Испытания и измерения при ремонте электродвигателей

Электрические измерения и испытания при капитальных ремонтах электродвигателей выполняют для снятия характеристик изоляции, определения дефектов в обмотках ротора и статора и др. По совокупности всех измерений и испытаний и наружному осмотру делается заключение о пригодности электродвигателя к дальнейшей эксплуатации. В соответствии с «Нормами испытания электрооборудования» в период капитального ремонта электродвигателей выполняют измерение сопротивления изоляции; испытание изоляции обмотки статора повышенным выпрямленным напряжением с измерением тока утечки по фазам (испытания проводятся у электродвигателей мощностью более 5000 кВт для решения вопроса о возможности их включения без сушки); испытание изоляции обмоток повышенным напряжением переменного тока; измерение сопротивления обмоток постоянному току; проверка исправности стержней короткозамкнутых роторов.
Измерение сопротивления изоляции выполняется у обмоток статора и ротора, термоиндикаторов и изолированных от корпусов подшипников. Изоляция обмотки статора испытывается мегаомметром напряжением 2500 В, обмотки ротора синхронного электродвигателя и подстуловой изоляции подшипников — напряжением 1000 В, термоиндикаторов — 250 В.
Измерение сопротивления изоляции выполняют для определения общего состояния изоляции (выявления пробоя, загрязненности, подгорания) и степени ее увлажненности. У обмоток статоров электродвигателей, имеющих выводы начала и конца каждой фазы, испытания изоляции производят пофазно. Изоляция каждой фазы испытывается относительно корпуса при заземлении остальных. У обмоток статоров электродвигателей, имеющих только три вывода, испытания производятся для всех трех фаз одновременно по отношению к заземленному статору.
Для обмоток статоров электродвигателей, вновь вводимых в эксплуатацию, допустимые значения сопротивления изоляции и отношение R15/R60 приведены в Сушке обмоток электродвигателей. Для электродвигателей, находящихся в эксплуатации, сопротивление изоляции и коэффициент абсорбции не нормируются, но должны учитываться при решении вопроса об их сушке.
Испытание изоляции обмотки статора повышенным выпрямленным напряжением дает возможность определить дефекты изоляции в основном в лобовых частях. Анализ зависимости тока утечки от напряжения позволяет установить степень увлажненности изоляции.
Для построения кривых зависимости тока утечки   испытательного напряжения измерение производят не менее пяти раз, поднимая плавно напряжение на одинаковую величину. Показания микроамперметра записывают через 15 и 60 с. Рост тока утечки при установившемся значении испытательного напряжения свидетельствует о наличии дефектов. В этом случае испытательное напряжение должно быть снято и вторично оно может быть подано только после устранения причин увеличения тока. По данным испытаний вычисляют коэффициент нелинейности.

где lmQX, /„,„_ токи утечки при напряжениях соответственно Umax — полное испытательное напряжение (напряжение последней ступени); Uа„ — напряжение первой ступени.
Испытания изоляции полным испытательным напряжением Umax в течение 60 с при измерении тока утечки последней ступени является одновременно и испытанием электрической прочности изоляции выпрямленным напряжением.
Испытание изоляции повышенным напряжением переменного тока частотой 50 Гц является наиболее эффективным методом определения местных
ее дефектов. Обмотку статора испытывают повышенным напряжением переменного тока 10 кВ, а обмотку ротора синхронного электродвигателя — 1 кВ. Испытательное напряжение поднимают плавно со скоростью, обеспечивающей отсчет по измерительным приборам. После испытания снимают напряжение и отключают установку. Продолжительность приложения испытательного напряжения 1 мин. Обмотка считается выдержавшей испытание, если не произошло пробоя, повреждения или местного нагрева изоляции и не отмечено ее нарушений, выявленных по показаниям приборов, звуку разрядов или выделению дыма. Испытания производят до чистки изоляции. После выполнения этого вида испытаний замеряют сопротивление изоляции обмотки. Испытания изоляции повышенным напряжением переменного тока не выполняются, если изоляция увлажнена, имеются видимые дефекты или изоляция признана непригодной по данным других испытаний.
Измерение сопротивления постоянному току обмоток дает возможность определить некачественные пайки, наличие витковых замыканий, среднюю температуру обмотки. Сопротивление обмоток постоянному току зависит от их температуры. Поэтому для возможности сравнения полученных результатов с ранее проведенными при предыдущих ремонтах необходимо эти данные измерений привести к одной и той же температуре (обычно к 15° С).
Измеренные сопротивления каждой фазы обмотки статора не должны отличаться друг от друга или от ранее измеренных, или от заводских данных более чем на 2%. Сопротивление обмотки ротора синхронного электродвигателя не должно отличаться от заводских данные или от ранее измеренного более чем на 2%. Увеличение сопротивления указывает на наличие некачественной пайки в обмотке, а уменьшение — на витковое замыкание.
Проверка исправности стержней короткозамкнутых роторов методом замера сопротивления постоянному току является эффективным способом определения дефектов паек, трещин и обрывов стержней, причем непосредственно измеряют активное сопротивление стержней микроомметром М-246. Для измерения используют игольчатые щупы, подключаемые к концам стержней и к микроомметру вблизи паек у короткозамыкающего кольца (рис. 1). В случае исправных паек прибор. Измеряет полное сопротивление всех параллельно включенных стержней ротора.
Рис. 1. Места подключения микроомметра при контроле паек стержней беличьей клетки

При обрыве стержня в месте пайки прибор измеряет активное сопротивление одного стержня, при плохой пайке — промежуточное значение в зависимости от качества пайки. Пайка считается некачественной, если сопротивление выше нормального в 1,5 раза.

