-CP-

[) и

г

реостата (рис. 311), в этом случае напряжение на обмотке возбуждения понижается пусковым реостатом, что приведет к уменьшению тока возбуждения и магнитного потока Ф, а так как, согласно формуле (46), М = СшФ1а, то при малых значениях Ф вращающий момент недостаточен для разворачивания двигателя; 4) щетки сдвинуты с нейтрали, при этом часть секций параллельных ветвей обмотки якоря расположена в магнитном поле противоположной полярности, вследствие чего в проводах этих секций создаются силы, направленные против вращающего момента двигателя, и двигатель плохо разворачивается, наблюдается сильное искрение под щетками;

5) сопротивление в цепи возбуждения слишком велико, вследствие чего ток возбуждения и.магнитный поток полюсов недостаточны для создания нормального вращающего момента;

6) у двигателей смешанного возбуждения обмотки возбуждения включены встречно, вследствие чего при увеличении нагрузки магнитный поток и соответственно момент уменьшаются.

Если число оборотов двигателя постоянного тока при номинальных напряжении и нагрузке мало, то возможны следующие причины:

1) сопротивление реостата в цепи возбуждения очень мало, поэтому магнитный поток Ф большой, а так как

U - 1JR,

Рис. 311. Неправильное включение пускового реостата двигателя.

вращающий

согласно формуле (52) п

-, то при большом зна-

чении Ф число оборотов будет мало;

2) щетки сдвинуты с геометрической нейтрали;

3) обрыв, плохой контакт иди витковые замыкания в обмотке якоря и другие причины.

Глава XLV

ОСНОВНЫЕ НЕПОЛАДКИ В РАБОТЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ И МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

§ 1. Основные причины неполадок в работе трансформаторов

При работе трансформатора его стальной сердечник гудит. Это вполне нормальное явление и объясняется оно магнитострикцией - изменением формы стали при перо-магничивании. Частицы стали при перемагничивании то сжимаются, то удлиняются, и, хотя эти изменения составляют стотысячные доли первоначальной длины, они вызывают характерное гудение стального сердечника трансформатора.

- Ненормальное гудение стального сердечника трансформатора может быть вызвано следующими причинами: 1) ослаблением болтов, стягивающих листы стального сердечника трансформатора; 2) перегрузкой или значительной несимметричностью нагрузки фаз трансформатора, при которой создается несимметричность магнитных потоков в сердечниках, что и вызывает гудение стали; 3) витко-выми замыканиями в обмотках, при которых в коротко-замкнутых витках протекают большие токи и этими токами создаются магнитные потоки, вызывающие гудение стали; 4) к трансформатору подведено повышенное напряжение, вследствие чего увеличивается магнитный поток и гудение в стали трансформатора.

Потрескивание внутри трансформатора может быть вызвано следующими причинами: 1) замыканием между обмоткой или отводами и корпусом вследствие перенапряжения; 2) обрывом заземления между сталью сердечника и баком, вследствие чего статические заряды, появляющиеся в стальном сердечнике, проходят на корпус в виде разрядов, что и вызывает потрескивание внутри трансформатора.

Ненормальное напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора возможно в результате таких причин.

1. Если первичные напряжения одинаковы, а вторичные напряжения при холостом ходе одинаковы, а при нагрузке разные, то возможен плохой контакт в соединении одного из зажимов или внутри обмотки одной из

фаз или же обрыв в первичной обмотке трехстержневого трансформатора, соединенного по схеме треугольник - звезда или треугольник - треугольник.

При холостом ходе магнитные потоки, индуктирующиеся в обмотках двух включенных фаз, замыкаются через стержень поврежденной фазы и индуктируют во вторичной-обмотке этой фазы э. д. с. При нагрузке магнитные потоки включенных в сеть соседних фаз не могут передать во вторичную обмотку поврежденной фазы достаточной мощности, в результате чего напряжение в поврежденной фазе будет при нагрузке меньшим.

