежный метод, так как мультиметр не всегда может точно показать результат замера. Это зависит и от технологии перемотки двигателя, от старости железа.
Клещами тоже можно измерить сопротивление и ток. Иногда проверяют по звуку работающего мотора, при условии, что подшипники исправны, смазаны, редуктор привода исправен. Еще проверяют межвитковое замыкание осциллографом, но они имеют большую стоимость, не у каждого имеется этот прибор.
Внешне осматривают двигатель. Не должно быть следов масла, подтеков, запаха. Измеренный по фазам ток, должен быть одинаковый. Хорошим тестером проверяют обмотки на сопротивление. При разнице в замерах более 10% есть вероятность замыкания витков обмоток.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
ПохожееКак определить межвитковое замыкание в двигателе | Электрик Инфо
Добрая половина всех случаев неисправностей электродвигателей приходится на межвитковое замыкание. Межвитковым замыканием называется короткое замыкание между разными витками одной катушки или секции обмотки электрической машины. Причин межвитковых замыканий может быть несколько.
Причины межвитковых замыканий
Одна из причин межвиткового замыкания — перегрузка электродвигателя по току, когда нагрузка на двигатель в течение значительного промежутка времени превышает номинальную. В этом случае обмотка статора разогревается от чрезмерного тока настолько сильно, что изоляция в каком-то ее месте может разрушиться и способствовать короткому замыканию между соседними витками. Нормальный ток статора под нагрузкой всегда можно посмотреть в паспорте двигателя либо на информационном шильдике на его корпусе.
Перегрузка может случиться, например, из-за нештатного режима эксплуатации оборудования, приводимого в действие данным двигателем. Кроме того причиной токовой перегрузки может стать механическое повреждение непосредственно двигателя: заклинивание ротора, стопорение подшипников и т. д.
Не исключен также заводской брак обмотки, либо нарушение целостности изоляции во время ручной перемотки статора в кустарных условиях. При несоблюдении условий хранения или эксплуатации электродвигателя, случайно попавшая внутрь влага способна навредить изоляции и привести к межвитковому замыканию.
Так или иначе, какой бы ни оказалась причина межвиткового замыкания, с ним пострадавший двигатель нормально работать уже точно не сможет, либо проработает, но недолго. Поэтому при обнаружении симптомов межвиткового замыкания, следует незамедлительно начать его поиск с целью скорейшего устранения.
Как выявить межвитковое замыкание
Существует несколько простых проверенных способов выявить наличие межвиткового замыкания. Симптомом обычно является перегрев одной части статора по отношению ко всем остальным его частям. Если данное явление наблюдается, то двигатель необходимо остановить, если надо — снять с оборудования, и подвергнуть точной диагностике.
Прежде всего можно воспользоваться токовыми клещами. Достаточно по очереди измерить токи каждой из фаз обмотки статора, и если в одной из них ток существенно больше чем в остальных, то это — явный признак того, что место замыкания находится в соответствующей части обмотки. Предварительно необходимо убедиться, что напряжение на все выводы (между каждой парой из трех фаз) подается одинаковое, то есть проверить отсутствие перекоса фаз. Для этого пользуются вольтметром, поочередно измеряют напряжения на трех фазах.
Три части трехфазной обмотки следует прозвонить омметром. Сопротивления всех трех обмоток по-отдельности должны быть одинаковыми. Используемый прибор должен обладать достаточно высокой точностью, ведь если имеет место замыкание всего между двумя витками, то различие в сопротивлениях будет минимальным, и его невозможно будет различить если обмотка выполнена толстым проводом.
Наличие замыкания на корпус можно проверить при помощи мегаомметра. Для этого один щуп прибора прикладывается к корпусу двигателя, второй — поочередно к каждому из выводов обмоток. В исправном двигателе сопротивление на каждой из фаз должно быть значительным (смотрите — Как правильно пользоваться мегаомметром).
Не будет лишним визуально рассмотреть обмотку статора. Чтобы это сделать, нужно будет снять с двигателя крышки, вытащить ротор и внимательно рассмотреть всю обмотку секция за секцией. Если замыкание есть, то подгоревшее место наверняка будет видно сразу.
Если у вас под рукой есть понижающий трехфазный трансформатор на напряжение в районе 40 вольт, то используйте его для проверки целостности статора. Выньте ротор, подключите трансформатор, включите его в сеть. Возьмите железный шарик от подшипника и запустите его в статор, немного ускорив щелчком пальца, так чтобы шарик начал бегать по кругу вслед за вращающимся магнитным полем, имитируя вращение ротора. В случае если шарик остановился и застрял на одном месте статора — значит в этом месте межвитковое замыкание.
Если нет шарика, возьмите пластину трансформаторной стали или железную линейку, приложите ее внутри к статору и перемещайте по кругу. В том месте где пластинка начнет заметно дребезжать — есть межвитковое замыкание. Если межвиткового замыкания нет, то пластинка будет везде примагничиваться к статору. Прежде чем использовать способ с шариком или с пластинкой, убедитесь, что двигатель питается от понижающего трансформатора, иначе можно получить поражение электрическим током.
Смотрите также: Несколько способов проверки обмотки на короткое замыкание в картинках
Как правильно выбрать асинхронный электродвигатель
Рекомендую также посмотреть:
Как сделать простейший двигатель за 10 минут (интересные эксперименты)
Как правильно пользоваться токоизмерительными клещами
Донат на развитие проекта Электрик Инфо: Пожертвование на развитие сайта
Межвитковое замыкание электродвигателя
Межвитковое замыкание электродвигателя
Причины межвиткового замыкания
Если вы читали предыдущие статьи, то знаете что межвитковое замыкание электродвигателя составляет 40% неисправностей электродвигателей. Причин для межвиткового замыкания может быть несколько.
