ДЕФЕКТАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И ИХ ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ
На современных судах кабельная сеть представляет собой сложную систему, разветвляющуюся по всему судну. Во время эксплуатации под действием условий окружающей среды (температуры, влажности, паров нефтяных масел и т. п.), а также в результате механических воздействий в кабельных сетях могут возникнуть неисправности: снижение сопротивления изоляции или повреждение ее, пробой изоляции между жилами, обрыв жилы кабеля, обрыв кабельной линии. Для определения неисправности при дефектации сетей пользуются мегаомметрами с напряжением 100 В — в сетях до 36 В, 500 В — в сетях от 37 до 500 В и 1000 В — в сетях от 501 до 1000 В, искателями кабельных повреждений (прибором ИКП), мостами. Для обнаружения пониженного сопротивления изоляции пользуются мегаомметром определенного типа в зависимости от номинального напряжения.
При выявлении участка сети с пониженным сопротивлением изоляции неисправность ищут методом последовательного отключения, начиная от источника (электрораспределительного щита). Определенную трудность представляет отыскание участка с пониженным сопротивлением изоляции в разветвленных сетях (сети освещения, сигнализации и т. п.). В этих случаях можно рекомендовать вести поиск с середины сети. Разъединив линию у одной из распределительных коробок на две части, находят поврежденную часть, затем ее делят еще на две части и т. д. Иногда бывают случаи, когда по всей линии наблюдается пониженное сопротивление изоляции. При отключении отдельных участков сопротивление изоляции пропорционально увеличивается, что указывает на старение изоляции кабелей.
Для определения мест повреждения изоляции (замыкания на корпус, замыкания между жилами или обрыва их) пользуются прибором ИКП, принцип действия которого заключается в следующем. К поврежденному кабелю подводится переменное напряжение, а катушку прибора с подключенным к ней телефоном проносят возле кабельной трассы. В катушке индуктируется э. д. с., и в телефоне прослушивается треск. При прохождении места замыкания треск ослабевает. В зависимости от характера повреждения испытательный ток пропускают по двум жилам кабеля или по жиле и корпусу судна.
В случае невозможности доступа к кабельным трассам или по другим причинам для указанных целей применяют мосты, с помощью которых определяют сопротивление жилы до места замыкания.
ДЕФЕКТАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ИХ ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ
При эксплуатации в результате физического износа, действия внешних факторов, несвоевременно проводимых технических обслуживаний, некачественного ремонта и монтажа и т. д. могут возникнуть неисправности электрических машин, наиболее характерные из которых приводятся ниже.
При дефектации любых электрических машин необходимо произвести внешний осмотр, убедившись при этом в отсутствии механических повреждений и загрязненности, нормальном состоянии щеточного аппарата, коллектора или контактных колец, пайки петушков и других соединений, крепления отдельных частей и окраски. Затем надо включить машину под нагрузку и убедиться в ее нормальной работе (отсутствие перегрева, искрения, шума, вибрации, поддержание номинального напряжения или частоты вращения и т. д.). После этого следует произвести инструментальную дефектацию: проверяют сопротивление изоляции в горячем состоянии с помощью мегаомметра, увлажненность обмотки с помощью прибора ЭСКИ-М, износ коллектора или контактных колес с помощью индикатора СТИ-2, равномерность воздушного зазора с помощью щупов и т. п. Все работы желательно выполнять на судне и по результатам дефектации принять решение о необходимости разборки в судовых или цеховых условиях.
После разборки производят окончательную дефектацию отдельных частей машины и принимают решение о категории ее ремонта. Все выявленные дефекты должны быть занесены в специальную дефектовочную карточку, а у крупных машин оформляются актом.
О состоянии изоляции можно судить по значению сопротивления изоляции, электрической и механической прочности, внешнему виду, длительности и условиям работы. Известно немало случаев, когда при нормальном сопротивлении изоляции, высокой электрической прочности и хорошем внешнем виде электрические машины выходили из строя вследствие пробоя между витками или на корпус в результате теплового старения изоляции, т. е. резкого снижения ее механической прочности. Чтобы при дефектации принять правильное решение о категории ремонта, необходимо обращать внимание на механическую прочность изоляции (эластичность, гибкость, отсутствие трещин после пробного изгиба).