2. Если первичные напряжения одинаковы, а вторичные напряжения неодинаковы при холостом хода и при нагрузке, то это может быть вследствие обрыва первичной обмотки трансформатора, соединенного по схеме звезда - звезда. В этом случае э. д. с. во вторичной обмотке поврежденной фазы индуктируется вследствие того, что через ее стержень замыкаются магнитные потоки неповрежденных

фаз (рис. 312). Такое же явление наблюдается, если одна из фаз вторичной обмотки при соединении ее по этой же схеме будет вывернута , когда перепутаны начало и конец обмотки.

3. Если произойдет обрыв во вторичной обмотке трансформатора, соединенного по схеме звезда - звезда или треугольник - звезда, то в этом случае одно линейное напряжение не равно нулю, а два других равны нулю. На рисунке 313, а показано, что при обрыве в фазе в во вторичной обмотке только линейное напряжение U&c не равно нулю, а линейные напряжения £/ ав и с7В0 равны нулю.

Рис. 312. Магнитные потоки в сердечнике трансформатора при обрыве одной из фаз первичной обмотки.

Если оборвана одна из фаз вторичной обмотки при соединении по схеме треугольник - треугольник, линейные напряжения будут на всех фазах, так как получается соединение в открытый треугольник, при котором напряжение на свободных концах является равнодействующим напряжений двух фаз (рис. 313, б и в), в данном

й = (-й^ + (-йш).

При открытом треугольнике с активной нагрузкой лектор тока /л опережает вектор напряжения на 30°.

Рис 313. Обрывы во вторичной обмотке трансформатора:

а - при соединении обмоток Y/Y, б - при соединении обмоток Д/Д, е - векторная диаграмма при открытом треугольнике

Это значит, что трансформатор работает с cos ср = 0,866. Следовательно, отдаваемый трансформатором ток должен быть снижен на 2/3 от 0,866 /н, т. е. возможна временная эксплуатация трансформатора при линейном токе, не превышающем 0,58 /н, так как 2/3 от 0,866 составят 0,58.

§ 2. Основные причины неполадок в работе синхронных машин

Большая часть неполадок в работе синхронных машин вызывается неисправностью машинного возбудителя, который представляет собой машину постоянного тока.

Основными причинами невозбуждения синхронного генератора, кроме неполадок в работе возбудителя, могут быть следующие: 1) обрыв или плохой контакт в цепи возбуждения ротора генератора; 2) плохой контакт между щетками и контактными кольцами вследствие загрязнения или окисления поверхности контактных колец.

Неравенство напряжений между фазами при холостом ходе генератора может возникнуть, если одна или несколько катушек в фазе соединены неправильно ( перевернуты ) и э. д. с. в них направлена встречно основной э. д. с. обмотки. Неправильное соединение может получиться при перемотке обмотки во время капитального ремонта генератора.

Отсутствие напряжения на одной фазе наблюдается при обрыве в одной фазе, если обмотки статора соединены в звезду, или при обрыве в двух фазах, если обмотки статора соединены в треугольник.

Если напряжение генератора при номинальном числе оборотов ротора и номинальном токе возбуждения меньше номинального, то причиной этого может быть: 1) витковое замыкание в обмотках статора; 2) межвитковое соединение или замыкание на корпус в двух местах обмотки возбуждения; 3) неправильное соединение обмоток возбуждения ротора, когда полярность полюсов не чередуется; соединение обмоток статора в треугольник вместо соединения в звезду.

Колебания напряжения при работе генератора при постоянной скорости вращения возможны вследствие плохого контакта в цепи возбуждения, который периодически в результате действия центробежньгх .сил то появляется, то исчезает.

§ 3. Основные причины неполадок в работе асинхронных двигателей

Основными причинами того, что асинхронный двигатель не идет в ход, могут быть следующие: J) перегорели предохранители в одной или нескольких фазах, подводящих ток к двигателю; 2) произошел обрыв в подводящих проводах или в обмотке статора, соединенной в звезду; двигатель развернуться не может, так как в машине отсутствует вращающееся магнитное поле; 3) произошел обрыв в двух или трех фазах обмотки фазного ротора; двигатель

Рис иие

314 Неправильное соедиие-выводов обмоток статора асинхронного двигателя:

а - при соединении обмоток в звезду, б -при соединении обмоток в треугольник

развернуться не может, так как в роторе отсутствует ток; 4) одностороннее притяжение ( прилипание ) ротора к статору вследствие большой выработки подшипников;

5) большая перегрузка, заедание в рабочей машине или задевание ротора о статор вследствие большой выработки подшипников;

6) обмотки статора соединены в звезду вместо треугольника.