Перегруз электродвигателя — нагрузка на электроустановку превышает норму вследствие чего обмотки статора нагреваются и изоляция обмоток разрушается что приводит к межвитковому замыканию. Нагрузка может возникнуть из за неправильной эксплуатации оборудования. Номинальную нагрузку можно определить по паспорту электроустановки или прочитать на табличке электродвигателя. Также перегруз может возникнуть из за механических повреждений самого электродвигателя. Заклинившие или сухие подшипники тоже могут стать причиной межвиткового «коротыша».
Не исключена возможность заводского брака обмоток, и если электродвигатель перематывался в кустарной мастерской, то большая вероятность что «межвитняк» уже стучится в ваши двери.
Также неправильная эксплуатация и хранение электродвигателя может стать причиной попадания влаги внутрь двигателя отсыревшие обмотки тоже весьма распространенная причина межвиткового замыкания.
Как правило с таким замыканием электродвигатель уже не жилец, и работать будет весьма непродолжительное время. Я думаю хватит разбирать причины давайте перейдем к вопросу « как определить межвитковое замыкание».
Поиск межвиткового замыкания.
Определить межвитковое замыкание не слишком сложно, и для это есть несколько подручных способов.
Если при работе электромотора какая то часть статора нагрелась больше чем весь двигатель, то вам стоит подумать об остановке и точной диагностике.
Также помогут определить замыкание обыкновенные токовые клещи, меряем по очереди нагрузку на каждую фазу и если на одной из них она больше чем на других то это признак того что возможно есть межвитняк обмотки. Но следует учитывать что может быть перекос фаз на подстанции для того что бы убедится мереям вольтметром приходящие напряжение.
Можно прозвонить обмотки тестером. Для этого прозваниваем каждую обмотку в отдельности и сверяем полученные результаты сопротивления. Этот способ может и не сработать если замыкают всего пару витков, то расхождение будет минимальным.
Не будет лишним брякнуть электродвигатель мегомметром в поиске замыкания на корпус, один щуп прикладываем к корпусу электродвигателя, а второй к по очереди к выходу обмоток в борно.
Если у вас остались еще сомнения, то вам придется разобрать электромотор. Сняв крышки и ротор, визуально рассматриваем обмотки. Вполне вероятно, что вы увидите сгоревшую часть.
Ну и самый точный способ проверки межвиткового замыкания это проверка при помощи трехфазного понижающего трансформатора (36-42 вольта) и шарика от подшипника.
На стартер разобранного электродвигателя подаем три фазы с понижающего трансформатора. С маленьким разгоном кидаем туда шарик, если шарик начинает бегать по кругу внутри статора то все в порядке. Если он, сделав пару оборотов прилип к одному месту, то значит там межвитковое замыкание.
Вместо шарика можно использовать пластинку от трансформаторного железа, прикладываем внутри статора к железу и в том месте где межвитковое она начнет дребезжать, а там где все в порядке пластина будет примагничиваться.
Обязательно используйте все выше перечисленные способы с заземленным электродвигателем и строго при помощи понижающего трансформатора.
Проверка шариком и пластинкой при напряжении в 380 вольт запрещена и очень опасна для вашей жизни.
| < Немного об электродвигателях | Центровка электродвигателей > |
|---|
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|
| Испытание катушки на межвитковые замыкания. |
Якоря на межвитковое замыкание, решение проблемы
Электрические машины состоят из ротора и статора. Статор представляет собой неподвижные обмотки, уложенные в корпус. Якорь — это подвижная часть, поэтому на нее как правило попадают частички грязи и смазки и под воздействием температуры образуется окисленный налет. Он может послужить причиной неисправной работы или выхода из строя ротора электрической машины. Обнаруживается он визуальным осмотром. Нагар может стать причиной межвиткового замыкания в якоре. Как таковой, ротор электродвигателя при нормальных условиях эксплуатации не изнашивается. Со временем подлежат замене только токосъемные щетки, если их длина уже не соответствует допустимому размеру. Однако длительные нагрузки становятся причиной нагрева обмоток статора, что в результате и способствует образованию нагара. Межвитковое замыкание якоря может случиться при механических повреждениях. Недопустимо на трущихся поверхностях наличие сколов, вмятин, царапин и трещин. Замыкание между витками обмоток якоря происходит в случае выхода со строя подшипниковых узлов. Тогда якорь перекашивается, что приводит к повреждению ламелей. Еще одной причиной замыкания является воздействие влаги. При попадании капель воды на металлические поверхности начинается процесс коррозии. Ржавчина затрудняет вращение якоря, токовые нагрузки растут, происходит нагрев в следствии чего может отслаиваться припой, что в свою очередь при длительной эксплуатации может привести к межвитковому замыканию.
Диагностировать эту неисправность возможно и в домашних условиях. Проводят эту процедуру при помощи катушки индуктивности, называемую дросселем.
При помощи данного устройства, вам удастся узнать направление сброса, а также порядок, в котором катушки обмотки подключены к ламелям коллектора.
Таким образом, осуществляется проверка якоря на межвитковое замыкание.
Изготовить такой прибор своими руками совсем не трудно, достаточно ознакомится с содержанием нашей пошаговой инструкции.
Для сборки прибора, потребуется П—образное трансформаторное железо. Его можно извлечь из вибрационного насоса типа Малыш.
Шаг №1
Разбираем конструкцию и достаем П— образное трансформаторное железо.Для этого предварительно необходимо нагреть нижнюю часть насоса, чтобы полимер, которым залиты катушки, расплавился.
Шаг №2
Далее при помощи подручного инструмента срезаем края на трансформаторном железе, как показано на фото. При обработке помните, что железо слоеное, поэтому все операции нужно выполнять внимательно, чтобы не образовались задиры. После на наждачном станке снимаем все острые кромки на изделии. Это необходимо для сохранения целостности эмаль-провода.
Соблюдать строгие размеры углов не обязательно, главное, чтобы якоря разных размеров легко располагались в приготовленом месте.
