Как определить витковое замыкание в обмотках?

Вам понадобится

    — омметр;- амперметр;- вольтметр;- портативный дефектоскоп.

Инструкция

Замыкание витков в катушкеобмотки возбуждения определите, измерив сопротивление катушкиомметром или сняв показания амперметра (вольтметра) при питании обмотки от аккумулятора. Запишите показания измерительного прибора. Разделите величину напряжения на силу тока и вычислите сопротивление. Если сопротивление катушки стало меньше (по сравнению с номинальным), имеет место замыкание витков. Устраняют неисправность перемоткой катушки или ее заменой.

Для проверки катушки на наличие замыкания используйте также другой способ. Подключите ее через амперметр к аккумулятору.

Измерьте силу тока в цепи обмотки. Теперь замерьте силу тока в цепи обмотки другой аналогичной катушки, заведомо исправной. Если замыкание отсутствует, оба измерения покажут примерно одинаковую силу тока.

Для выявления межвиткового замыкания в обмотках электрических машиниспользуйте портативный дефектоскоп. Подключите приборк источнику питанияи поместите его в расточку статора, чтобы паз секции проверяемой обмотки располагался между воздушными зазорами стальных пакетов дефектоскопа. О межвитковом замыкании будет свидетельствовать загоревшаяся на приборе лампа.Для изготовления простейшего дефектоскопа соберите из электротехнической стали сердечник. Стяните пластины сердечника болтами, изолировав от стали прокладками. Намотайте на сердечник 800 витков провода маркиПЭВ сечением 0,8 мм.Для проверки обмотки уложите ее на «плечи» сердечника прибора. Положите на пластины стальную пластину из жести. Подключите катушкуприбора к сети. Теперь медленновращайте обмотку, придерживая пластину. Если в одной из пар витков изоляция повреждена, стальная пластина притягивается.При визуальном осмотре наличие межвиткового замыкания без специальной аппаратуры определите по локальному разрушению обмоток. Обратите внимание также на такой признаккак «закоксовывание» масла и внутренних поверхностей устройства. Нередко при межвитковом замыкании срабатывают автоматы защиты при пуске агрегата.

До 40 процентов случаев проблем с электродвигателем связано с межвитковым замыканием. Как правило, оно возникает в катушке обмотки возбуждения. Основные причины:

    Перегрузка двигателя из-за неправильной его эксплуатации либо механических повреждений. Вследствие этого происходит перегрев обмоток статора и повреждение или разрушение их изоляционного слоя. В результате уменьшается сопротивление цепи, и контакт витков катушки ведет к замыканию и выходу двигателя из строя.«Сухие» или заклинившие подшипники.Заводской брак обмоток (либо их неудачная перемотка).Попадание влаги внутрь агрегата из-за несоблюдения условий его хранения (например, во влажном месте).

Итак, причины более или менее понятны, теперь мы попытаемся разобраться: как определить межвитковое замыкание электродвигателя?

Содержание

Способы определения межвиткового замыкания двигателя

Если какая-либо часть статора сильно нагревается, стоит прекратить работу и провести диагностику агрегата. Мы предлагаем следующие варианты:

Токовые клещи.

Измеряется нагрузка на каждую фазу, и, если на какой-либо из них она значительно увеличена, то это признак межвиткового замыкания. Однако чтобы избежать ошибки из-за, например, перекоса фаз на подстанции, стоит также измерить приходящее напряжение вольтметром.Прозвон обмоток тестером. Прозванивается каждая обмотка в отдельности, затем полученные результаты сопротивления сверяются.

Но следует учесть, что этот способ может оказаться неэффективным при замыкании 2-3 витков, т. к. в этом случае расхождение будет небольшим.Измерения мегомметром.

Чтобы обнаружить замыкание на корпус, один щуп прикладывается к корпусу двигателя, второй – к выходу обмоток в борно.Проверить межвитковое замыкание электродвигателя также можно визуально. Агрегат разбирается и тщательно осматривается на предмет наличия сгоревшей части обмотки.Проверка с помощью понижающего трехфазного трансформатора и шарика от подшипника или пластинки от трансформаторного железа. Этот способ считается самым надежным.

Предупреждение: ни в коем случае не используйте данный алгоритм при напряжении в 380 вольт, это опасно для жизни! Последовательность действий такова: три фазы с понижающего трансформатора подаются на статор предварительно разобранного двигателя. Туда кидается шарик. Если он движется внутри статора по кругу – аппарат в рабочем состоянии.

Если через несколько оборотов он «залипает» на одном месте – именно там и находится замыкание. Пластинка прикладывается к железу внутри статора. Если она «примагничивается», причин для беспокойства нет, а ее дребезжание указывает на межвитковое замыкание.

