Проверка правильности включения обмоток

Согласование обмоток трехфазных машин переменного тока. Необходимость такого согласования, т.е. определения условных начал и концов всех фаз не входит в обычный перечень проверок при ТО. Однако в некоторых случаях, например, при утрате маркироки выводов в процессе разборки машины, повреждении коробки выводов, перед включением машины возникает необходимость маркировки выводов.

При неправильном, «вывернутом» включении одной из фаз при работе машины вместо кругового магнитного поля образуется эллиптическое магнитное поле, которое можно представить суммой двух круговых полей – прямого и обратного. Обратное поле создает противодействующий момент в асинхронных двигателях, в результате чего все характеристики машины значительно ухудшаются, ее нормальная работа становится невозможной.

Совершенно недопустима работа трехфазных машин с «вывернутой» фазой и в генераторном режиме, так как в этом случае нарушается симметрия линейных э.д.с. генератора, что приводит к нарушению нормальной работы потребителей. В самом генераторе обратное магнитное поле, возникающее при неправильном включении обмотки статора, приводит к значительному увеличению потерь и является причиной опасных напряжений, индуктируемых в обмотке возбуждения.

Трехфазная обмотка выполняется симметричной. Это значит, что если каждую из фаз по отдельности подключить к источнику постоянного тока так, чтобы условные начала Н₁, Н₂, Н₃, сдвинутые в пространстве на 120° эл., имели одинаковые полярности, например (+), то магнитные поля всех трех фаз (Ф₁, Ф₂, Ф₃) относительно собственных осей будут иметь также одинаковые направления (рисунок 10.15, а). Назовем направления этих полей (относительно осей обмотки) положительными. Из рисунка 10.15, а видно, что если к источнику тока подключить только одну фазу (1), то ее поле взаимоиндукции относительно положительных направлений полей других фаз будет отрицательным. Например, составляющая поля фазы 1 по оси фазы 3 равна и направлена против Ф₃. Также точно Ф₁₂ направлена против Ф₂.

Таким образом, каждая из фаз с двумя другими фазами должна быть включена встречно, а одноименные зажимы в обмотках асинхронных (и синхронных) машин определяются по принципу симметрии, а не суммирования потоков взаимоиндукции.

Обычно трехфазная обмотка асинхронной или синхронной машины имеет шесть выводов, поэтому предварительно необходимо определить при помощи омметра (или другим способом) выводы, принадлежащие одной и той же фазе (рисунок 10.15, б). Далее, для согласования обмоток применяются методы, изложенные ниже.

1. Метод, основанный на явлении электромагнитной индукции. Назовем один из выводов фазы 1 (рисунок 10.15, б) условно «началом». Подключим к фазе 1 источник постоянного тока, а к любой другой фазе – гальванометр. При включении рубильника замечаем полярность э.д.с. другой фазы. Вывод со знаком (-) соответствует «началу» фазы (потоки встречно). При отключении фазы 1 «началу» соответствует «плюс». Таким же образом находится «начало» следующей фазы.

2. Метод, основанный на изменении знака сопротивления взаимоиндукции (рисунок 10.15, г).

Две любые фазы подключаются последовательно к источнику переменного тока. Измеряется полное сопротивление. Затем выводы одной из фаз меняются местами, и вновь изменяется полное сопротивление. Наибольшее сопротивление соответствует случаю, когда к сети подключены «начала» фаз. Затем выводы маркируются, и к одной из маркированных фаз подключается последовательно третья фаза. Таким же образом маркируется и она.

Если к сети подключены «начала», то ток в фазах проходит в противоположных относительно «начал» направлениях. Из предыдущего ясно, что именно в этом случае потоки взаимоиндукции фаз суммируются и сопротивление взаимоиндукции максимально.

3. Третий метод основан на измерении э.д.с. взаимоиндукции одной из фаз от потока двух других, соединенных последовательно.

Из рисунка 10.15, в видно, что если к сети переменного тока подключены «начала» фаз (2,3), то результирующий магнитный поток взаимоиндукции с первой фазой станет равным нулю. Таким образом, индуктируемая в первой фазе э.д.с. также будет равна нулю. Если же к сети подключить «начало» и «конец» фаз, то на зажимах фазы (1) возникнет э.д.с. После маркировки двух фаз к одной из них последовательно подключается третья и затем маркируется аналогичным образом. Вольтметр в этом случае подключается на свободную фазу.