Шаг №3
Следующим действием будет изготовление катушек. Чтобы выиграть в размере устройства и дроссель не оказался слишком громоздким, изготовим не одну, а две катушки, которые разместим по обеим сторонам П-образного железа. Для этого на понадобится:
- картон;
- мерительный инструмент;
- карандаш;
- острый нож;
- ножницы.
Измеряем все размеры П-образного трансформаторного железа по их максимальным значениям. Далее переносим их на картон и вычерчиваем развертку корпуса будущей катушки. При этом обязательно нужно учесть размер паза сердечника. Далее тупым концом ножниц проводим по всем линиям перегиба. Это поможет изгибать картон без проблем. Вырезаем развертку. Таким же образом делаем выкройку на другую сторону. Теперь нам нужно подготовить крышки для катушек. Их понадобится 8 штук. Размечаем на картоне заготовки для крышек. Наружный контур вырезаем ножницами, внутренний острым ножом.
Далее склеиваем крышки с подготовленными развертками и получаем два остова будущих катушек.
Шаг №4
Теперь необходимо намотать провод на катушки. Для этого воспользуемся расчетом трансформатора. Сначала определяем площадь сечения сердечника путем перемножения его длины и ширины. В нашем случае площадь составила 3,7 см х 2,2 см = 8,14 см2. Далее делим 13200/8,14=1621 виток. Это количество округляем до 1700 витков и поровну распределяем между двумя катушками, получается по 850 витков. Такое количество можно без проблем намотать в ручном режиме. При этом ошибка в 20-40 витков не повлияет на результат. Но все же лучше ошибиться в сторону увеличения. Перед началом наматывания необходимо сделать отверстия, в которые будут выходить концы провода. На свободный конец провода надевается термоусадочный кембрик. Конец провода вставляется в отверстие и далее идет процесс наматывания. По его окончании на другой конец припаиваем проводок с кембриком и вставляем в другое отверстие. Точно так наматываем вторую катушку.
Шаг№5
После того, как обе катушки готовы, надеваем их на П—образный сердечник, при этом выводы проводов должны располагаться внизу с одной стороны. Важно, чтобы катушки были накручены идентично, витки направлены одинаково, а их окончания выведены в одну сторону. Далее следует соединение начал индукционных катушек и подача сетевого напряжения (220В) на их концы.
Шаг №6
Для тестирования самодельного дросселя воспользуемся прибором заводского изготовления. Сначала проверим якорь на межвитковое замыкание промышленным устройством и места прилипания пластины пометим мелом. При проверке ротора нашим дросселем пластина будет примагничиваться в тех же местах. Подведем итоги, прибор выполнен правильно, результаты идентичны.
Шаг №7
Снимаем катушки с сердечника и изолируем изолентой. Ставим их обратно припаиваем питание. Дроссель готов к эксплуатации, можно приступать к проверке наличия межвиткового замыкания в якоре.
Для этого необходимо включить изготовленное нами устройство, в его вырез уложить якорь и не спеша повернуть его.
Проверка межвиткового замыкания при помощи аналогового тестера
Впрочем проверить якорь на межвитковое замыкание можно и при помощи мультимера. В этом случае удастся только узнать есть обрыв в обмотках якоря или нет. Более точным прибором будет аналоговый тестер. С его помощью замеряем сопротивление между каждыми двумя ламелями. Оно должно быть идентичным. После устанавливаем прибор на 200 кОм, Один щуп замыкаем на массу , а другой прикладываем к каждой ламели. Если якорь не звонится на массу то он скорее всего исправен или его нужно проверить при помощи дросселя.
Индикатор для обнаружение межвиткового замыкания якоря
Для обнаружение межвиткового замыкания якоря можно использовать нехитрый индикатор который можно собрать по приведенной ниже схеме.
Для того чтобы спаять такой элементарный индикатор понадобится немного денежных средств, свободное время и ваши руки.
Приобретаем 5 транзисторов, 8 резисторов, 4 конденсатора, 2 светодиода и батарейку. Кроме того самостоятельно наматываем две катушки.
Подготавливаем печатную плату и собираем прибор. Выполнять проверку межвиткового замыкания с помощью такого индикатора очень удобно. Весомым аргументом в пользу прибора является то, что ним можно без проблем находить межвитковое замыкание и на статорах как указано ниже в видео.
Если на якоре обнаружено межвитковое замыкание, что делать?
Нужно проверить все, если металлическая линейка притягивается в определенном пазу, это значит, что его катушках имеет место быть межвитковое замыкание.
Кроме того, внимательно просмотрите коллектор.
Если между его ламелями возникает замыкание, это также говорит о наличии межвиткового замыкания.
Чаще всего в таких ситуациях приходится полностью перематывать якорь, поскольку даже одна обмотка без нанесения повреждений остальным представляется весьма проблематичной.
Кроме того, узнать о наличии межвиткового замыкания можно, просто тщательно осмотрев провод и шинки якоря.
Например, при этом может быть обнаружено, что витки помяты или согнуты, а также что между ними виднеются различного рода частицы, проводящие ток, например, припой, протекший после пропайки.
В таком случае поломку можно ликвидировать, удалив инородные тела или исправив помятости на шинке.
Поэтому, якоря на межвитковое замыкание чинить намного проще, чем, кажется.
Кроме того, рекомендуется покрыть детали лаком после устранения замыкания.
Помимо всего прочего, еще одним признаком наличия межвиткового замыкания является искрение щеток.
Речь идет о ситуациях, когда наблюдаются местные нагревы обмотки.
Таковы основные признаки, по которым можно обнаружить межвитковое замыкание в якоре.
