При измерении сопротивления обмоток при постоянном токе имеют значение не только абсолютная величина сопротивления и соответствие ее расчетной, но и симметричность сопротивлений отдельных фаз. Одинаковое, но значительно отличающееся от расчетного значение сопротивления каждой фазы может быть вызвано ошибкой в числе витков катушки, применением провода, отличающегося сечением от расчетного, либо отличием средней длины витка от расчетной. Разные значения сопротивлений отдельных фаз могут быть следствием многих причин — ошибок в схеме соединения катушек и катушечных групп, витковых замыканий и плохого качества паек. Допустимое отклонение фактического значения сопротивления от расчетного можно принять равным ±2%, а допустимое значение расхождения сопротивления отдельных фаз — не более 2% среднего значения сопротивления фаз.
Измерение сопротивления обмоток при постоянном токе производят по методу амперметра — вольтметра, а также электрическими мостами. Измеряют обмотки при их практически холодном состоянии (температура любой части электродвигателя отличается от температуры окружающей среды не более чем на 3°С). Температуру окружающего воздуха замеряют не менее чем в трех местах на расстоянии 1—2 м от электродвигателя. Термометры нужно располагать на уровне оси электродвигателя в местах, защищенных от потоков воздуха, создаваемых другими электродвигателями, вентиляторами или случайными причинами. За расчетную температуру принимают среднюю из показаний термометров. Схема подключения измеряемого сопротивления, источника питания и приборов приведена на рис. 1. В качестве источника питания может быть применена аккумуляторная батарея, создающая в обмотке ток до 20% номинального. Время включения тока при каждом измерении не должно превышать 1 мин.
Рис. 1. Метод амперметра — вольтметра.
1Х — ток в измеряемом сопротивлении; /в —ток в ветви вольтметра; 1 — ток по амперметру; Rx — измеряемое сопротивление; RB — сопротивление вольтметра; К — рубильник; R — добавочное регулируемое сопротивление.
Во избежание повреждения вольтметра импульсами э.д.с. при резком изменении тока в цепи измерения необходимо сначала включить нижний рубильник (у аккумуляторной батареи) при отключенном верхнем рубильнике (у вольтметра); этот рубильник включают только тогда, когда ток в измеряемом сопротивлении установится. Регулировку производят с помощью добавочного сопротивления.
Искомое значение Rx определяется следующим образом:
где U — замеренное напряжение, В; RB— внутреннее сопротивление вольтметра, Ом; 1Х—-ток, проходящий через сопротивление Rx, А; —ток, проходящий через вольтметр, А.
Рис. 2. Сдвоенный щуп для измерения сопротивлений. Ток аккумуляторной батареи
Преобразуя последнее выражение, находим:
Когда сопротивление вольтметра превосходит измеряемое сопротивление более чем в 100 раз, отношение U/RB мало по сравнению с / и можно с достаточной точностью принять, что RX=U/I.
При сборке схемы следует обратить особое внимание на надежность контактных соединений самой схемы. В частности, чтобы исключить влияние переходного сопротивления контактов, при измерении сопротивления обмотки ротора цепь вольтметра следует подключать не к поводкам постоянно смонтированных щеток, а непосредственно к контактным кольцам через специальные щетки.
Для раздельного подключения к испытуемому сопротивлению цепей вольтметра и амперметра иногда применяют специальные сдвоенные щупы (рис. 2). Щупы имеют по две иглы — неподвижную 2, ввинченную или запрессованную в текстолитовый наконечник 1, и подвижную 3, свободно проходящую через наконечник и отжимаемую пружиной 4. Игла 3 соединена с помощью проводника 5 с амперметром, а игла 2— с вольтметром. Щуп заключен во втулку 6, закрытую изолятором 7.
При подсоединении щупов (рис. 3) сначала с измеряемым сопротивлением соприкасаются подвижные иглы, а затем при дальнейшем нажатии на щупы — неподвижные. При снятии щупов вначале разрывается цепь вольтметра, потом уже цепь тока. Тем самым вольтметр предохраняется от толчков э. д. е., возникающих при размыкании тока.
Рис. 3. Подключение сдвоенных щупов.
1 — измеряемое сопротивление; 2 — сдвоенные щупы; 3 — неподвижные иглы щупа; 4 — подвижные иглы щупа; 5 — реостат.
