Возможные неисправности электрических машин

/ Тепловоз ТЭ3 / Возможные неисправности электрических машин

В период эксплуатации электрических машин тепловоза ТЭЗ, как показал длительный опыт, встречается ряд характерных неисправностей. Прежде всего это понижение сопротивления изоляции, возникающее обычно при попадании в электрическую машину влаги, масла и грязи. Для устранения неисправности электрическую машину очищают и сушат. Значительное понижение сопротивления изоляции может привести к ее пробою. Пробои изоляции могут также возникнуть из-за ее механических повреждений или из-за перебросов (перекрытий) внутри машины.

Перекрытие по коллектору часто сопровождается круговым огнем с перебросом на корпус и выгоранием деталей машины, попавших в область горения дуги. Причиной перебросов обычно является загрязнение и замасливание коллектора, скопление угольной пыли в межламельных канавках. Следует помнить, что коллектор - один из главнейших узлов машины постоянного тока, определяющий ее общее состояние. На поверхности коллектора отражается как нарушение режима эксплуатации, так и наличие скрытых дефектов в самой машине. Своевременный осмотр поверхности коллектора может помочь обнаружить и определить неисправность. Для устранения последствий пробоя и перебросов вышедшую из строя катушку или секцию заменяют, изоляцию восстанавливают.

В положительных щеткодержателях генератора, как известно, ток идет от щетки к коллектору, при этом мельчайшие частицы отрываются от щеток и электролитически осаждаются ,на коллекторе, образуя слой глянцевой политуры темно-коричневого цвета. Этот слой способствует хорошей и устойчивой работе электрической машины. Коллектор исправной, нормально эксплуатирующейся машины имеет глянцевую поверхность темно-коричне-вого цвета, одинакового у всех коллекторных пластин.

При нарушениях нормальной эксплуатации или появлении какой-либо неисправности в машине (в обмотке якоря, магнитопроводе или в щеточном аппарате) цвет коллекторных пластин изменяется. Таким образом, по состоянию поверхности коллектора можно судить о состоянии электрической машины.

Разные цвета коллекторных пластин, без подгара, могут быть следствием временной перегрузки в результате нарушения коммутации. При дальнейшей нормальной эксплуатации это явление может исчезнуть, и в таких случаях проведение каких-либо профилактических мероприятий не требуется. Однако в случае устойчивого изменения цвета отдельных пластин или всего коллектора, исчезновения глянца, появления подгара с соответствующей закономерностью или без нее, неравномерной выработки и т. д. необходимо принятие определенных мер.

Подгар каждой третьей коллекторной пластины. Возможны два случая такой неисправности: подгар пластины, подсоединенной к крайнему витку паза; подгар пластины, соединенной с уравнителем. В первом случае причиной подгара является неудовлетворительная коммутация из-за плохой отладки на ремонтном заводе или нарушения в процессе эксплуатации. Электрические машины с таким подга-ром некоторое время могут находиться в эксплуатации. Однако длительная работа их без шлифовки коллектора из-за различных коэффициентов трения чистых и подгоревших пластин может привести к прогрессирующему подгару всего коллектора и выходу его из строя. Такие машины при первой возможности необходимо снять с тепловоза для отладки коммутации.

Подгорание каждой третьей пластины, соединенной с уравнителем, обычно происходит при использовании щеток различных марок и длительной эксплуатации тяговых электродвигателей,

имеющих щетки со значительными сколами.

Подгар каждой второй пластины. На некоторых генераторах тепловоза ТЭЗ при общем подгаре коллектора имел место явно выраженный подгар каждой второй пластины. Причиной этого дефекта может быть неустойчивый контакт щетки с отдельными коллекторными пластинами из-за вибрации щеток при петлевой двухходовой обмотке. Необходимо проверить нажатие щеток и при необходимости установить требуемое нажатие.

Подгар пластин коллектора без закономерности. В отдельных случаях наблюдается подгар большого количества пластин коллектора, расположенных без какой-либо закономерности. Степень подгара пластин при этом может быть различной. Причина подгара - повышенная вибрация генератора, вызывающая отрыв щеток от коллектора, искрение щетки и повышенный нагрев коллектора. Необходимо устранить сибрацию, а коллектор проточить.