А так же вы можете посмотреть
видео проверка якоря стартера Подобрано для вас:Основные неисправности стартера и их причины
Основными неисправностями стартера могут быть следующие. При включении стартера не срабатывает тяговое реле, якорь не вращается. Причины:
- неисправность или полная разрядка аккумуляторной батареи;
- сильное окисление полюсных выводов аккумуляторной батареи и наконечников проводов;
- слабая затяжка наконечников;
- отсоединение или обрыв провода тягового реле со стороны стартера или выключателя зажигания;
- межвитковое замыкание в обмотке тягового реле стартера, обрыв или замыкание на «массу»;
- заедание якоря тягового реле;
- неисправность контактной части выключателя.
При включении стартера тяговое реле срабатывает, но якорь не срабатывает или вращается недостаточно интенсивно. Причинами могут быть:
- разрядка аккумуляторной батареи;
- окисление полюсных выводов аккумуляторной батареи и наконечников соединительных проводов;
- ослабление затяжки крепления на контактных болтах тягового реле стартера;
- подгорание коллектора;
- зависание щеток или их большой износ;
- обрыв в обмотке статора или якоря;
- замыкание изолированного щеткодержателя плюсовой щетки на «массу»;
- замыкание между пластинами коллектора;
- межвитковое замыкание в обмотках якоря или статора либо замыкание их на «массу».
Для проверки работоспособности тягового реле стартера в цепь питания обмотки тягового реле вводят вольтметр или амперметр, устанавливают между ограничительным кольцом и шестерней привода прокладку толщиной от 12,8 до 15,0 мм. Толщина прокладки зависит от типа стартера. Затем включают реле. Сила тока питания обмотки не должна превышать 23 А, а напряжение — 9 В. Если эти значения больше, значит, обмотки реле или привода стартера неисправны. Если имеются отклонения рабочих параметров стартера от номинальных, обмотку необходимо проверить, нет ли в ней замыкания.
Проверку обмоток стартера на отсутствие замыкания на «массу» производят при помощи контрольной лампы или тестера. Для проверки отсоединяют вывод обмотки возбуждения от тягового реле, приподнимают изолированные щетки, отсоединяют провод шунтовой катушки от неизолированного щеткодержателя, вынимают щетки из изолированных щеткодержателей, для чего предварительно отворачивают винты крепления щеточных канатиков. Через контрольную лампу подводят напряжение 12 В к выводу обмотки возбуждения и корпусу стартера. Если лампочка загорается, значит, обмотка возбуждения замыкает на «массу».
Таким же способом проверяют, нет ли замыкания на «массу» изолированных щеткодержателей. Напряжение при этом подводят к изолированному щеткодержателю и корпусу стартера. Чтобы убедиться в отсутствии замыкания коллектора или обмотки якоря на «массу», приподнимают неизолированные и изолированные щетки, подводят напряжение к пластинам коллектора и корпусу стартера. Загорание лампочки свидетельствует о замыкании обмотки якоря на «массу». Если обнаружены неисправности деталей, нарушающих работоспособность стартера, их разбирают и ремонтируют.
При включении стартера якорь вращается, а коленчатый вал двигателя не прокручивается. Основными причинами могут быть:
- пробуксовка муфты свободного хода;
- поломка рычага выключения муфты или выскакивание его оси;
- поломка поводкового кольца муфты или буферной пружины;
- заедание или тугое перемещение привода на винтовой нарезке вала якоря стартера.
Стартер не отключается после пуска двигателя. Основными причинами могут быть:
- заедание рычага привода;
- заедание привода на валу якоря стартера или слипание контактов тягового реле;
- поломка возвратной пружины выключателя зажигания;
- ослабление или поломка возвратных пружин муфты свободного хода или тягового реле стартера;
- заедание тягового реле.
Если двигатель заработал, а стартер не выключается, необходимо немедленно выключить зажигание, открыть капот и отсоединить провод, ведущий к реле стартера. Возможной причиной неисправности может быть и перекос стартера. Тогда следует подтянуть болты крепления его корпуса к двигателю.
Основными причинами повышенного шума стартера при вращении якоря могут быть:
- износ втулок подшипников или шеек вала якоря;
- ослабление крепления стартера;
- повреждение зубьев шестерни привода или венца маховика двигателя;
- поломка крышки со стороны привода;
- ослабление крепления полюса в корпусе стартера — якорь при вращении задевает за полюс.
Перед разборкой стартер необходимо очистить от пыли и грязи волосяной щеткой и сухой ветошью. При разборке применяют специальные съемники, тиски, прессы. После разборки все узлы и детали промывают и высушивают. Металлические детали моют в ванне со щелочным раствором или керосином. Детали с проводами или обмоткой протирают тряпкой, смоченной в бензине, и продувают сжатым воздухом. После продувки их сушат в электрических сушильных шкафах при температуре 95—100°С в течение часа—полутора. Уплотнительные прокладки из войлока и фетра промывают в чистом бензине.
После очистки и просушки узлы и детали стартера осматривают, проводят необходимые измерения и электрические испытания. Основными дефектами якоря являются разрушение изоляции и обрывы витков обмотки, износ пластин коллектора, риски, канавки и раковины на их поверхностях, задиры и царапины на железе якоря, износ шеек и изгиб вала, износ шлицев у вала якоря. Чтобы обнаружить дефекты обмоток якоря и статора, пользуются специальными приборами, на которых проверяют обрывы и замыкания на «массу». Царапины, риски и задиры на железе устраняют зачисткой мелкозернистой наждачной шкуркой или шлифованием. Если у железа якоря уменьшился диаметр, то под полюсные наконечники устанавливают прокладки. Если износились шейки вала под подшипники, их восстанавливают осталиванием или хромированием. Небольшой износ восстанавливают накаткой с последующим шлифованием до номинального размера.