Электрические машины постоянного тока.
Причинами искрения под всеми щетками или их частью могут быть:
неправильная установка траверсы. Для устранения этой неисправности необходимо установить траверсу по заводской метке. В случае отсутствия метки можно воспользоваться одним из методов, описанных в § 72;
неравномерное расстояние между щетками по окружности коллектора. Для выявления указанной неисправности необходимо положить на коллектор полоску бумаги с нанесенными на нее метками по числу полюсов и проверить соответствие меток расположению щеток. Расстояние между метками на бумаге должно соответствовать длине окружности коллектора, разделенной на число полюсов. Отсчет для этой цели числа коллекторных пластин между щетками по окружности коллектора не рекомендуется, так как это число может быть различным. Для устранения этой неисправности под бракетами щеток увеличивают толщину прокладок или уменьшают ее;
неудовлетворительное состояние щеток. Щетки могут быть обгоревшими, обколотыми, иметь глубокие риски, забитые медной пылью, прилегать к коллектору не всей поверхностью. Необходимо заменить поврежденные щетки или притереть их по коллектору стеклянной шкуркой;
неправильная установка щеток в обоймах; зазор между щеткой и стенкой обоймы слишком мал или слишком велик. В первом случае по мере износа щетка зависает в обойме и не прижимается к коллектору; во втором — щетка перекашивается в обойме и в результате этого на ее боковых поверхностях образуются наработки, что приводит к неплотному прилеганию к коллектору. В обоих случаях необходимо установить нормальный зазор;
ненормальный зазор между щеткодержателями и коллектором. Необходимо проверить зазор между щеткодержателями и одними и теми же пластинами коллектора, поворачивая якорь. Зазор между щеткодержателем и коллектором устанавливают путем ослабления крепежных болтов бракетов щеткодержателей и перемещения их по радиусу коллектора. Для точной установки зазора между коллектором и щеткодержателями подкладывают пластину толщиной, соответствующей нужному зазору, щеткодержатели прижимают к пластине и в этом положении крепят;
вибрация бракетов щеток, обычно возникающая в результате ослабления крепежных болтов или заделки пальца щеткодержателей;
ненормальное нажатие всех щеток, возникающее оттого, что пружины щеткодержателей слишком сильны или слабы. Для устранения необходимо с помощью динамометра замерить нажатие щеток и, изменяя натяжение пружины, привести нажатие в соответствие с паспортными данными машины;
неодинаковое нажатие части щеток. В этом случае следует проверить нажатие всех щеток и привести его к норме;
несоответствие марки щеток данной машине. Щетки могут быть слишком твердыми или слишком мягкими. В первом случае это приводит к большим износам коллектора, во втором — к загрязнению его, а иногда в щетки врезаются медные опилки, а также абразивы (стекло при шлифовке, нагар и т. п.), что вызывает износ коллектора. В этом случае щетки заменяют;
плохой контакт в токоотводящем (токоподводящем) устройстве, т. е. нарушение контактов в кольцах (перемычках), соединяющих отдельные пальцы щеткодержателей, что приводит к неравномерному распределению тока по полюсам (отдельным брикетам щеткодержателей) и некоторые из них перегружаются. Необходимо проверить все соединения и подтянуть их;
неравномерное расположение главных и дополнительных полюсов, в результате чего в коммутируемой секции могут наводиться большие токи. Надо проверить расстояния между набегающими (сбегающими) кромками башмаков главных полюсов (они должны отличаться друг от друга не более чем на 1,5— 2 мм), а также между кромками соседних главных и дополнительных полюсов, которое не должно отличаться более чем на 1 мм.