Следует также отметить, что все перечисленные выше способы проверки производятся исключительно с заземленным двигателем.

Таким образом, зная, как проверить обмотку электродвигателя на межвитковое замыкание, вы сможете самостоятельно выявить причину неисправности и принять решение о ее своевременном устранении.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты силовых трансформаторов, и может быть использовано для определения витковых замыканий в обмотках силовых трансформаторов напряжением 10/0,4 кВ и 6/0,4 кВ с переключением без возбуждения.

Технический результат состоит в повышении чувствительности к межвитковым замыканиям и исключении влияния высших гармоник. Устройство содержит включенные в рассечку фаз силовой цепи трехфазной сети, подключенной к электроустановке, трансформаторы тока, соединенные между собой по схеме треугольника по числу сторон электроустановки, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и дифференциальное реле с первой и второй уравнительными и дифференциальной обмотками, расположенными на одном стержне магнитопровода и соединенными между собой. Полярные выводы трансформаторов тока разных фаз и сторон электроустановки подключены к одному дифференциальному реле.

Для определения межвиткового замыкания в обмотках на автотрансформаторе предусмотрены выводы обмотки, имеющие соответствующую цифровую маркировку по числу ступеней переключателя без возбуждения силового трансформатора и позволяющие увеличивать или уменьшать коэффициент трансформации автотрансформатора в зависимости от ступени переключателя без возбуждения силового трансформатора. На выводах по числу фаз трансформатора установлены накладки переключения витков регулируемой обмотки, каждая из которых представляет собой металлическую пластину сечением не менее 2,5 мм, прикрепленную одним концом к клемме диэлектрической пластины, а другим концом — к одному из выводов регулируемой обмотки автотрансформатора, расположенного на той же диэлектрической пластине. Фиксация накладки осуществляется на выводах автотрансформатора.

1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Настоящее техническое решение относится к области электротехники, а именно к устройствам защиты силовых трансформаторов, и может быть использовано для определения витковых замыканий в обмотках силовых трансформаторов напряжением 10/0,4 кВ и 6/0,4 кВ с переключением без возбуждения (ПБВ).

Областью применения является защита силовых трансформаторов напряжением 10/0,4 и 6/0,4 кВ, эксплуатируемых в электрических сетях.

В качестве аналога, с точки зрения конструктивного исполнения, рассматривается электромагнитное реле дифференциальной защиты РНТ-565 [Н.В. Чернобровов., В.А. Семенов.

Релейная защита энергетических систем. – М.: Энергоатомиздат, 1998. — 800 с.].

Реле дифференциальное без торможения, серии РНТ-565, состоящее из трехстержневого с глубоким насыщением трансформатора и исполнительного органа (реле типа РТ-40/0,2). Трансформатор имеет три первичные обмотки (рабочую и две уравнительные обмотки), одну вторичную и одну короткозамкнутую обмотку. Первичные обмотки включаются в токовые цепи релейной защиты, а вторичная обмотка питает исполнительный орган.

Короткозамкнутая обмотка уменьшает трансформацию периодической составляющей тока в исполнительный орган. Ток срабатывания реле РНТ-565 регулируется изменением числа витков первичных обмоток. Токи, поступающие в первичные обмотки реле, трансформируются во вторичную обмотку, и при достижении уставки исполнительный орган срабатывает.

Основными недостатками аналога являются его узкое предназначение для дифференциальной защиты только одной фазы трансформатора; нечувствительность к межвитковым замыканиям в обмотках; при изменении коэффициента трансформации силового трансформатора (после переключения ступени ПБВ) отсутствие возможности осуществлять подстройку реле в процессе эксплуатации трансформатора.

Также из существующего уровня техники известно устройство — блок реле ДЗ-2, включающее в себя три реле сопротивления [А.П. Удрис.

Панель релейной защиты ЭПЗ-1636 для ВЛ-110-220 кВ. — М.: НТФ «Энергопрогресс, 2000. — 100 с.].

Реле сопротивления, состоящее из исполнительного органа, тормозного и рабочего контуров, трансформатора напряжения, трансреактора тормозного и рабочего контуров, трансреактора подпитки и контура подпитки. Трансреактор тормозного и рабочего контура имеет две первичные и две вторичные обмотки. Первичные обмотки подключаются к вторичным цепям трансформаторов тока.

Первичные обмотки имеют три отвода. Регулировка тока точной работы осуществляется ступенчато изменением числа витков первичных обмоток трансреактора тормозного и рабочего контура. Регулировка осуществляется путем соединения вторичной обмотки трансформаторов тока с одним из отводов с помощью металлической накладки.