Причиной неравномерного подгара коллекторных пластин у двухмашинных агрегатов может быть деформация коллектора. Для устранения дефекта подтягивают коллекторные гайки, протачивают коллектор и регулируют щеткодержатели. В связи с тем что деформация коллекторов двухмашинных агрегатов имела массовый характер, заводом-изготовителем был принят ряд мер технологического и конструктивного направлений. В частности, резьба гайки 2М10 заменена на ЗМ10; для лучшей затяжки гаек на них введены шлицы взамен отверстий; вместо двух запечек коллектора введено четыре и удвоена выдержка в печи (4 ч вместо 2 ч).

Перегрев коллектора. При перегреве коллектор приобретает фиолетовый оттенок с цветами побежалости. Перегрев якоря выше допустимой температуры приводит к полной или частичной распайке коллектора. Чаще всего перегрев происходит из-за неисправности вентиляторов, засорения воздуховодов, потери крышек верхнего кол-лекторного люка тяговых электродвигателей.

Причиной перегрева может быть также неправильное распределение охлаждающего воздуха между тяговыми электродвигателями. При технических обслуживаниях тяговых электродвигателей необходимо обращать внимание на состояние пружин крышек коллекторного люка, а также проверять прочность закрепления бобышек и при необходимости закреплять их подваркой. На тяговых электродвигателях ЭДТ-200А выпуска до 1957 г. бобышка закреплялась только сваркой. С 1957 г. бобышка устанавливалась на резьбе и контрилась приваркой.

Перегрев коллектора может также произойти из-за электрощеток, имеющих повышенный коэффициент трения (более твердые щетки), а также из-за несимметричной нагрузки якоря или перегрузки тягового электродвигателя. Причиной несимметричной нагрузки якоря может быть обрыв соединения одной из цепей магнитной системы или неисправность одной из катушек. Перегрузка одного или двух тяговых электродвигателей при нормальном нагрузочном режиме дизель-генератора тепловоза может произойти из-за несоответствия их скоростных характеристик характеристикам остальных электродвигателей.

Такие двигатели снимают с тепловоза и эксплуатируют с тяговыми двигателями, имеющими подобную характеристику.

Причины искрения, кругового огня и меры их предупреждения. Для электрической машины в условиях тяги при длительной эксплуатации искрение и круговой огонь не являются редким исключением. При этом искрение может не наносить ей заметного ущерба, но может привести к выходу из строя.

Искрение (возникновение дуг) может быть между коллекторной пластиной и задней кромкой щетки из-за неудачной отладки коммутации, между одной или несколькими парами соседних колллекторных пластин - из-за наличия токопроводящей пыли между ними; высокого межламельного напря-жения - от искажения поля, вызываемого толчковой нагрузкой; от утечки тока по поверхности изоляции между коллектором или обмоткой и корпусом машины - из-за загрязнения или увлажнения машин и т. д. Это искрение при определенных, условиях может перейти в круговой огонь. Круговым огнем называется мгновенный переброс с силой взрыва тока с одного щеткодержателя на другой. При этом всегда происходит обгар коллекторных пластин и щеткодержателей.

Понижение сопротивления изоляции из-за загрязнения может также вызвать круговой огонь. Большое число щеток на генераторе МПТ 9917А, а также взвешенные частицы и пары в кузове тепловоза вызывают оседание на генераторе значительного количества токо-проводящей маслянистой грязи. Наиболее опасно скопление грязи вблизи коллектора - на изоляторах щеткодержателей, миканитовом конусе коллектора, петушках. Если здесь сопротивление изоляции понижается настолько, что не выдерживает напряжение, то происходит пробой, цепь замыкается накоротко и ток течет поперек коллекторных пластин вместо того, чтобы течь по обмотке якоря. Возникает круговой огонь.

Таким образом, для нормальной работы электрической машины части, прилегающие к коллектору, должны иметь хорошую изоляцию, чистую глянцевую поверхность, не задерживающую пыль.

