Измерение сопротивления обмоток машин постоянного и переменного тока проводят на постоянном токе. Для измерения применяют измерительные мосты, электронные приборы — омметры или используют метод амперметра — вольтметра.
Измерительный мост представляет собой смонтированные в одном корпусе магазин калиброванных сопротивлений, источник питания — батарею на несколько вольт и стрелочный гальванометр. Выводные концы катушки или обмотки, сопротивление которой надо измерить, подключают к зажимам измерительного моста и поворотом ручек переключателей сопротивлений подбирают его сопротивление, равное измеряемому. Если это сопротивление отличается от сопротивления обмотки, то стрелка гальванометра при нажатии контрольной кнопки отклонится. По резкости и направлению отклонения стрелки судят о необходимости увеличить или уменьшить сопротивление моста и после необходимого переключения снова нанимают контрольную кнопку. Если стрелка неподвижна, то сопротивление моста равно измеряемому сопротивлению.
При работе с измерительным мостом следует быть осторожным, так как при большой разнице измеряемого сопротивления и сопротивления, подобранного в магазине моста, стрелка очень резко отклонится от среднего положения и, ударившись в ограничитель, погнется. Чтобы этого не случилось, на приборе размещают две контрольные кнопки. Около одной из них написано «Грубо», около другой — «Точно». При нажатии кнопки «Грубо» ток через гальванометр ограничивается и стрелка, несмотря на большую разницу сопротивлений, отклоняется незначительно. Кнопку «Точно» можно нажимать только после того, как сопротивление моста подобрано настолько точно, что при нажатии кнопки «Грубо» стрелка почти не движется. После того нажимают кнопку «Точно» и, изменяя положения ручек самых малых сопротивлений, окончательно выравнивают сопротивление моста и сопротивление катушки.
Измерения с помощью моста требуют длительного времени, так как при каждом измерении приходится несколько раз переставлять ручки переключателей и нажимать кнопки гальванометра. Значительно удобнее измерять сопротивление с помощью омметров, которые сразу показывают измеряемое сопротивление. Особенно удобны цифровые приборы, в которых значение измеряемого сопротивления высвечивается на шкале.
Для измерения малых сопротивлений используют специальные омметры или метод вольтметра — амперметра. Через измеряемую обмотку или катушку пропускают постоянный ток и измеряют падение напряжения в обмотке. Сопротивление обмотки рассчитывают по формуле закона Ома: R = U/I.
Если напряжение U измерить непосредственно на зажимах обмотки, то этим методом можно определить сопротивление только самой обмотки независимо от длины соединительных проводов. Для получения точных результатов постоянный ток должен быть стабильным, без колебаний, поэтому для питания схемы используют аккумуляторные батареи, а не выпрямительные установки.
Сопротивление провода зависит от его температуры. Поэтому измерения всегда проводят на остывшей машине при температуре обмоток, равной температуре окружающего воздуха. В протоколах измерений обязательно указывают температуру обмоток. В технической документации указывается сопротивление обмоток при 20°С, которое обозначают R20. Если измерения производились при другой температуре, то для сравнения результатов нужно привести полученное значение сопротивления к температуре 20°С. Зависимость сопротивления от температуры выражается следующей формулой: Rt2=Rt1(l+αt), где Rt1 — сопротивление обмотки при температуре t1; Rt2—сопротивление обмотки при температуре t2 причем t1<t2, ∆t — разность температур, °С; а — температурный коэффициент изменения сопротивления для многих чистых металлов (для меди и алюминия, равный 0,004 1/град).
Если по измерениям, проводимым при t1=15°С, сопротивление обмотки R15=0,95 Ом, то сопротивление, приведенное к 20°С, будет равно R20 =R15(1+α∆t) = 0,95[ 1+0,004(20 — 15)] = 0,97 Ом.
Если результаты измерений сопротивления обмоток расходятся более чем на 5—10% с указанными в технической документации, то это показывает, что обмотка выполнена неверно. В то же время совпадение результатов не дает оснований для заключения о правильности выполнения обмотки.