Если двигатель плохо разворачивается, сильно гудит, величина тока во всех фазах различная и при холостом ходе превышает номинальную, то причиной этого является неправильное соединение выводов обмоток - одна фаза перевернута . В этом случае двигатель работать не будет (рис. 314). Для правильного присоединения двигателя к сети нужно точно определить выводы обмоток и правильно соединить их (§ 2, гл. XXV). Способы определения выводов обмоток асинхронного двигателя рассматриваются в курсе Эксплуатация и ремонт сельскохозяйственных электрических установок .

Если двигатель хорошо идет в ход, но сила тока в фазах различна, в одной фазе ток на 73% больше, чем в двух других. Это явление может наблюдаться при обрыве внутри одной фазы статора двигателя, обмотки которого соединены в треугольник (рис. 315). При такой схеме получается открытый треугольник, в статоре образуется вращающееся магнитное поле, ротор двигателя свободно разворачивается и работает, но мощность его понижается на одну треть. В этом случае (рис. 315) ток в фазе В на 73% больше, чем в фазах А ж С.

Ненормальные шумы и гудение в асинхронном двигателе могут возникать по следующим причинам: 1) витко-

Рис 315 Обрыв внутри фазы обмотки статора двигателя, соединенного в треугольник

вое замыкание в обмотке статора или ротора; 2) слабая затяжка или запрессовка стали статора; 3) шум вентилятора; 4) шум изношенных шарикоподшипников и др.

§ 4. Работа асинхронных двигателей при ненормальном режиме

Под ненормальными режимами понимают работу электрических машин при напряжении, частоте, нагрузках и других параметрах, отличающихся от номинальных значений.

Рассмотрим работу асинхронных двигателей при отклонении напряжения и частоты от номинальных значений.

При повышении напряжения сверх номинального и номинальной частоте магнитный поток двигателя возрастает, что приводит к увеличению потерь в стали двигателя и ее перегреву. Вращающий момент двигателя увеличивается, поэтому ухудшается коэффициент мощности двигателя. Ток статора при полной нагрузке может уменьшиться, а при малой нагрузке увеличиться при увеличении тока холостого хода.

Понижение напряжения при номинальной частоте приводит к уменьшению тока холостого хода и магнитного потока, а значит и к уменьшению потерь в стали. При этом коэффициент мощности двигателя улучшается. При номинальной нагрузке понижение напряжения на зажимах двигателя вызывает перегрузку обмоток статора двигателя током, а при очень малой нагрузке ток статора даже уменьшается из-за снижения тока холостого хода. Вращающий момент двигателя уменьшается, так как М = U2. Скольжение ротора увеличивается, что вызывает увеличение тока в роторе.

При уменьшении частоты и номинальном напряжении увеличивается ток холостого хода и магнитный поток двигателя, а это приводит к ухудшению коэффициента мощности двигателя. Вращающий мбмент двигателя увеличивается, скольжение уменьшается. Ток ротора уменьшается. Ток статора при малой нагрузке увеличивается в результате возрастания тока холостого хода, а при большой нагрузке уменьшается вследствие увеличения магнитного потока Ф, так как по формуле (199) М = = СЫФМТ2 cos t(>a.

Таким образом, уменьшение частоты аналогично по своему действию увеличению напряжения. Поэтому если иногда приходится работать при заниженной частоте, то для того, чтобы двигатель работал в режиме, близком к номинальному, следует немного снизить напряжение на зажимах двигателя.

При повышении частоты и номинальном напряжении ток холостого хода и магнитный поток уменьшаются,

вращающий момент также вследствие этого уменьшается. На рисунке 316 показана зависимость тока холостого хода асинхронного двигателя от частоты. Из этого рисунка видно, что уменьшение частоты влечет за собой резкое увеличение тока холостого хода.