Примечание: во всех случаях подводимое к обмотке напряжение должно быть низким, чтобы ток не превышал номинального значения для данной обмотки. В двигателях с фазным ротором цепь ротора необходимо разомкнуть.

Проверка выводных концов обмоток машин постоянного тока. Машины постоянного имеют обмотку якоря и обмотку возбуждения (главных полюсов). В зависимости от соединения обмотки возбуждения с якорем машины имеют независимое, параллельное, последовательное и смешанное возбуждение. Кроме того, имеются добавочные полюсы, располагаемые между главными. Их число обычно равно числу главных полюсов, и они служат для улучшения коммутации. Компенсационную обмотку размещают в пазах полюсных наконечников главных полюсов. Она служит для улучшения рабочих харак­теристик машины. Обмотки якоря, добавочных полюсов и компенсационную сое­диняют последовательно. Обозначение выводных концов и схемы соединений обмоток машин постоянного тока приведены в приложении А.

За начало обмоток Я1 и Ш1 генераторов и двигателей правого вращения принимают выводы со знаком "+", соединяемые со щеткой, которую подключают к положительной шине сети. При левом вращении "+" находится на выводах Я2 и Ш2, Проверка выполняется при помощи вспомогательного источника тока, "+" за­жим которого соединяется с выводом Ш1 (при правом вращении) и с Ш2 (при ле­вом), и милливольтметра, "+" зажим которого присоединяется к выводу Я1. При резком (толчком) повороте якоря наблюдают за направлением отклонения стрел­ки прибора. При отклонении стрелки вправо маркировка выводов соответствует правильной.

Заметим, что под правым вращением якоря понимают вращение по часовой стрелке, наблюдаемое со стороны свободного конца вала для машин с одним свободным концом и со стороны, противоположной коллектору, для машин с двумя такими концами.

Согласно другому способу определения полярности якоря на обмотку возбуж­дения от источника ("+"на вывод Ш1), а к коллекторным пластинам равноотстоящим от смежных разнополярных щеток, присоединяется милливольтметр. Если для положения, изображенного на рисунке 10.16, а, стрелка прибора отклонится впра­во, то точка „а" и предшествующая ей по направлению вращения якоря щетка яв­ляются „плюсовыми".

Однополярными (одноименными) выводами катушек или обмоток называются выводы, ко­торые при появлении в их магнитопроводе магнитного потока имеют одинаковый знак ЭДС.

Полярность выводов зависит от нап­равления намотки обмоток, а также от их расположения на сердечнике.

На рисунке 10.17 показаны схемы проверки полярности ("+", "-") или одноименности („начало", „ко­нец") катушек обмоток параллель­ного и последовательного возбуж­дения одного полюса машины пос­тоянного тока.

Для схемы на рисунке 10.17 действует правило: если при включении источника стрелка прибора (милливольтметра или гальванометра) отклоняется вправо, то однополярные выводы обмоток те, которые присоединены к однополярным зажимам прибора и источника.

Знание полярности катушек главных полюсов необходимо для правильного их соединения, обеспечивающего требуемое чередование полюсов. При этом следует учитывать, что катушки полюсов могут выполняться открытыми и перекрещенными.

Если "начало" (Н) и "конец" (К) катушки являются продолжением соответственно начального и конечного витков катушки, то она называется открытой. Для обеспечения чередования полярности полюсов выводы открытых катушек последовательно соединяют между собой с внешним перекрещиванием: конец 1-го полюса – с концом 2-го полюса, начало 2-го с началом 3-го полюса и т.д. (рисунок 10.18).

Междукатушечные соединения таких катушек имеют большую длину. Для ее сокращения половину главных полюсов выполняют перекрещенными.

В перекрещенных катушках выводы "начало" (Н) и "конец" (К) являются продолжением соответственно конечного и начального витков катушки, т.е. они перекрещены. В системе полюсов перекрещенные катушки чередуются с открытыми. Как видно из рисунка 10.18, б, катушечные соединения в этом случае гораздо короче, так как междукатушечное соединение выполнено внутри катушек. Катушки имеют одинаковый внешний вид, но разную маркировку.

Рисунок 10.19 – Чередование главных и добавочных полюсов машины

в зависимости от направления вращения: а – генератор; б – двигатель

Катушки добавочных полюсов выполняются открытыми.