Искрение щеток, сопровождающееся местным нагревом якоря, приводит к медленному возбуждению генератора и к низким пусковым характеристикам двигателя. Причинами этого явления могут быть:
замыкание между отдельными пластинами коллектора. В этом случае необходимо проверить все пластины и петушки и устранить замыкание путем снятия заусениц или удаления посторонних частиц;
Рис. 7. Схема для определения замыканий между витками в обмотке якоря
межвитковое замыкание в катушках якоря, которое может быть определено аппаратами СМ-1 или ЕЛ-1 или методом падения напряжения, который применяется для петлевой и волновой обмоток и заключается в следующем. К двум соседним пластинам 1 и 2 (рис. 7) коллектора посредством щупов подводят от аккумуляторной батареи Б через предохранитель Пр и выключатель В постоянный ток, а к другим щупам, расположенным на этих же пластинах, подключают милливольтметр mV, с помощью которого определяют падение напряжения. Поочередно проверяют щупами все пластины. В петлевой обмотке показание прибора будет меньше на тех пластинах, к которым подключена секция, имеющая короткозамкнутые витки. При испытании простой волновой обмотки наименьшее показание прибора свидетельствует о замыкании в данной секции обмотки. Для того чтобы найти дефектную секцию, измеряют падение напряжения между пластинами коллектора, отстоящими друг от друга на расстоянии шага по коллектору, который примерно равен двойному полюсному делению. Более точно шаг определяют по наименьшему сопротивлению между двумя пластинами, отстоящими одна от другой на двойное полюсное деление, при условии, что секция между ними не имеет дефектов.
В обмотках с уравнительными соединениями, даже если они исправны, возможна разница в показаниях прибора, но она имеет закономерный характер, поэтому и в этом случае можно по сравнению результатов замера определить дефектную секцию.
Для проверки машин большой мощности достаточен ток 5— 10 А, поэтому при подключении якоря к источнику питания напряжением 110 или 220 В следует устанавливать реостат.
Для предупреждения повреждения милливольтметра необходимо избегать возникновения э. д. с. самоиндукции. Для этого надо сначала подключить источник питания, а затем прибор. Разбирают схему в обратной последовательности.
Для отыскания межвиткового замыкания в петлевой обмотке якоря в судовых условиях без разборки машины можно подать пониженное напряжение на щетки машины, отключив обмотку возбуждения. Проворачивая якорь, надо замерить падение напряжения между каждыми соседними пластинами. Наименьшее падение напряжения укажет на межвитковое замыкание, наибольшее — на обрыв или плохую пайку петушка. В случае волновой обмотки подавать напряжение следует на диаметрально противоположные щетки, а подключать милливольтметр — к пластинам, отстоящим на одно полюсное деление. Напряжение должно быть таким, чтобы не происходило вращения якоря.
Межвитковое замыкание можно определить и другими способами. Например, якорь укладывают на ярмо, представляющее собой по форме главный полюс, обмотка которого питается переменным током, затем берут стальную пластину, которую поочередно подносят к пазам якоря. Около паза, где уложен короткозамкнутый виток, пластина будет вибрировать.
К причинам искрения щеток электрической машины при нагрузке относятся:
неисправность в щеточном аппарате. В этом случае необходимо проверить щеточный аппарат, как указано выше;
неправильное чередование главных и дополнительных полюсов;
слабое поле дополнительных полюсов, что возможно при замыкании части катушки полюса, увеличении зазора между якорем и всеми или отдельными дополнительными полюсами.
Если щетки одного полюса искрят сильнее других, это объясняется неисправностью в щеточном аппарате или замыканием обмотки одного из полюсов.
Замыкание в параллельных катушках можно определить с помощью моста или омметра (катушка с дефектом имеет меньшее сопротивление). Замыкание в последовательных катушках определяется методом падения напряжения, для чего все катушки полюсов соединяют последовательно и подключают к источнику постоянного тока, а вольтметром замеряют падение напряжения на отдельных катушках полюсов. Ток, проходящий через обмотку, не должен превышать нормального. Указанный дефект можно также определить с помощью установки, описанной в § 56.
Блуждающее искрение может возникнуть в результате плохого контакта в щеточном аппарате. Искрение в результате обрыва в обмотке якоря, неравномерного износа коллектора (отдельные пластины выступают или западают больше других) можно обнаружить по почернению пластин коллектора. Обрыв в обмотке якоря находят с помощью аппаратов СМ-1 или ЕЛ-1, а также методом падения напряжения, как при определении межвитковых замыканий. В этом случае на пластинах, где имеется обрыв или плохая пайка, падение напряжения будет наибольшим.