Магнитный поток асинхронного двигателя изменяется пропорционально изменению напряжения и обратно пропорционально изменению частоты, согласно формуле (165)

р

0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 ?н U f=Ex - 4,44u>1jKo6i/i#m-

Рис 316 Зависимость тока холостого хода асинхронного двигателя от частоты при номинальном напряжении.

Число оборотов двигателя при отклонении напряжения от номинального изменяется незначительно, если частота в сети постоянна. Например, при изменении напряжения на 20% число оборотов изменится на величину, меньшую 2%.

Зависимость тока статора асинхронного двигателя от частоты при номинальной нагрузке и номинальном напряжении показана на рисунке 317. Кривая 1 снята для двигателей небольшой мощности, у которых отношение

0,6, а кривая 2 снята для двигателей большей мощ-

ности, у которых отношение

1а

.0,2,

где /0 - ток холостого хода двигателя при номинальных значениях частоты и напряжения; Ii - номинальный ток статора двигателя при нормальном режиме. Как видно из кривых, с увеличением частоты ток статора возрастает, причем это увеличение тем больше, чем меньше относительная величина тока холостого хода. Возрастание тока статора с увеличением частоты объясняется тем,что с увеличением частоты магнитный поток Ф уменьшается, а для того, чтобы двигатель развивал тот же момент, должен увеличиться ток в статоре и соответственно в роторе, потому что по формуле (199):

М = СМФМЦ cos Ц>2.

При уменьшении частоты ток статора у двигателей с небольшой относительной величиной тока холостого хода вначале уменьшается, а затем увеличивается, а у двигателей с большой относительной величиной тока холостого хода только увеличивается, так как при снижении частоты намагничивающая составляющая тока холостого хода возрастает, что и вызывает увеличение общего тока статора.

Вопросы для самопроверки

1. Объясните основные причины перегрева электрических машин

2. Каковы основные причины вибрации электрических машин?

3. Вследствие каких причин генератор постоянного тока не возбуждается?

4. Почему генератор постоянного тока может не развивать номинального напряжения?

5. Объясните основные причины искрения под щетками.

6 Объясните, по каким причинам двигатель постоянного тока может не пойти в ход

7 По каким причинам возникают неполадки в работе трансформаторов?

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,1 Гн

Рис. 317. Зависимость тока статора асинхронного двигателя от частоты при работе с номинальными напряжением и моментом

8. Почему возникают неполадки в работе синхронных генераторов?

9. Объясните основные причины неполадок в работе асинхронных двигателей.

10. Как будет работать асинхронный двигатель при ненормальных напряжении и частоте сети?

§ 5. Лабораторная работа Выявление неисправностей электрических машин

Цель работы. Изучить причины неполадок в работе электрических машин и способы их устранения.

План работы. 1. Выявить причины невозбуждения генератора постоянного тока.

2. Выявить причины неравномерного напряжения между фазами трехфазного синхронного генератора.

3. Выяснить, по какой причине асинхронный двигатель не идет в ход.

4. Исследовать работу асинхронного двигателя при ненормальном режиме.

Для этой работы может быть предложен и другой план или введены другие задания но усмотрению преподавателя.

Пояснения к работе. Основные причины невозбуждония генератора постоянного тока описаны в § 1, гл. XLIV. Если причиной невозбуждения является неправильное включение обмотки возбуждения, нужно изменить направление вращения якоря или переключить концы обмотки параллельного возбуждения. Если причиной невозбуждения является обрыв в цепи шунтового реостата, то, замыкая перемычкой клеммы Ш и Я, к которым подсоединен реостат, можно возбудить генератор. Нужно проверить, стоят ли щетки на нейтрали, каково нажатие их на коллектор и т. д.

Неравномерное напряжение между фазами трехфазного синхронного генератора возможно вследствие вит-кового замыкания в одной из фаз или если одна из фаз окажется перевернутой. В этом случае нужно пересоединить перевернутую фазу и снова измерить напряжения между фазами, они должны быть равномерными.

Основными причинами того, что асинхронный двигатель не идет в ход, могут быть следующие: а) перегорание предохранителя одной фазы; б) обрыв в одном из проводов,