Изношенные рабочие поверхности коллекторов и контактных колец протачивают на станке, а затем шлифуют шкуркой. Допустимое уменьшение диаметра коллекторов не должно превышать значений, установленных техническими условиями. При меньших диаметрах коллекторы заменяют новыми. Если обмотка имеет внутренние дефекты или разрушение изоляции, то ее снимают и на якорь наматывают новую обмотку: Без перемотки устраняют обрыв намотки или замыкание секций в местах припайки к коллекторным пластинам. Обмотку якоря стартера ремонтируют при разрушении изоляции. Поврежденную изоляцию заменяют. Коллекторы с замкнутыми или расшатанными пластинами не ремонтируют, их заменяют новыми. Электрические или механические повреждения могут иметь корпуса в сборе. Такие повреждения выявляют путем внешнего осмотра и электрических испытаний. Основными дефектами являются межвитковые замыкания обмоток и замыкание на «массу», обрывы в соединениях обмоток и обрывы выводных наконечников. Характерными механическими повреждениями корпусов являются срыв резьбы, забоины на посадочных местах крышек, повреждения шлицев, задиры на поверхности полюсных наконечников, повреждение шлицев винтов крепления полюсных наконечников. Поврежденную резьбу восстанавливают нарезанием резьбы ремонтного размера или постановкой дополнительной детали — ввертыша с резьбой номинального размера. Забоины на посадочных местах крышек устраняют напильником; полюсные наконечники с задирами и вмятинами заменяют. Небольшие задиры устраняют растачиванием. Здесь важно обеспечить требуемый радиальный зазор между якорем и полюсными наконечниками путем установки под полюсные наконечники прокладок из трансформаторного железа.
Чтобы устранить неисправности обмоток возбуждения, корпус стартера нужно разобрать. Для этого снимают клеммы и отвертывают винты крепления полюсных наконечников предварительно ослабив их отверткой. Катушки с отсыревшей и промасленной изоляцией просушивают в сушильном шкафу, а затем пропитывают изоляционным лаком. Испорченную межвитковую и наружную изоляцию в обмотках катушек возбуждения стартеров заменяют новой.
Повреждение изоляции и обрывы обмоток, обгорание, окисление и сваривание контактов могут быть причинами неисправностей включателя и реле стартера. Повреждение изоляции и обрывы обмоток устанавливают при помощи контрольной лампы. На специальном станке дефектную обмотку перематывают, а состояние контактов выявляют при наружном осмотре. Обгоревшие и окислившиеся контакты зачищают наждачной мелкозернистой шкуркой. Сваренные контакты заменяют новыми.
Основные дефекты крышек, такие как замыкания, трещины, отколы, износ подшипников, поломка или потеря упругости щеткодержателей, износ щеток подлежат ремонту, а изношенные подшипники заменяют новыми. Замыкание на крышку проверяют контрольной лампой, щеткодержатели изолируют от крышки, трещины и отколы в крышках заваривают, а затем зачищают заподлицо.
Как проверить обмотку электродвигателя с помощью мультиметра
Автор Alexey На чтение 5 мин. Просмотров 6.6k. Опубликовано Обновлено
При помощи мультиметра и нескольких приспособлений, не особо разбираясь в принципе работы электродвигателей, можно своими руками в домашних условиях проверить:
- Асинхронный трёхфазный двигатель с короткозамкнутым ротором – наиболее лёгкий для проверки, из-за его простого внутреннего устройства, благодаря которому, данный тип электродвигателя имеет наибольшую популярность;
- Асинхронный однофазный (двухфазный, конденсаторный) электродвигатель с короткозамкнутым ротором – часто используется в различной бытовой технике, подключаемой в сеть 220 В. (стиральные машины, пылесосы, вентиляторы).
- Коллекторный электродвигатель постоянного тока – массово применяется в автомобилях в качестве привода для стеклоочистителей (дворников), стеклоподъёмников, насосов, вентиляторов;
- Коллекторный электродвигатель переменного тока – используется в ручных электрических инструментах (дрели, перфораторы, болгарки и т.д.)
- Асинхронный двигатель с фазным ротором – в сравнении с электродвигателем с короткозамкнутым ротором, обладает мощным стартовым моментом, поэтому используется в в качестве привода силового оборудования — подъёмников, лифтов, кранов, станков.
Испытание изоляции обмоток электродвигателя мегомметром
Мегомметр для измерения сопротивления изоляцииНезависимо от конструкции, электродвигатель нужно проверить при помощи мегомметра на пробой изоляции между обмотками и корпусом. Проверки при помощи одного только мультиметра может быть недостаточно для выявления повреждения изоляции, по причине того, что нужно использовать высокое напряжение.
В паспорте электродвигателя должно указываться напряжение для испытания изоляции обмоток на электрическую прочность. Для двигателей, подключаемых к сети 220 или 380 В, при их проверке используются 500 или 1000 Вольт, но за неимением источника, можно воспользоваться сетевым напряжением.
Паспорт асинхронного электродвигателяИзоляция обмоточных проводов низковольтных двигателей не рассчитана выдерживать такие перенапряжения (она может сгореть), поэтому при проверке нужно свериться с паспортными данными. Иногда у некоторых электродвигателей вывод обмоток, соединённых звездой, может быть подключён на корпус, поэтому следует внимательно изучать подключение отводов, делая проверку.
Как правильно проверить обмотоку электродвигателя на обрыв и межвитковое замыкание мультиметром
Чтобы прозвонить обмотки на обрыв нужно переключить мультиметр в режим омметра. Выявить межвитковое замыкание можно сравнив сопротивление обмотки с паспортными данными или с измерениями симметричных обмоток проверяемого электродвигателя.
Нужно помнить, что у мощных электродвигателей поперечное сечение проводов обмоток достаточно большое, поэтому их сопротивление будет близким к нулю, а такую точность измерений в десятые доли Ома обычные тестеры не обеспечивают.
Поэтому нужно собрать измерительное приспособление из аккумулятора и реостата, (приблизительно 20 Ом) выставив ток 0,5-1А. Измеряют падение напряжения на резисторе, подключенном последовательно в цепь аккумулятора и измеряемой обмотки.