Измерения и испытания при перемотках обмоток.

При перемотках обмоток статоров выполняют испытание активной стали статора; измерение сопротивления изоляции обмоток; испытание повышенным напряжением переменного тока; испытание витковой изоляции обмотки импульсным напряжением высокой частоты; измерение сопротивления обмоток постоянному току.
Испытание активной стали статора выполняют после демонтажа старой обмотки, но до укладки новой, а также при обнаружении дефектов. В соответствии с «Нормами испытания электрооборудования» продолжительность испытаний при индукции 1 Тл —90 мин. Наибольший перегрев зубцов при индукции 1 Тл не должен превышать 45 °С, а наибольшая разность перегрева различных зубцов не должна превышать 30 °С. Потери в стали не должны превышать 5 Вт/кг.
Перед испытаниями надежно заземляют корпус статора. Намагничивающую обмотку наматывают изолированным проводом марки ПРГ. Не допускается применение освинцованного или бронированного кабеля, так как он может вызвать замыкание и оплавление пакета активной стали. На торцы статора обмотку подкладывают прокладки из резины или электрокартона. Под углом 90° наматывают на статор контрольную обмотку и собирают схему. Если испытывают необмотанный сердечник, то контрольную обмотку необходимо укладывать на дно паза статора. Потери в активной стали статора определяют ваттметром, токовая обмотка которого должна быть включена через измерительный трансформатор тока, а обмотка напряжения — к контрольной обмотке.
В зубцах статора располагают термопары и ртутные или спиртовые термометры. Термопары, изолированные друг от друга и от корпуса статора, равномерно распределяют по поверхности расточки статора и присоединяют к переключателю. Подают напряжение на намагничивающую обмотку и записывают показания приборов.
После окончания испытаний вычисляют перегрев и разность перегрева активной стали и удельные потери. При необходимости выполняют ремонт активной стали.
Через 10—15 мин после подачи питания отключают его и приступают к выявлению мест повышенного нагрева зубцов, для чего на ощупь проверяют нагрев зубцов по всей длине активной стали. После этого в местах повышенного нагрева устанавливают дополнительно термопары и термометры. Если индукция не равна 1 Тл, то длительность испытания, мин, определяют по формуле:

где Вх — индукция, Тл, отличная от 1 Тл.

Таблица 1

В процессе выполнения технологических операций при ремонте обмоток статоров, связанных с частичной или полной перемоткой, выполняют пооперационные испытания повышенным напряжением переменного тока. При полной перемотке необходимо руководствоваться табл. 1, при частичной — табл. 2 (таблицы составлены на основе «Норм испытания электрооборудования»). Продолжительность приложения испытательного напряжения 1 мин.
Испытание витковой изоляции катушек обмотки статора электродвигателя выполняют в период перемотки обмотки. Для контроля и испытания витковой изоляции перед укладкой катушек в статор и после их укладки непосредственно подключают их выводные концы к источнику импульсного напряжения высокой частоты на 5—10 с. В качестве источника импульсного напряжения используют аппараты ВЧФ-35-УЭПИ, ВКЗ-2 и др. Аппарат ВЧФ-35-УЭПИ обеспечивает испытание витковой изоляции катушек с рабочим напряжением до 10 кВ. Выходное импульсное испытательное напряжение регулируется девятью ступенями от 6 до 35 кВ. В пределах каждой ступени возможна регулировка напряжения через 1 -2 кВ. Наличие дефектов в витковой изоляции, выявленных импульсным испытательным напряжением, фиксируется схемой индикации с выходом на стрелочный прибор. Уровень выходного импульсного напряжения устанавливается и контролируется по вольтметру. Аппарат состоит из блоков, низкого и высокого напряжений. Импульсное испытательное напряжение витковой изоляции обмотки статора приведено в табл. 3.
Таблица 3

После окончания всех работ, связанных с перемоткой обмотки статора электродвигателя, проверяют их полярность (рис. 2). Проверка полярности обмоток необходима для правильного соединения фаз обмоток статоров в коробке выводов. Начала и концы фаз определяют при помощи милливольтметра. Для этого присоединяют плюс батареи к началу первой фазы, а минус — к концу этой же фазы. При замыкании и размыкании цепи в двух других фазах будут индуктироваться ЭДС. направления которых определяют милливольтметры.
При размыкании рубильника на двух других фазах появляется напряжение положительной полярностью на началах и отрицательной на концах.

Рис. 2. Схема для проверки правильности соединений выводов обмоток статоров электродвигателей:
н — начало; к — конец
что определяют по показаниям милливольтметра, подключаемого поочередно к этим фазам. При замыкании тока полярность на других фазах будет обратна указанной. Проверив полярность, наносят обозначения на выводы. Начала и концы первой, второй и третьей фазы обозначаются соответственно С1 — С4; С2—С5; СЗ—С6. При ремонте обмоток роторов синхронных электродвигателей выполняют испытания, изложенные в «Нормах испытания электрооборудования».

В период полной перемотки обмотки ротора с заменой изоляции полюсов старые контактные кольца, токоподводы и щеточные траверсы можно использовать без переизолировки только в том случае, если они выдержали электрические испытания. Изоляцию контактных колец испытывают по отношению к корпусу и между собой. Корпусную изоляцию полюсов испытывают повышенным напряжением переменного тока частотой 50 Гц в течение 1 мин. Витковая изоляция до установки полюса на ротор испытывают приложением напряжения к выводам катушки в течение 5 мин при температуре 120—130 °С и давлении, равном 0,75 давления, развиваемого при опрессовке изоляции.