Коллекторный бандаж должен плотно прилегать к миканитовому конусу, под него не должна проникать токопроводящая пыль.

У двухмашинных агрегатов круговой огонь может быть вызван токопрово-дящей пылью, осевшей на текстолитовых щеткодержательных кольцах. Для уменьшения возможности оседания токопроводящей пыли на кольцах необходимо их по наружному и внутреннему диаметрам красить эмалью СВД до получения глянцевой поверхности. Чем выше напряжение машины, тем качественнее должно быть покрытие поверхностей, прилегающих к коллектору и щеткодержателям.

Понижение сопротивления изоляции машины вызывается также наличием токопроводящей пыли и на обмотке якоря. В процессе эксплуатации, вследствие старения изоляции и температурных перемещений в изоляции катушек якорей возникают трещины (рис. 110). Осевшая токопроводящая пыль проникает в трещины, создает мостики и понижает сопротивление изоляции.

Профилактическим мероприятием по исключению трещин в изоляции является своевременная пропитка якорей. Места трещин тщательно очищают от пыли и грязи и восстанавливают изоляцию. Допускается заливка поврежденных мест глифталевым лаком или клеем БФ-2 с последующим покрытием эмалью СПД. Заливка и закраска трещин без предварительного удаления грязи недопустима.

На генераторах МПТ 9917, имеющих компенсационную обмотку, случаи понижения сопротивления изоляции имели массовый характер. Это объясняется конструктивными особенностями этих генераторов, имеющих большое количество открытых токо-ведущих частей, несовершенным способом крепления добавочных полюсов. Все это способствовало образованию токопроводящих мостиков.

У таких генераторов при ремонтах необходимо заменять изоляцию хомутов крепления катушек добавочных полюсов новой, более широкой. При хомуте шириной 25 мм необходимо наложить изоляцию из миканита 0,5 мм шириной 70 мм в два слоя. Затем поверх миканита наматывают стеклоткань 0,15 мм вполуперекрышу и для пре-

Место образования трещин в изоляции
Рис. 110. Место образования трещин в изоляции

катушек генератора: 1 - катушка; 2 - обмотка; 3 - утечка тока от трещины в изоляции на корпус

Катушка добавочного полюса генератора:
Рис. 111. Катушка добавочного полюса генератора:

1 - каркас; 2-обмотка; 3-путь дуги, 4-места трещин изоляции дохранения от механических повреждений прокладывают полоску электрокартона 0,5 мм шириной 30 мм (рис. 111). Генератор МПТ 9917А (без компенсационной обмотки) имеет меньше открытых поверхностей токо-ведущих деталей. Этот генератор более надежен в эксплуатации.

Замасливание коллектора электрических машин. Масло в электрические машины попадает главным образом с вентиляционным воздухом. Попавшее масло замасливает миканитовые прокладки, наружную поверхность коллектора, бандаж и проникает внутрь коллектора через различные неплотности. Особенно опасно то, что маслом пропитываются миканитовые коллекторные прокладки, на которые затем оседает угольная пыль, шунтирующая коллекторные пластины.

Под действием межламельного напряжения ток, протекающий по этим участкам, нагревает миканит, вызывая его обугливание и выгорание, а также круговой огонь.

Для обеспечения нормальной эксплуатации генераторов необходимо систематически удалять масло с коллекторов и прилегающих к нему деталей. Коллекторы прочищают жесткими волосяными или капроновыми щетками. Выгоревшие участки коллекторного миканита можно восстановить путем расчистки и промывки этих мест. Если при расчистке удалена значительная часть миканита, поврежденное место заполняют миканитовой пастой, составленной из смеси слюдяной пыли с клеем БФ-2.

Понижение сопротивления изоляции из-за увлажнения. Увлажнение обмоток - одна из причин кругового огня. В тяговые электродвигатели влага попадает с охлаждающим воздухом, через неплотности и щели, через вентиляционные отверстия в- щитах. В зимнее время года попавший в остов снег превращается в воду, вызывая отсыревание и понижение сопротивления изоляции. Отсыревание изоляции машин зимой может происходить при постановке в теплое помещение депо тепловозов с холодными электрическими машинами. Коллекторы таких машин покрываются инеем, а сопротивление изоляции снижается.