Следует отметить, что при пользовании обычными щупами (иглой с изолированной ручкой) пришлось бы применить четыре щупа и, следовательно, занять работой два человека. При пользовании сдвоенными щупами ту же работу может выполнить один человек.
При измерении сопротивлений обмоток электродвигателя, если выведены только три выводных конца обмотки (глухое соединение), следует замерить сопротивление между каждой парой выводных концов (Ri-2, R2-3, Яз-О если эти сопротивления равны, то сопротивление каждой фазы (R1, R2, R3,) составляет:
при соединении в звезду (рис. 4)
при соединении в треугольник (рис. 5)
Замеры сопротивления обмоток производят при значениях тока 10, 15 и 20% номинального*. За расчетное принимают среднее из трех измерений. Измеренные сопротивления различных фаз обмоток статора и ротора не должны отличаться друг от друга более чем на ±2% среднего значения, а от ранее измеренных или от заводских данных — более чем на 2%.
Рис. 4. Измерение сопротивления обмотки при соединении фаз в треугольник.
Рис. 5. Измерение сопротивления обмотки при соединении фаз в звезду.
С большой точностью измерение сопротивления обмоток при постоянном токе можно производить электрическими мостами. Как известно, принцип действия моста состоит в том, что измеряемое сопротивление Rx и три известных регулируемых резистора Ri, Я2 и Яз включают таким образом, чтобы образовался замкнутый четырехугольник. К двум диагонально расположенным углам четырехугольника прикладывают напряжение от источника постоянного тока — обычно от аккумуляторной батареи, а к двум другим углам четырехугольника подключают чувствительный гальванометр, у которого нулевое положение стрелки расположено посередине шкалы.
Подбором сопротивлений R1, R2 и R3 можно добиться того, чтобы через гальванометр не проходил ток. Это возможно, если произведения противоположно расположенных сопротивлений равны между собой, т. е.
RxR2 = RlR3.
Этот простой одинарный мост пригоден для измерения сравнительно большого сопротивления обмоток мелких двигателей, поскольку измеряется фактически искомое сопротивление самих обмоток и сопротивление соединительных проводов и контактов, которым при сравнительно большом сопротивлении обмоток можно пренебречь. Применение одинарного моста ограничено измерением сопротивлений 1 Ом и более.
Более универсальным, пригодным для измерения сопротивлений как больших, так и менее 1 Ом, является двойной мост Томпсона, при измерении которым сопротивление соединительных проводов и контактов практически не имеет значения. Однако эти мосты громоздки и дороги.
По конструктивному исполнению в зависимости от способа, подбора и регулировки переменных сопротивлений мосты разделяются на штепсельные, рычажные и линейные (струнные).
В штепсельных мостах (рис. 6) включение переменных резисторов производят при установке штепселей в гнезда, к которым присоединены эти переменные резисторы. При хорошей подгонке штепселей к гнездам можно добиться очень точных результатов измерений. Недостатком штепсельных мостов является большая затрата времени при производстве замеров.
Рис. 6. Штепсельный мост
Рис. 7. Рычажный мост.
В рычажных мостах (рис. 7) включение переменных резисторов достигается перемещением рычага по набору контактов, к которым подключены переменные резисторы. При чистых хороших контактах точность измерений на рычажных мостах не уступает точности измерений на штепсельных мостах при значительно более высокой скорости замеров.
В линейных мостах каждый из переменных резисторов выполнен в виде проволоки (струны) из материала, обладающего высоким удельным сопротивлением, по которой может передвигаться подвижный контакт (нож). В некоторых конструкциях (рис. 8) струна располагается по окружности. В линейных мостах в зависимости от положения подвижного контакта изменяется соотношение переменных сопротивлений. Линейные мосты являются самыми дешевыми, работа на них так же быстра, как и на рычажных мостах, однако точность измерений ниже, чем на других типах мостов. Применяются линейные мосты только для измерений, не требующих высокой точности.
Рис. 8. Линейный мост.
Как известно, сопротивление проводника при постоянном токе зависит от материала проводника, его размеров и его температуры. Расчетные значения сопротивлений обмоток обычно относят к температуре 15°С, и, если измерение сопротивления производилось при другой температуре, то его пересчитывают к значению, соответствующему 15°С.