Неравномерность износа пластин коллектора определяют с помощью индикатора при вращении якоря. Выступание межламельной изоляции можно определить визуально. Первую неисправность устраняют проточкой коллектора, вторую — дорожением его.
При искрении щеток наблюдается «блуждающее» почернение пластин. После каждой чистки коллектора чернеют другие пластины, что является признаком неисправности щеточного аппарата или незначительного выступания изоляции пластин коллектора.
Искрение может быть вызвано также перегрузкой машины, большим износом коллектора, биением коллектора, плохой центровкой и т. и.
Легкое круговое искрение обычно вызывается сильным загрязнением коллектора в связи с мягкими щетками или попаданием масел (это возможно в некоторых генераторах, особенно имеющих один подшипник), а также небрежным обслуживанием.
Круговой огонь на коллекторе может возникнуть в результате чрезмерной перегрузки, быстрого реверса, неправильного чередования полюсов.
Перегрев машины является результатом перегрузки машины, засорения вентиляционных путей, плохой работы вентилятора, засорения воздуховодов и т. п.
Чрезмерный нагрев катушек возбуждения возможен при значительном токе возбуждения или межвитковой замыкании в отдельных катушках.
Асинхронные двигатели.
Искрение щеток и обгорание контактных колец у асинхронных двигателей с фазовым ротором может происходить вследствие значительного износа щеток или колец (неровная поверхность, биение и т. д.), их загрязнения, заедания щеток в обоймах щеткодержателей, неточной притирки, неравномерного распределения тока между отдельными щетками в результате плохого контакта, несоответствия марки щеток типу электрической машины. Выявление и устранение ненормальностей производятся так же, как у щеточного аппарата машин постоянного тока.
Перегрев контактных колец и щеток происходит вследствие искрения щеток, чрезмерного нажатия их или недостаточной вентиляции. Перегрев активной стали статора может произойти при повышенном напряжении сети, замыкании отдельных листов активного пакета стали, задевании ротора о статор, оплавлении листов стали. Для устранения дефектов в стали необходимо снять заусенцы у пакета стали, вырубить или опилить места оплавлений.
Перегрев обмотки статора может возникнуть при перегрузке машины, плохой вентиляции, пониженном напряжении, а также межвитковой замыкании, замыкании между двумя фазами, замыкании одной фазы в двух местах на корпус и неправильном включении катушки одной фазы. Для определения дефектов обмотки можно использовать аппараты СМ-1 или ЕЛ-1, а также другие приборы.
Для определения межвиткового замыкания обмотки можно использовать приспособление (рис. 8), состоящее из рукоятки 1, на конец которой надевается подшипник; внутренняя обойма 4 последнего зажимается шайбами 2 из текстолита, эбонита или другого немагнитного материала. Приспособление вводят в статор и медленно обводят им внутреннюю поверхность, прижимая к ней шайбами 2. В обмотку статора подается переменный синусоидальный ток напряжением от 12 до 24 В, и под действием вращающегося магнитного поля наружная обойма 3 подшипника начинает вращаться. В случае межвиткового замыкания наружная обойма 3 перестает вращаться.
Рис. 8. Приспособление для отыскания неисправностей в трехфазных обмотках машин переменного тока
Рис. 9. Схема для определения места соединения обмотки переменного тока с корпусом
Фазу с дефектной катушкой можно также определить по показаниям амперметров, включенных в каждую фазу, или по сопротивлению обмотки фазы, замеренному омметром или мостом, а также методом падения напряжения. Для отыскания катушки с межвитковым замыканием применяют острые щупы, которыми прокалывают межкатушечные соединения и определяют наименьшее падение напряжения на одной из катушек. Иногда удается визуально определить катушку с дефектом по обугливанию, изменению цвета и т. п.