В генераторы влага может попадать также с вентиляционным воздухом и вызывать снижение сопротивления изоляции. В таких случаях необходимо сушить генератор. В депо генератор сушат без съема с тепловоза током, замыкая цепь якоря на реостат. Для этого необходимо постепенно повышать ток в генераторе на малых частотах вращения, доведя его до 2200-2400 А. От теплового действия тока влага, попавшая в машину, испаряется. Сушку проводят до тех пор, пока сопротивление изоляции не поднимется до 2 МОм, но не менее 10 ч.

Определение места повреждения якорей. Полученный для ремонта якорь прежде всего внимательно осматривают. Такие явные дефекты, как нарушение пайки, выгорание витков обмотки, выработка и подгар коллекторных пластин, смещение бандажа или механические повреждения, обнаружить нетрудно, так как они видны.

При внешнем осмотре можно определить и другие, более скрытые дефекты. Так, например, местное изменение цвета поверхности якоря (пожелтевшая эмаль) обычно бывает следствием местного перегрева в результате короткого замыкания или обрыва витков обмотки якоря. По запаху можно определить наличие горевшей изоляции в якоре. Наличие на коллекторе обгоревших одной или двух рядом лежащих пластин свидетельствует о том, что у одной из них имеется обрыв (излом) витков обмотки. По цвету коллекторных пластин можно также определить наличие межламельного замыкания. Кроме более темного цвета, такие пластины несколько приподняты по отношению к другим на нерабочей части и имеют больший износ на рабочей части.

Но бывают такие якоря, по внешнему виду которых трудно определить характер неисправности. Например, при хорошо отлаженной работе реле заземления тепловоза может иметь место пробой на корпус без внешних повреждений коллектора или сердечника.

Такие якоря прежде всего хорошо очищают, а затем измеряют сопротивление изоляции якоря мегаомметром напряжением не ниже 500 В. При сопротивлении изоляции ниже нормы, но отличном от нуля, якорь сушат. Если сопротивление изоляции после очистки и сушки не повышается и не уменьшается, значит, изоляция повреждена. Для нахождения места повреждения испытывают якорь высоким напряжением (частотой 50 Гц). Напряжение подается на вал и коллектор якоря и постепенно поднимается до 2700 В для тягового генератора, до 2000 В - для тягового двигателя и до 1800 В - для двухмашинного агрегата. В случае пробоя в поврежденном месте появляются дым и пламя.

Для выявления поврежденного места можно также воспользоваться методом прожигания, заключающемся в следующем: к коллектору и к корпусу подводится напряжение 220 В переменного тока. Для ограничения тока в испытуемую цепь включают электролампу или регулируемый резистор. При протекании тока через поврежденное место выделяется тепло, появляется дым. В данном случае он указывает место повреждения.

Чтобы определить межвитковые замыкания, нарушения пайки коллектора или обрыв витков обмотки, якорь устанавливают на подставки с роликами для возможности его проворота. К коллектору подводят напряжение от источника постоянного тока и с помощью милливольтметра измеряют падение напряжения в каждом витке обмотки якоря. Если обмотка повреждений не имеет, то показания мил-ливольтметра на каждой паре пластин будут практически одинаковыми. Но если на какой-либо паре пластин показания прибора увеличатся на 5% или более, то это значит, что один из проводников обмотки имеет нарушение пайки или обрыв витков. Заниженные или нулевые показания прибора свидетельствуют о коротком замыкании этих витков. При нулевых показаниях место повреждения следует искать в коллекторе, а при заниженных показаниях - в обмотке. Если обнаружен обрыв витка, необходимо или заменить катушку, или произвести приварку твердым припоем. Напайка оловянистым припоем в таких случаях недопустима.

Экипажная часть тепловоза | Тепловоз ТЭ3 | Ремонт электрических машин и аппаратов