Видео: Как определить начало и конца обмоток трехфазного электродвигателя
Для сверки с паспортными данными, можно рассчитать сопротивление по формуле, но, можно этого и не делать – если требуется идентичность обмоток, то достаточно будет совпадения падения напряжения по всем измеряемым выводам.
Измерения можно производить любым мультиметром
Цифровой мультиметр Mastech MY61 58954Ниже приведены алгоритмы проверки электродвигателей, у которых необходимым условием работоспособности является симметричность обмоток.
Проверка асинхронных трёхфазных электродвигателей с короткозамкнутым якорем
У подобных двигателей можно прозвонить только статорные обмотки, электромагнитное поле которых в замкнутых накоротко стержнях якоря наводит токи, создающие магнитное поле, взаимодействующее с полем статора.
Осмотр статора на предмет межвиткового замыканияНеисправности в роторах данных электродвигателей случаются крайне редко, и для их выявления, необходимо специальное оборудование.
Чтобы проверить трёхфазный мотор, нужно снять крышку клеммника – там находятся клеммы подключения обмоток, которые могут быть соединены по типу «звезда» или «треугольник».
«Звезда» «Треугольник»Прозвонку можно сделать, даже не снимая перемычки – достаточно измерить сопротивление между фазными клеммами – все три показания омметра должны совпадать.
Специальная перемычкаПроверка конденсаторных электродвигателей
Чтобы проверить однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, по аналогии с трёхфазным мотором, необходимо прозвонить только статорные обмотки.
Трехфазный электромоторНо у однофазных (двухфазных) электродвигателей имеются только две обмотки – рабочая и пусковая.
Схема двухфазного электродвигателяСопротивление рабочей обмотки всегда меньше, чем у пусковой
Таким образом, измеряя сопротивление, можно идентифицировать выводы, если табличка со схемой и обозначениями затёрлась или затерялась.
Часто у таких электродвигателей рабочая и пусковая обмотки соединены внутри корпуса, и от точки соединения сделан общий вывод.
Принадлежность выводов идентифицируют следующим образом – сумма сопротивлений, измеренных от общего отвода должна соответствовать суммарному сопротивлению обмоток.
Проверка коллекторных двигателей
Поскольку коллекторные электродвигатели переменного и постоянного тока имеют схожую конструкцию, то алгоритм прозвонки будет одинаков.
Сначала проверить целостность обмотки статора (в двигателях постоянного тока её может заменять магнит). Потом проверяют роторные обмотки, сопротивление которых должно быть одинаково, коснувшись щупами щёток коллектора, или противоположных контактных выводов.
Удобней проверять обмотки ротора на выводах щёток, прокручивая вал, добиваясь, чтобы щётки контактировали только с одной парой контактов – таким способом можно выявить подгорание у некоторых контактных площадок.
Проверка электромоторов с фазным ротором
Асинхронный электромотор с фазным ротором отличается от обычного трёхфазного электродвигателя тем, что в роторе также имеются фазные обмотки, соединённые по типу «звезда», которые подключаются при помощи контактных колец на вале.
Статорные обмотки проверяются как у обычного трёхфазного электродвигателя.
Фотографии позаимствованы с сайта http://zametkielectrika.ru
(PDF) Влияние неисправностей поворотно-поворотных обмоток статора в синхронных генераторах
Влияние неисправностей поворотно-поворотных обмоток статора в
Синхронных генераторов — численное исследование
Мейнольф Клок, Йенс Розендал
Дортмундский университет
Кафедра Электроприводы и мехатроника 1
Emil-Figge-Str. 70, D-44221 Dortmund, Germany
Аннотация. Влияние неисправностей обмотки статора на поведение синхронного генератора
представляет интерес для
, прогнозирующего серьезность возникающих повреждений.В документе
в руке описывается числовое значение переходного поля и расчет чистой
работы для внезапного возникновения обмотки статора
витков для замыкания коротких замыканий в группах катушек и между
между различными фазами. Для 2-полюсного генератора
мощностью 775 МВА исследованы шесть различных мест коротких замыканий, различающихся числом закороченных витков
и положением шунтируемых витков
в обмотке. Переходные токи в короткозамкнутых обмотках
, а также в остальных обмотках статора
рассчитываются с учетом насыщения.Дополнительно
определяется неуравновешенное магнитное притяжение и вывод
как функция времени. Результаты расчетов
проясняют серьезность таких неисправностей, даже если машина
отключена от сети и обесточена в течение очень короткого периода
после возникновения короткого замыкания.
Ключевые слова — электрическая машина, неисправность обмотки статора,
численное вычисление поля, связанные задачи.
И.ВВЕДЕНИЕ
Повреждения обмотки статора имеют большое значение для больших синхронных генераторов
, поскольку они не только серьезно повреждают обмотку статора
машины, но также могут повредить сердечник статора
целиком. Распространенными причинами этих неисправностей
являются усталость материала изоляции
, обусловленная механическим напряжением в концевой зоне обмотки, а также термическое воздействие и влажность
[1, 2 и 3].
Переходное числовое поле и сетевой расчет
представляется адекватным и полезным инструментом для
количественного прогнозирования последствий неисправностей обмотки статора
, поскольку экспериментальные исследования слишком дороги или
совершенно невыполнимы.В отличие от простого анализа, основанного на работе
, переходное изменение взаимных
и самоиндуктивностей, вызванное изменениями уровня насыщения железом
, неявно принимается во внимание, поскольку дискретизированная модель
может считаться представлением
весь магнитопровод.
Выходные величины могут быть использованы для дальнейших оценок —
, например, реконструкция возмущений с
окончательно разрушила генератор.Силы, действующие на концевую зону обмотки разрушенного генератора
, например,
могут быть рассчитаны по токам, полученным в катушке
.