Проверку чередования главных и добавочных полюсов (рисунок 10.19) можно производить как до разборки, так и после нее.

Проверку до разборки генератора (рисунок10.20, а) осуществляют следующим образом. Источник постоянного тока (аккумулятор напряжением 6 – 12 В) поочередно подключается к параллельной обмотке возбуждения (главные полюсы) и обмотке добавочных полюсов.

а) б)

При первом подключении источника фиксируется направление отклонения стрелки вольтметра, подключенного щупами к коллекторным пластинам, находящимся под добавочными полюсами, при втором подключении – направление отклонения стрелки милливольтметра, точки подключения которого смещены по коллектору под ближайший против вращения якоря главный полюс. Такое подключение прибора обусловлено тем, что проводник обмотки якоря под главным полюсом соединен с коллекторной пластиной, размещенной под добавочным полюсом, а проводник, находящийся под добавочным полюсом, - с пластиной под главным полюсом. При одинаковом в обоих случаях направлении отклонения стрелки прибора выводы, к которым подключается один и тот же зажим источника, являются однополярными. Если смотреть по направлению вращения якоря, то в генераторе за главным полюсом должен следовать добавочный полюс противоположной полярности, а в двигателях – одноименный (см. рисунок 10.19). В судовых условиях иногда для этой проверки используется судовой магнитный компас, который поочередно подносится к головкам полюсных болтов. Для устранения влияния других катушек компас подносится не к самим болтам, а концу металлического стержня, прижатого к головке болта. При такой проверке машину возбуждают током, равным 5... 6% номинального.

Проверка чередования главных и добавочных полюсов после разборки машины проводится с помощью измерительной рамки из нескольких витков тонкого прово­да, подключенной к милливольтметру. Рамка прикладывается к поверхности главно­го полюса, а в обмотку возбуждения рубильником кратковременно подается напря­жение 6...12 В от аккумулятора (рисунок 10.20, б). При этом фиксируется направление отклонения стрелки милливольтметра. Затем рамка прикладывается к добавочно­му полюсу, расположенному перед уже проверенным главным полюсом, если смотреть по направлению вращения якоря, а аккумулятор переключается, тоже кратко­временно, на обмотку добавочных полюсов. При этом снова фиксируется направ­ление отклонения стрелки прибора.

Так же, как и при предыдущей проверке, действует правило: при одинаковом (в обоих случаях подключения источника питания) направлении отклонения стрел­ки, выводы обмоток, к которым подключается один и тот же зажим источника ("+", "-"), являются однополярными для данного направления вращения.

Проверка правильности соединения обмоток якоря генератора, добавочных по­люсов и компенсационной обмотки производится на собранной машине также с помощью измерительной рамки с милливольтметром. Рамка вставляется в воздуш­ный зазор (рисунок 10.21, а), а к обмоткам якоря и добавочных полюсов поочередно кратко­временно подключается аккумулятор.

Все операции с рамкой и переключением вы­полняются так же, как припроверке чередования главных и добавочных полюсов.

При противоположных направлениях отклонения стрелки прибора, выводы, к которым подключался и тот же зажим аккумулятора, считаются однополярными. При соединении обмоток генератора соединяют вместе разнополярные выводы, например, Д1 с Я2 чтобы ток в обмотках якоря и добавочных полюсов протекал от одних однополярных зажимов к другим.

Так как соединение компенсационной обмотки (при ее наличии) и добавочных полюсов выполнено внутри машины и напряжение подается сразу на обе обмотки, то проверка правильности включения добавочных полюсов относительно якоря произ­водится вместе с присоединенной компенсационной обмоткой.

Достаточно просто данная проверка выполняется путем измерения полного сопротивления последовательно соединенных обмоток переменному току (рисунок 10.21, б). При правильном включении обмоток магнитный поток якоря противоположен по­току дополнительных полюсов и компенсационной обмотки, поэтому признаком правильности включения этих обмоток будет наименьшее полное сопротивление их общей цепи..

Достаточно просто данная проверка выполняется путем измерения полного сопротивления последовательно соединенных обмоток переменному току (рисунок 10.21, б). При правильном включении обмоток магнитный поток якоря противоположен по­току дополнительных полюсов и компенсационной обмотки, поэтому признаком правильности включения этих обмоток будет наименьшее полное сопротивление их общей цепи..