В п.3 более подробно рассмотрим испытание электроизоляции обмоток ДПТ.
3. Испытание электроизоляции обмоток ДПТ.
Электрическая прочность изоляции обмотки в значительной степени предопределяет надёжность машины. Поэтому испытания электрической прочности обмоток машины обязательны в любой программе – полной или сокращённой. Испытание изоляции обмоток позволяет выявлять имеющиеся и потенциальные дефекты изоляции.
Электроизоляция характеризуется сопротивлением Ri и максимальным напряжением Uпр, которое она способна выдерживать без пробоев. В программу испытаний ДПТ включено 3 вида испытаний изоляции обмоток – это измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса машины и между обмотками; испытание изоляции обмоток на электрическую прочность относительно корпуса машины и между обмотками;испытание электрической прочности межвитковой изоляции обмоток. Рассмотрим каждый вид испытаний изоляции обмоток в отдельности.
3.1. Измерение сопротивления изоляции.
Величина сопротивления изоляции обмоток электрических машин – важный интегральный показатель состояния изоляции обмотки. Для измерения сопротивления обмоток используются мегаомметры генерирующие постоянное напряжение. Источниками постоянного напряжения могут быть генераторы, а также статические выпрямляющие устройства.
В таблице приведен ряд соответствия номинальных значений напряжений ДПТ напряжению измерения сопротивления обмоток.
| Uн, В | 110 | 220 | 660 | 3000 | 6000 |
| Uмо, В | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2500 |
Сопротивление изоляции обмотки существенно зависит от температуры. Влияние температуры вызывает необходимость измерять сопротивление изоляции обмотки несколько раз – в горячем и холодном состоянии машины. Сопротивление изоляции измеряется также до и после испытания на электрическую прочность.
Сопротивление на корпус и между фазовыми обмотками следует измерять поочерёдно при электрическом соединении остальных цепей с корпусом машины. При измерении электрического сопротивления нулевой провод соединяется с нулевым выводом, а высоковольтный с одним из выводов машины.
Значение сопротивления изоляции должно быть не менее (в рабочем состоянии):
Rmin=Uн/(1000+0.01Pн)
где Uн – номинальное напряжение машины,
Pн – номинальная мощность
На рисунках изображены электрические схемы соединения при измерении сопротивления изоляции на корпус (рис.1) и сопротивления между обмотками (рис.2):
3.2. Испытание электрической прочности изоляции.
Испытания на электрическую прочность изоляции производят на установках с частотой тока 50Гц синусоидального напряжения. Значение Uисп и время приложения (1 мин.) устанавливается ГОСТ 173-74. Uисп прикладывается между выводами обмотки при соединённых вместе выводах других обмоток и корпуса машины. Напряжение плавно поднимается до Uисп, после выдержки плавно снижается до нуля и отключается. Максимальное испытательное напряжение в соответствии с стандартом 1.3-1.5 Uном.
Для приёмо-сдаточных испытаний ДПТ время выдержки может быть сокращено до 1 сек., при этом Uисп увеличивается на 20% и в этом случае напряжение прикладывается сразу.
После испытания ДПТ на нагрев и других испытаний при которых воздействуют механически и электрически на машину (укладка обмоток, пропитка и т.д.) снова проводят испытания. Во избежание повреждения изоляции каждое последующее испытание проводится с понижением Uисп таким образом, чтобUисп соответствовало требованию тех. документации.
Установка для испытания прочности изоляции повышенным напряжением должна иметь возможность регулирования напряжения, приборы для измерения и автоматического отключения и сигнализацию о резком увеличении тока утечки. Источником напряжения служат силовые однофазные трансформаторы. Мощность используемых трансформаторов должна быть пропорциональна квадрату мощности испытуемого ДПТ.
Напряжение на первичной стороне трансформатора должно регулироваться регулятором напряжения, а не реостатом. Установка должна обеспечивать синусоидальное напряжение, так как гармоники приводят к существенному увеличению ёмкостного тока и неправильной оценке свойств изоляции. Рекомендуется выбирать Uном трансформатора выше, чем напряжение испытуемой машины. При необходимости измерения высокого выходного напряжения используются трансформаторы напряжения.