1 Кафедру электроприводов и мехатроники, Университет
Дортмунд, Германия, возглавляет профессор, д-р инж. Д-р инж. С. Кулиг.
Это позволяет идентифицировать неисправность обмотки статора как
как основную причину деформации концевой зоны обмотки
вышедшего из строя генератора.В данном исследовании конечно-разностная схема
в сочетании с произвольной схемой, содержащей
обмоток и сосредоточенных элементов, применяется к генератору 2-полюсный-775
МВА.
II. ЧИСЛЕННОЕ ШАГОВОЕ ПОЛЕВОЕ ВЫЧИСЛЕНИЕ
СВЯЗАННОЕ С АНАЛИЗОМ СТАТОРНОЙ СЕТИ
В сильно связанном числовом пошаговом вычислении
для величин поля и схемы определяющие
уравнения решаются одновременно для каждого временного шага.
Шаг по времени получается в результате замены временных производных
на частные разностей. В используемой здесь программе
на этот раз дискретизация времени выполняется в соответствии с
θ-методом, как описано в [4]. Метод пространственной дискретизации
магнитного поля, приложенного в программе
, представляет собой конечно-разностную схему. Поскольку эти методы
не новы, только базовый набросок результирующей системы уравнений (1) для данного временного шага
описывается ниже [3, 4, 5, 6 и 7].
Как и в методе конечных элементов, матрица сопротивления
(α) является результатом процесса пространственной дискретизации, который
связывает неизвестные узловые значения магнитного
векторного потенциала на дискретизированном поперечном сечении машины
друг с другом. . Следует отметить, что такой узловой подход
на двухмерном поперечном сечении можно считать эквивалентом трехмерного подхода к краю, примененного к одноэлементной послойной модели поперечного сечения
.Собственные ограничения:
, заданные краями в передней и задней плоскости со значением
, равным нулю, тогда как неизвестные значения возникают для краев в перпендикулярном направлении
.
В массивных проводящих областях, таких как сердечник ротора и
, вихревые токи демпферных стержней необходимо учитывать в
. Предполагается, что они замыкаются идеально, то есть без дополнительного падения напряжения
в торцевой области машины. Их плотности тока
не встречаются явно.Поскольку они
определяются только производной по времени векторного потенциала
и проводимости материала, их выражения
могут быть немедленно вставлены в уравнения для векторных потенциалов
. Дискретизация и перегруппировка приводят
к диагональной матрице узловых коэффициентов проводимости
(Fγ) с шириной временного шага h и методу
θ
с весовым коэффициентом
(1− θ) в знаменателе.
1
Обнаружение межвиткового короткого замыкания статора асинхронного двигателя в соответствии с компонентами последовательности тока линии с использованием искусственной нейронной сети
Обнаружение неисправности предназначено для обнаружения неисправности на начальной стадии и немедленного отключения машины, чтобы избежать отказа двигателя из-за большого тока короткого замыкания. В этой работе представлена онлайн-диагностика межвиткового замыкания статора трехфазного асинхронного двигателя на основе концепции симметричных компонентов.Математическая модель асинхронного двигателя с повреждением при повороте разработана для интерпретации характеристик машины при неисправности. Модель Simulink трехфазного асинхронного двигателя с межвитковым замыканием статора создана для выделения составляющих последовательности тока и напряжения. Ток обратной последовательности может обеспечить решающий и быстрый метод контроля для обнаружения межвиткового короткого замыкания статора асинхронного двигателя. Изменение на единицу тока обратной последовательности по отношению к току прямой последовательности является основным индикатором неисправности, который импортируется в архитектуру нейронной сети.Выходной сигнал нейронной сети прямого обратного распространения классифицирует уровень короткого замыкания обмотки статора.
1. Введение
Асинхронные двигатели превосходят область электромеханического преобразования энергии. Их надежность, низкая стоимость и высокая производительность делают их самыми популярными двигателями переменного тока. Эти двигатели могут применяться в различных областях, от бытовых приборов до промышленных двигателей большой мощности. В последние годы проблемы отказов в больших асинхронных двигателях стали более значительными.При диагностике неисправностей важно определить, есть ли в системе неисправность, и найти ее источник [1]. Если неисправность двигателя не будет устранена на ранней стадии, это может привести к повреждению двигателя и его повреждению. Это вызовет остановку промышленного производства.
В [2] упоминается много аварийных ситуаций. Одним из них является случай, когда разрушенная штанга ротора вырвалась из паза и повредила обмотку статора. Неисправности асинхронного двигателя могут быть механическими или электрическими.Основные механические неисправности — это неисправность подшипника [3–5] и поломка стержня ротора [6–10]. На электрическую неисправность влияет качество электроэнергии, подаваемой в сеть переменного тока, колебания частоты, нарушения напряжения и колебания нагрузки. Еще одна неисправность — короткое замыкание обмотки статора [3, 11–14]. Примерно более одной трети всех неисправностей асинхронного двигателя приходится на повреждение обмотки статора. Короткое замыкание в обмотке статора развивается за очень короткое время и полностью выходит из строя. Обычно межвитковое короткое замыкание перерастает в межобмоточное замыкание, замыкание фазной обмотки и замыкание на землю одной линии, что приводит к поломке двигателя.Обнаружение неисправности обмотки на этапе пуска увеличивает возможность ремонта машины путем ее перемотки или, в больших двигателях, смещения короткозамкнутых катушек.
Традиционные способы контроля неисправностей касались измерения потока утечки [15], частичного разряда [16], гармоник в токе и напряжении статора [17] и т. Д. Последующие исследования, однако, показали, что многие из этих традиционных методов являются приемлемыми. склонны к необычности из-за искажений напряжения питания [18], асимметрии в машинах [19], случайного воздействия неисправностей статора и ротора и т. д.Анализ сигнатуры тока двигателя (MCSA) — важный метод, используемый для мониторинга состояния. Неисправности асинхронного двигателя, такие как проблемы с подшипниками, поломка стержня ротора, аномалии эксцентриситета и неисправности обмотки статора, вызывают изменение амплитуды и частоты сигнатуры тока двигателя [3–9, 11–14].