Фазу с замкнутыми на корпус катушками определяют с помощью мегаомметра. Для определения места замыкания можно разъединить межкатушечные соединения и поочередно замерить сопротивление катушек.
Часто применяют следующий способ. Оба конца дефектной фазы соединяют (рис. 9), один из выводов источника постоянного тока присоединяют к фазе, а второй — к корпусу машины. Направления токов в двух частях обмотки, разделенной точкой замыкания на корпус, будут противоположными, поэтому при замере падения напряжения на отдельных катушках 1—6 стрелка прибора будет отклоняться в одну сторону до тех пор, пока не будет пройдена точка замыкания. Изменение направления отклонения стрелки укажет на катушку с замыканием на корпус.
Перегрев ротора может произойти вследствие неисправностей, приведенных выше, а также плохого контакта в пайках лобовых частей, соединения с контактными кольцами, а у двигателей с короткозамкнутыми роторами — плохого контакта между стержнями и кольцами или обрыва стержня.
Для определения обрыва в обмотке короткозамкнутого ротора можно рекомендовать следующий способ. Ротор частично выдвигают из статора, который подключают к источнику пониженного напряжения (36 В), и обводят приспособление вокруг ротора. Когда подшипник приспособления будет находиться над поврежденным стержнем ротора, обойма его перестанет вращаться. Можно применить также другой способ. К кольцам «беличьей клетки» надо подвести напряжение в несколько вольт от мощного источника тока, над ротором поместить картон, на который насыпать стальные опилки. При вращении ротора опилки будут располагаться в направлении стержней. В оборванном стержне тока не будет и опилки не будут располагаться в направлении дефектного стержня.
Рис. 10. Схема для определения выводов трехфазной обмотки
Ненормальная частота вращения ротора возможна в результате обрыва в одной из фаз пониженного напряжения, неправильного соединения, сильного одностороннего залипания из-за износа подшипников, неправильной сборки или перегрузки.
Двигатель может работать с номинальной нагрузкой при пониженной частоте вращения и хорошо запускаться, но токи в фазах будут различными. Это наблюдается в. случае, если произошел внутренний обрыв одной из фаз при соединении обмоток двигателя треугольником.
Если двигатель плохо запускается, сильно гудит, токи во всех фазах различны, это значит, что одна из фаз статора перевернута, т. е. перепутаны начала и концы обмотки. Для определения выводов обмоток (фазировки) пользуются следующими методами (рис. 10). Выводы одной и той же фазы определяют ампервольтметром, омметром, контрольной лампой и т. д. Затем два произвольных вывода двух различных фаз соединяют, а к двум другим свободным выводам этих фаз подключают источник переменного тока пониженного напряжения или подают пульсирующий ток от аккумулятора.
К выводам третьей фазы подключают вольтметр. Если при включении питания стрелка вольтметра отклоняется, значит, конец первой фазы соединен с началом второй (за первую фазу может быть принята любая из двух), Выводы сразу же маркируют и разъединяют. Затем прибор устанавливают к одной из двух фаз, выводы которой замаркированы, а оставшиеся фазы соединяют последовательно. К ним подводят напряжение, и испытания повторяют, в результате чего определяют выводы третьей фазы.
Можно рекомендовать и такой способ. К одной из фаз импульсом подают постоянный ток, а вольтметр включают в другую из двух оставшихся. Если источник постоянного тока (в судовых условиях аккумулятор) положительным полюсом подключается к выводу С1, а прибор отрицательным полюсом — к выводу С2 или С3, то стрелка прибора при подаче питания отклонится вправо.
Можно определить выводы обмотки и так. В одну из фаз подают переменный ток низкого напряжения, а в две другие, соединенные последовательно, включают вольтметр. Если у соединенных последовательно обмоток фаз начало соединено с концом, то стрелка прибора отклонится вправо.
Сильное гудение двигателя возможно в результате короткого замыкания в обмотке статора, неправильного соединения обмотки, несимметричного распределения катушечных групп, вибрации зубцов статора и ротора.
Большинство неисправностей синхронных машин аналогично неисправностям асинхронных двигателей или машин постоянного тока, поэтому они отдельно здесь не рассматриваются.