Рассмотрим такой пример. Двухслойная обмотка из круглого провода намотана пятью проводниками, имеет шесть катушечных групп в каждой фазе (шестиполюсная машина) и соединена в две параллельные ветви. При соединении и пайке схемы обмотчик некачественно выполнил скрутку проводов и плохо ее спаял, один из проводников остался не соединенным с остальными, и ток в этой катушечной группе проходит только по четырем проводам, а не по пяти, как в других группах. Сопротивление этой катушечной группы увеличилось обратно пропорционально суммарному поперечному сечению проводников, т. е. в 5/4=1,25 раза. В то же время сопротивление всей фазы обмотки возросло только на 4%. Такое изменение сопротивления лежит в допустимых пределах и дефект при измерении сопротивлений фаз не может быть обнаружен. В то же время по дефектной катушечной группе протекает такой же ток, как и по остальным, но электрические потери в ее проводниках больше, чем в других группах, на 25% (пропорционально возросшему сопротивлению). Это неизбежно приведет к усилению нагрева проводников, ускорит старение их изоляции и выход машины из строя. Так же измерением сопротивления обмотки не может быть обнаружен, например, замкнутый виток обмотки из круглого провода. Отклонение результатов измерений сопротивлений по фазам обмотки не будет превышать 1—2%, в то же время наличие замкнутого витка приведет к выходу машины из строя из-за быстрого его нагрева и повреждения изоляции соседних витков и пазовой.
При ремонтных работах часто для обнаружения неисправностей обмотки измеряют и сравнивают между собой падение напряжения на нескольких одинаковых элементах обмотки при пропускании по ней тока. Так, например, если соединить все катушки обмотки возбуждения машины постоянного тока последовательно, пропустить по ним Ток и вольтметром измерить падение напряжения на катушке каждого полюса, то результаты измерения должны быть одинаковые или очень близкие друг к другу. Заметные отклонения в показаниях вольтметра при подключении его к какой-либо из катушек покажут, что эта катушка имеет дефект. Например, при большем числе витков падение напряжения на ней будет больше, чем на других, а при уменьшенном числе витков или при замыкании нескольких витков — меньшим. Для проведения таких измерений источник тока соединяют с зажимами обмотки постоянными контактами, а к зажимам вольтметра подключают переносные щупы с острыми концами, легкое нажатие на которые создает хороший контакт с проводом обмотки. Сопротивление катушек при этом не рассчитывают.
Подобный же метод применяют для контроля правильности соединения секций якоря машины постоянного тока с коллектором. Для этого собирают схему, показанную на рис. 182. Схема подключается рубильником через предохранители к источнику тока — аккумуляторной батарее. Измерения производят с помощью двойных щупов 1, в изолированных рукоятках которых укреплено по две иглы. Иглы 4 — измерительные, короткие, соединены с милливольтметром. Иглы 3 — токовые, более длинные, подвижные. Они опираются на пружины 5 и до измерений выдвинуты из рукояток больше, чем измерительные. Подвижные иглы соединены с источником тока через амперметр и регулировочный резистор.
Рис. 182. Схема соединения щупов для контроля обмотки якоря
Измерения проводят следующим образом. Включают источник питания и устанавливают подвижные токовые иглы щупов на соседние пластины коллектора 2. В цепи схемы появляется ток, замыкающийся через пластины коллекторов, выводные концы секций и обмотку якоря. Регулировочным резистором устанавливают определенный ток (обычно 1-2 А), чтобы не перегревались соединительные провода и токовые щупы. После того как ток установлен, его не меняют на протяжении всех измерений. Нажав на щупы, утапливают подвижные иглы и касаются измерительными иглами тех же коллекторных пластин, к которым присоединены подвижные иглы. По милливольтметру замечают и записывают напряжение между двумя соседними коллекторными пластинами. Потом переносят щупы на следующую пару пластин и после того, как амперметр покажет тот же ток в цепи, нажимают на них, чтобы коснуться пластин измерительными иглами. Таким образом последовательно обходят все пластины коллектора. Если все секции соединены с коллектором правильно и качество пайки их выводных концов с пластинами хорошее, то показания милливольтметра будут практически одинаковы, так как схемы обмоток якорей полностью симметричны. При ошибке в схеме или плохом контакте секции с коллектором, а также при замыкании витков в секции показания милливольтметра изменяются. Двойные щупы необходимы для того, чтобы случайно не вывести из строя милливольтметр, так как при плохом контакте между выводным концом секции и пластиной коллектора или при обрыве одной из секций напряжение между некоторыми коллекторными пластинами будет равно полному напряжению источника питания.