Прорыв в технологиях обработки сигналов и достижения в области компьютерного программного обеспечения подняли обнаружение неисправностей машин на новый уровень. Большая часть продемонстрированной работы по обнаружению неисправности обмотки статора относится к области частотного анализа.Методы преобразования сигналов, такие как быстрое преобразование Фурье (FFT), S-преобразование, кратковременное преобразование Фурье (STFT), вейвлет-преобразование и преобразования Гильберта, были приняты в сочетании с различными методами классификации, такими как экспертные системы, искусственная нейронная сеть, нечеткая логика. , и поддерживающая векторная машина [20–26] для моторной деградации.
В [27–29] большой интерес был проявлен к искусственной нейронной сети для обнаружения неисправностей асинхронного двигателя. Необходимым условием для создания успешного классификатора ИНС является выбор соответствующих входных данных для каждого случая неисправности.В [27, 28] описывается обнаружение местоположения межвиткового замыкания статора посредством ИНС с учетом параметров частотной области как выбранного входа.
В [29] ИНС применяется для обнаружения серьезности межобмоточного замыкания с выбранным параметром во временной области. В работах [30–33] основное внимание уделяется току обратной последовательности, который возникает из-за несимметричных обмоток.
Большая часть исследовательских работ по обнаружению неисправности обмотки статора асинхронного двигателя основана на анализе частотной области.Если мы выберем линейные токи или линейные напряжения в качестве параметров, рассматриваемых для обнаружения неисправности, анализ во временной области также будет столь же эффективным. Это позволит избежать использования спектрального анализатора и сложных методов преобразования сигналов, что значительно упрощает системный блок обнаружения неисправностей. Цель состоит в том, чтобы определить универсальный метод диагностики для обнаружения неисправности обмотки и уровня ее серьезности без данных о конструкции двигателя и со знанием параметров неисправности из анализа во временной области.
В этой работе мы пытаемся найти метод обнаружения повреждения обмотки статора на основе удельного значения составляющих последовательности тока во временной области и классифицировать серьезность повреждения с помощью искусственной нейронной сети. Здесь сеть была обучена с полным диапазоном входных векторов, полученных из модели Simulink. Входной вектор NN содержит экспериментальные значения до возможного диапазона и значения Simulink для завершения входного набора. Это обеспечивает хорошо обученную сеть. Значения моделирования хорошо согласуются с экспериментальными значениями.Обнаружение неисправностей на начальном этапе увеличивает жизнеспособность ремонта машины, а устранение неисправностей в зародыше позволяет избежать электрических искр и взрывов.
В следующем сеансе подробно рассматривается математическое моделирование асинхронного двигателя с повреждением обмотки статора. Используя эти математические уравнения, в Simulink создается модель, которая описана в Разделе 3. Метод классификации, используемый для обнаружения неисправности, выделен в Разделе 4.
2. Математическое моделирование неисправности поворота обмотки статора
Трехфазный асинхронный двигатель с замыканием витков в однофазной обмотке статора, где β — доля закороченных витков.Обмотка в этой фазе состоит из двух частей — витков с коротким замыканием и витков без повреждения. Уравнения машины в переменных abc для симметричного двигателя с повреждением одной обмотки могут быть выражены как [34–36]. Здесь мы предположили, что индуктивность рассеяния закороченных витков равна, где — индуктивность рассеяния по фазе, а полное сопротивление короткого замыкания — резистивное. Где
Матрицы сопротивлений уравнения (1) следующие:
Суммируя первые два строки уравнения (1), где
Матрицы индуктивности изменяются как
Уравнения напряжения и магнитной связи для закороченных витков ( β s 2 ) равны
. abc переменных равно
Матрицы индуктивности задаются формулами (9) — (11)
3.Анализ компонентов последовательности и извлечение параметров
Симметричные компоненты — надежный инструмент для анализа и решения проблем любой несбалансированной системы. Симметричные компоненты являются надежными индикаторами повреждений статора. В принципе, симметричные (исправные) двигатели, питаемые от симметричных трехфазных источников напряжения, не создают токов обратной последовательности. При возникновении короткого замыкания симметрия будет нарушать и генерировать токи обратной и нулевой последовательности. Что касается практики симметричных компонентов, три набора симметричных сбалансированных фаз выводятся из любого набора несимметричных параметров.Они распознаются как компоненты положительной, отрицательной и нулевой последовательности. Используя преобразование Fortescue, задаваемое уравнением (12), симметричные компоненты ( I P , I N , I 0 ) вычисляются из несбалансированных фазных токов ( I a , I b , I c ).
По сути, трехфазный асинхронный двигатель представляет собой симметричную систему в нормальных условиях и вырабатывает только токи прямой последовательности.Он генерирует положительную, отрицательную и нулевую последовательность, когда симметрия нарушается во время аварийной ситуации.
Программа MATLAB используется для создания имитационной модели трехфазного двигателя с повреждением одной из фазных обмоток. Из-за сложности создания неисправности и экспериментального измерения фазных токов для высоких значений процентного короткого замыкания мы вынуждены создать модель Simulink. Simulink асинхронного двигателя с закорачиванием обмотки статора построен на основе фундаментальных уравнений, упомянутых в разделе 2.Модель Simulink двигателя с межвитковым замыканием показана на рисунке 1.
Модель смоделирована для различных уровней короткого замыкания в однофазной обмотке, а значения фазных токов сохранены в рабочем пространстве MATLAB. Из этих значений рассчитываются ток обратной последовательности, ток прямой последовательности и токи нулевой последовательности. Фазные токи и токи последовательности для различных уровней повреждения приведены в таблице 1.