Недостатком таких реле является их узкое предназначение для дистанционной защиты ВЛ-110-220 кВ и невозможность использования в схемах дифференциальных защит трансформаторов.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для дифференциального фильтра токов обратной последовательности трехфазной электрической установки (патент RU 2137277 МПК H02H 3/347, H02H 3/34). Дифференциальный фильтр токов обратной последовательности трехфазной электрической установки содержит включенные в рассечку фаз силовой цепи трехфазной сети, подключенной к электроустановке, трансформаторы тока, соединенные между собой по схеме треугольника по числу сторон электроустановки, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и дифференциальное реле с первой и второй уравнительными и дифференциальной обмотками, расположенными на одном стержне магнитопровода и соединенными между собой, при этом полярные выводы трансформаторов тока разных фаз и сторон электроустановки подключены к одному дифференциальному реле, причем дифференциальная токовая цепь первой фазы соединена с первым выводом первой уравнительной обмотки дифференциального реле, второй фазы — с третьим выводом второй уравнительной обмотки дифференциального реле, третьей фазы — с шестым выводом дифференциальной (рабочей) обмотки дифференциального реле.

Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности выполнения оперативной подстройки реле при изменении коэффициента трансформации силового трансформатора (после переключения ступени ПБВ). Также недостатком является отсутствие отстройки устройства от тока небаланса, вызванного наличием высших гармоник тока, приводящих к ложному срабатыванию реле.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются:

1. Повышение чувствительности устройства к межвитковым замыканиям в силовых трансформаторах путем оперативной подстройки устройства после переключения ступени ПБВ и определение межвитковых замыканий в обмотках силового трансформатора на ранней стадии возникновения дефекта.

2. Исключение влияния высших гармоник на работу устройства при определении межвитковых замыканий.

Данная задача решается за счет того, что в заявляемом техническом решении, содержащем включенные в рассечку фаз силовой цепи трехфазной сети, подключенной к электроустановке, трансформаторы тока, соединенные между собой по схеме треугольника по числу сторон электроустановки, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и дифференциальное реле с первой и второй уравнительными и дифференциальной обмотками, расположенными на одном стержне магнитопровода и соединенными между собой, причем полярные выводы трансформаторов тока разных фаз и сторон электроустановки подключены к одному дифференциальному реле, в отличие от прототипа для определения межвиткового замыкания в обмотках силового трансформатора на автотрансформаторе предусмотрены выводы обмотки, имеющие соответствующую цифровую маркировку по числу ступеней ПБВ и позволяющие увеличивать или уменьшать коэффициент трансформации автотрансформатора в зависимости от ступени переключателя без возбуждения силового трансформатора, на которых по числу фаз трансформатора установлены накладки переключения витков регулируемой обмотки, каждая из которых представляет собой металлическую пластину сечением не менее 2,5 мм, прикрепленную одним концом к клемме диэлектрической пластины, а другим концом подключенную к одному из выводов регулируемой обмотки автотрансформатора, расположенного на той же диэлектрической пластине.

Фиксация накладки осуществляется на выводах автотрансформатора винтовым соединением. Для исключения возникновения токов небаланса, обусловленного воздействием высших гармоник, в цепи исполнительного органа может быть использован фильтр высших гармоник. Подключение фильтра высших гармоник выполняется параллельно исполнительному органу.

Новая совокупность признаков, с наличием накладок, на выводах обмоток автотрансформаторов, позволяющих осуществлять оперативную подстройку устройства после переключения ступени ПБВ, обеспечивает достижение нового технического результата — повышение чувствительности устройства к межвитковым замыканиям в обмотках трансформатора с ПБВ по току обратной последовательности и обнаружение их на ранних стадиях возникновения. Наличие фильтра высших гармоник позволяет также повысить чувствительность работы устройства за счет исключения ложного срабатывания устройства при появлении высших гармонических составляющих тока.

Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой изображено устройство определения витковых замыканий в обмотках силового трансформатора с ПБВ.