Испытания переменным током имеют следующие недостатки: невозможность контроля тока утечки, пониженное напряжение на лобовых частях из-за ёмкостного тока пазовой изоляции. Поэтому для крупных ДПТ испытанию переменным током предшествует испытание постоянным током:
Uисп. пост=1.6 Uисп. перем
3.3. Испытание электрической прочности межвитковой изоляции.
Проверка электрической прочности межвитковой изоляции имеет важное значение для электрических машин. Отказы двигателей из-за межвитковых замыканий достигают 90% от общего количества для некоторых типов. Испытания электрической прочности межвитковой для разных типов машин отличают некоторые особенности. Для ДПТ при испытаниях электрической прочности изоляции необходимо следить за тем, чтобы напряжение между коллекторными пластинами не превысило допустимой величины и не вызвало круговой огонь на коллекторе. Следовательно испытательное напряжение следует повышать постепенно, контролируя состояние коллекторно-счёточного узла. Машины с последовательным или параллельным возбуждением следует испытывать при независимом возбуждении. Повышать частоту вращения ДПТ сверх допустимой не следует.
Испытание электрической прочности межвитковой изоляции производится путём повышения Uном до значения 1.3-1.5 Uном на 3-5 мин. Если при испытании повышенные токи могут вызвать нагрев выше допустимого, то время испытаний сокращают до 1 минуты. При испытании ДПТ если число пар полюсов 2p=4, то повышение напряжения якорной обмотки ограничивается величиной Ukmax– это напряжение между двумя коллекторными пластинами, и оно не должно превышать 24В. Ukmax≤ 24В.
Рассмотрим испытание электрической прочности межвитковой изоляции ДПТ более подробно. На практике для испытаний межвитковой изоляции повышенным напряжением используется два метода.
I. Первый метод заключается в индуцировании в витках обмотки напряжения повышенной частоты. Для примера рассмотрим испытание обмотки якоря уложенной в паз.
После укладки секций в пазы, но ещё до соединения, ЭДС повышенной частоты индуцируется с помощью сердечника, который прикладывается к двум зубцам между которыми расположена испытуемая секция, как показано на рисунке. Сердечник имеет П-образный профиль и набран из листовой ЭТС. На сердечнике находится также обмотка возбуждения подключенная к источнику частотой 10кГц. В результате ЭДС, приходящаяся на один виток, повышается примерно в 200 раз по сравнению с испытаниями при 50Гц. Для обнаружения замыкания между витками катушки используют П-образный контрольный сердечник с намотанной на нём многовитковой измерительной катушкой. Выводы катушки соединяются с вольтметром. Сердечник прикладывается к тем же зубцам на некотором расстоянии от первого, что позволяет избежать магнитной связи между ними.
Этот способ применяется также для испытания полюсных многовитковых катушек. Метод обнаруживает не только КЗ, но и ошибки в числе витков, шаге секций, схеме соединений, а также наличии двойного КЗ на землю.
II. Второй метод – метод «бегущей волны» - испытание на КЗ и других дефектов обмоток. При этом методе на вывод обмотки с помощью преобразователей и переключателей подаются импульсы высокого напряжения частотой 50Гц резких фронтов. При этом имеется возможность создания межвиткового напряжения 1-2кВ.
Для обнаружения пробоя используется несколько методов. В основе одного из них лежит сравнение формы импульсов прошедших через какие-либо две обмотки пазо-секции. С помощью переключателя импульсы подаются поочерёдно на концы обмоток. Выходы подсоединяются к электронному осциллографу. При появлении дефекта в одной из частей форма импульсов меняется, а изображение на экране будет раздвоено.
Литература
1. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин. Учеб. для вузов по спец. «Электромеханика». – М.: Высш шк., 1990.
2. ГОСТ 2582-81 Машины электрические вращающиеся тяговые. Общие технические условия.
3. ГОСТ 10159-79 Методы испытаний машин постоянного тока.