Устройство (фигура) содержит: фильтр высших гармоник 1, установленный параллельно в цепи исполнительного органа 3; магнитопровод 2, на котором расположен исполнительный орган 3, передающий сигнал через контакт 12 о возникновении виткового замыкания; трансформаторы тока 4 на стороне высшего напряжения (ВН) трансформатора, соединенные с накладками 6 переключения витков регулируемых обмоток автотрансформаторов 7, имеющих соответствующую цифровую маркировку по числу ступеней переключателя и позволяющих увеличивать или уменьшать коэффициент трансформации автотрансформатора в зависимости от ступени переключателя без возбуждения силового трансформатора; трансформаторы тока 5 на стороне низшего напряжения (НН) трансформатора, соединенные с автотрансформаторами 8; первая уравнительная обмотка 9, вторая уравнительная обмотка 10 и дифференциальная обмотка 11, соединенные с автотрансформаторами 7 и 8. Каждая из накладок 6, установленных по числу фаз трансформатора (фазы А, В, С), на выводах обмоток автотрансформатора, представляет собой металлическую пластину сечением 2,5 мм, прикрепленную одним концом к клемме диэлектрической пластины, другим концом подключенную к одному из выводов регулируемой обмотки автотрансформатора, расположенного на той же диэлектрической пластине. Фиксация накладки на выводах автотрансформатора осуществляется винтовым соединением.

Устройство определения витковых замыканий в обмотках силового трансформатора переключением без возбуждения (фигура) работает следующим образом: токи, протекающие по вторичным обмоткам трансформаторов тока 5 стороны НН, соединенных в треугольник, поступают на автотрансформаторы 8.

Токи, протекающие по вторичным обмоткам трансформаторов тока 4 стороны ВН, соединенных в треугольник, поступают на накладки 6. Положение накладок выбирается в зависимости от ступени ПБВ силового трансформатора (на фигуре представлено пять ступеней с соответствующей маркировкой -+5; +2,5; 0; -2,5; -5). Затем токи поступают на регулируемые обмотки автотрансформаторов 7, где происходит компенсация токов, вносимых изменением ступени ПБВ, и выравнивание со вторичными токами трансформаторов тока стороны НН.

Вторичные токи на выходе с обмоток автотрансформаторов 7 и 8 равны между собой по амплитуде и направлены во встречном направлении. При этом токи основной частоты 50 Гц и часть высших гармоник тока, направленных встречно, подавляются, и результирующий ток небаланса каждой цепи поступает на уравнительные 9, 10 и дифференциальную 11 обмотки реле. Поскольку уравнительные 9, 10 и дифференциальная 11 обмотки расположены на одном среднем стержне магнитопровода 2 дифференциального реле, то суммарные токи в обмотках 9, 10, 11 и магнитные потоки от них в магнитопроводе реле при любых (симметричных и несимметричных) режимах равны нулю, при этом устройство не работает.

При возникновении межвиткового замыкания (замыкания двух и более витков) в одной из фаз обмоток ВН или НН силового трансформатора со стороны питаемой обмотки ВН возрастет ток обратной последовательности, в то время как на стороне НН ток останется без изменений.

Появившийся ток обратной последовательности будет трансформироваться во вторичные цепи трансформаторов тока 4 стороны ВН, последовательно поступая на регулируемые обмотки автотрансформаторов 7, через накладки переключения витков 6. Поступив на уравнительные обмотки 9, 10 и дифференциальную обмотку 11, ток будет трансформироваться в цепи исполнительного органа 3. Появившийся в исполнительном органе 3 ток будет являться током небаланса и, достигнув порога уставки, приведет к срабатыванию контакта 12 исполнительного органа 3, который передает сигнал о возникновении виткового замыкания в обмотке силового трансформатора.

В процессе эксплуатации в цепи измерения могут появиться токи высших гармоник, обусловленные работой силового трансформатора в режиме насыщения или возникающие от воздействия нелинейной нагрузки потребителей, которые могут иметь в одноименных обмотках ВН и НН силового трансформатора различную амплитуду и разное направление, что обуславливает появление тока небаланса и ложное срабатывание устройства. Для подавления токов высших гармоник параллельно исполнительному органу установлен фильтр высших гармоник 1. При изменении коэффициента трансформации силового трансформатора персонал, производящий переключения, должен накладки 6 подключить на выводы автотрансформатора 7, соответствующие положению ступени ПБВ трансформатора.

Использование устройства позволяет повысить чувствительность и выявлять витковые замыкания на ранней стадии развития дефекта, что, в свою очередь, повышает надежность электроснабжения потребителей и существенно снижает трудозатраты и затраты на материал при ремонте поврежденных обмоток.

1. Устройство определения витковых замыканий в обмотках силового трансформатора с переключением без возбуждения содержит включенные в рассечку фаз силовой цепи трехфазной сети, подключенной к электроустановке, трансформаторы тока, соединенные между собой по схеме треугольника по числу сторон электроустановки, образующие дифференциальную схему защиты, токовые цепи и дифференциальное реле с первой и второй уравнительными и дифференциальной обмотками, расположенными на одном стержне магнитопровода и соединенными между собой, причем полярные выводы трансформаторов тока разных фаз и сторон электроустановки подключены к одному дифференциальному реле, отличающееся тем, что для определения межвиткового замыкания в обмотках силового трансформатора на автотрансформаторе предусмотрены выводы обмотки, имеющие соответствующую цифровую маркировку по числу ступеней переключателя без возбуждения силового трансформатора и позволяющие увеличивать или уменьшать коэффициент трансформации автотрансформатора в зависимости от ступени переключателя без возбуждения силового трансформатора, на которых, по числу фаз трансформатора, установлены накладки переключения витков регулируемой обмотки, каждая из которых представляет собой металлическую пластину сечением не менее 2,5 мм, прикрепленную одним концом к клемме диэлектрической пластины, а другим концом подключенную к одному из выводов регулируемой обмотки автотрансформатора, расположенного на той же диэлектрической пластине.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для исключения возникновения токов небаланса, обусловленного воздействием высших гармоник, в цепи исполнительного органа параллельно ему установлен фильтр высших гармоник.

Межвитковое замыкание электродвигателя

Причины  межвиткового замыкания

Если вы читали предыдущие статьи,  то знаете что межвитковое замыкание электродвигателя составляет 40%  неисправностей электродвигателей.  Причин для межвиткового замыкания может быть несколько.

Перегруз электродвигателя —  нагрузка на электроустановку превышает норму  вследствие чего обмотки статора нагреваются и изоляция обмоток разрушается что приводит к межвитковому замыканию. Нагрузка может возникнуть из за неправильной эксплуатации оборудования.

Номинальную нагрузку можно определить по паспорту электроустановки или прочитать на табличке электродвигателя. Также перегруз может возникнуть из за механических повреждений самого электродвигателя. Заклинившие или сухие подшипники тоже могут стать причиной межвиткового «коротыша».

Не исключена возможность  заводского брака обмоток, и если электродвигатель перематывался в кустарной мастерской, то большая вероятность что «межвитняк» уже стучится в ваши двери.

Также неправильная эксплуатация  и хранение электродвигателя может стать причиной попадания влаги внутрь двигателя  отсыревшие обмотки тоже весьма распространенная  причина межвиткового замыкания.

Как правило с таким замыканием электродвигатель уже не жилец, и работать будет весьма непродолжительное время.   Я думаю хватит разбирать причины давайте перейдем к вопросу « как определить межвитковое  замыкание».

Поиск межвиткового замыкания.

Определить межвитковое замыкание не слишком сложно, и для это есть несколько подручных способов.

Если при работе  электромотора  какая то  часть статора нагрелась больше чем весь двигатель, то вам стоит подумать  об остановке и точной диагностике.

Также помогут определить замыкание обыкновенные токовые клещи, меряем по очереди нагрузку на каждую фазу и если на одной из них она больше чем на других то это признак того что возможно есть межвитняк обмотки.  Но следует учитывать что может быть перекос фаз на подстанции для того что бы убедится мереям вольтметром приходящие напряжение.

Можно прозвонить обмотки тестером. Для этого  прозваниваем каждую обмотку в отдельности и сверяем полученные результаты сопротивления.

Этот способ может и не сработать если замыкают всего пару витков, то расхождение будет минимальным.Не будет лишним брякнуть электродвигатель мегомметром  в поиске замыкания на корпус, один щуп прикладываем к корпусу электродвигателя,  а второй к  по очереди к выходу обмоток в борно.Если у вас остались еще сомнения, то вам придется разобрать электромотор. Сняв крышки и ротор,  визуально рассматриваем обмотки. Вполне вероятно, что вы увидите сгоревшую часть.Ну и самый точный способ  проверки межвиткового замыкания это проверка при помощи трехфазного понижающего трансформатора (36-42 вольта) и шарика от подшипника.

На стартер разобранного электродвигателя подаем  три фазы с понижающего трансформатора.  С маленьким разгоном кидаем  туда шарик, если шарик начинает бегать по кругу внутри статора то все в порядке. Если он, сделав пару оборотов  прилип к одному месту, то значит там межвитковое замыкание.

Вместо шарика можно использовать пластинку от трансформаторного железа, прикладываем  внутри статора к железу и в том месте где межвитковое она начнет дребезжать, а там где все в порядке пластина будет примагничиваться.

Обязательно используйте все выше перечисленные способы с заземленным  электродвигателем и строго при помощи понижающего трансформатора.

Проверка  шариком и пластинкой  при напряжении в 380 вольт  запрещена и очень опасна для  вашей жизни.

Источники:

  • www.kakprosto.ru
  • www.szemo.ru
  • www.findpatent.ru
  • elektro-blog.ru

Поделиться:
Нет комментариев