Nejčastější závady stejnosměrných strojů

Jiskření kartáče může být způsobeno řadou příčin, které vyžadují, aby personál údržby pečlivě sledoval kluzný kontakt a systém kartáčů. Mezi hlavní důvody patří mechanické (mechanické jiskření) a elektromagnetické (elektromagnetické jiskření).

Mechanické příčiny, které jiskření způsobily, nezávisí na zatížení. Jiskření kartáčů lze omezit zvýšením nebo snížením tlaku na kartáče a pokud možno snížením obvodové rychlosti.

Při mechanickém jiskření se zelené jiskry šíří po celé šířce kartáče, hoření komutátoru není pravidelné, je neuspořádané. Mechanické jiskření kartáčů je způsobeno: místním nebo celkovým otlučením, odřením na kluzné ploše komutátoru, škrábanci, vyčnívající slídou, špatným vedením komutátoru (řezání slídy mezi deskami komutátoru), pevným nebo slabým usazením kartáčů v držácích kartáčů, pružnost držáků způsobující vibrace kartáčů, vibrace strojů atd.

Elektromagnetické příčiny, které způsobují jiskření kartáčů, je obtížnější identifikovat. Jiskření způsobené elektromagnetickými jevy se mění úměrně zátěži a málo závisí na rychlosti otáčení.

Elektromagnetické jiskření má obvykle modro-bílou barvu. Tvar jisker je kulovitý nebo kapkovitý. Spalování kolektorových desek je přirozené povahy, podle kterého lze určit příčinu jiskření.

Dojde-li ke zkratu ve vinutí a ekvalizérech, přeruší se pájení nebo dojde k přímému přetržení, jiskření bude pod kartáči nerovnoměrné a propálené desky se budou nacházet podél komutátoru ve vzdálenosti jednoho pólového dělení.

Pokud kartáče pod držákem jednoho pólu jiskří více než pod držáky ostatních pólů, znamená to, že došlo k otočení nebo zkratu ve vinutí jednotlivých hlavních nebo přídavných pólů; Kartáče jsou nesprávně umístěny nebo jejich šířka je větší, než je přípustné.

Kromě toho lze u strojů se stejnosměrným proudem pozorovat další porušení:

• posunutí pojezdu kartáče z neutrálu způsobí jiskření a zahřívání kartáčů a komutátoru;

• deformace kluzné plochy komutátoru způsobuje vibrace a jiskření kartáčů;

• asymetrie magnetického pole způsobuje snížení prahu reaktivního emf, zhoršuje spínací schopnost stroje, což zase způsobuje jiskření kartáčů. Magnetické pole stroje je symetrické, pokud je přesně dodržena správná obvodová rozteč mezi hroty hlavního a přídavného pólu a jsou dodrženy vypočítané mezery pod póly.

U velkých strojů se seřízení elektromagnetických obvodů provádí metodou bezjiskrové zóny.

Zvýšené zahřívání stejnosměrného stroje.

Stejnosměrný stroj má několik zdrojů tepla, které ohřívají všechny jeho prvky.

Pojem zvýšeného ohřevu izolace zahrnuje přechod přes přípustnou mez tříd tepelné odolnosti izolace, stanovenou normami, akceptovanými v elektrotechnice.

V praxi elektrických strojíren u nás je zavedeno pravidlo vytvářet určitou rezervu pro tepelnou odolnost izolace akceptováním provozních teplot o třídu nižších, než jaké umožňuje použitá izolace. Většina strojů se nyní vyrábí s izolací třídy F; to znamená, že přípustné zvýšení teploty vinutí musí být stejné jako u třídy B, tedy přibližně 80 °C. Toto pravidlo bylo zavedeno kvůli nouzovému zničení izolace vinutí válcovacích strojů v důsledku zvýšených teplot.

Přehřívání stejnosměrných strojů může být způsobeno mnoha důvody.

Při přetížení strojů dochází k obecnému přehřívání vlivem tepla generovaného vinutím kotvy, přídavnými póly, kompenzačním vinutím a budícím vinutím. Zatížení velkých strojů je řízeno ampérmetrem a ohřev vinutí je řízen zařízeními napojenými na snímače zabudované v různých izolovaných prvcích stroje – vinutí kotvy, přídavné póly, kompenzační vinutí, budící vinutí. U zvláště kritických velkých válcovacích motorů pracujících v těžkých provozních podmínkách jsou vysílány signály do řídicího stanoviště operátora a do strojovny, které varují, že teplota stroje vzrostla na mezní hodnotu.

Přehřátí může být způsobeno vysokou teplotou místnosti, ve které jsou stroje instalovány. To může být způsobeno vadným větráním ve strojovně. Všechny kanály přívodu vzduchu musí být v dobrém provozním stavu, čisté a přenosné. Filtry je nutné systematicky čistit protahováním síta minerálním olejem.

Vzduchové chladiče se někdy ucpou mikroorganismy, které brání proudění vody. Vzduchové chladiče jsou periodicky omývány vodou pomocí zpětného proudění.

Zahřívání je podporováno vnikáním nečistot (prachů) do stroje. Studie elektromotorů tedy ukázaly, že uhelný prach s vrstvou 0,9 mm dopadající na vinutí přispívá ke zvýšení teploty o 10 °C.

Ucpání vinutí, ventilačních kanálů z aktivní oceli a vnějšího pláště stroje je nepřijatelné, protože to vytváří tepelnou izolaci a stimuluje nárůst teploty.

Přehřátí vinutí kotvy stejnosměrného stroje.

Největší množství tepla může vzniknout v armatuře. Důvody zde mohou být různé.

Přetížení celého stroje včetně kotvy způsobuje teplo. Pokud stroj pracuje v nízkých otáčkách a je vyroben jako samoventilační, zhorší se ventilační podmínky a dojde k přehřátí kotvy.

Kolektor jako nedílná součást armatury bude přispívat k ohřevu stroje. Teplota kolektoru se může výrazně zvýšit za následujících okolností:

• stálý provoz stroje na maximální výkon;

• nesprávně zvolené kartáče (tvrdé, vysoký koeficient tření);

• ve strojovně, kde jsou instalovány elektrické stroje, je nízká vlhkost vzduchu. Zároveň se zvyšuje koeficient tření kartáčů, kartáče pracují rychleji a zahřívají komutátor.

Požadavek na udržování přiměřené vlhkosti vzduchu ve strojovnách je dán potřebou zajistit přítomnost vlhkého filmu mezi kartáčem a kluznou plochou komutátoru jako mazacího prvku.

Jednou z příčin přehřívání vinutí kotvy může být nerovnoměrná vzduchová mezera. Pokud je vzduchová mezera v části vinutí kotvy nerovnoměrná, indukuje se EMF, v důsledku čehož ve vinutí vznikají vyrovnávací proudy. Pokud jsou mezery výrazně nerovnoměrné, způsobují zahřívání vinutí a jiskření kartáčového aparátu.

Ke zkreslení magnetického pole stejnosměrného stroje dochází, jak bylo uvedeno, v důsledku nerovnoměrnosti vzduchových mezer pod póly, jakož i při nesprávném zapnutí cívek hlavního a přídavného pólu, zkratu v cívkách hlavních pólů, což způsobuje vznik vyrovnávacích proudů, které způsobují zahřívání vinutí a jiskření kartáčů jednoho pólu je silnější než druhého.

Dojde-li ke zkratu závitu ve vinutí kotvy, stroj nemůže pracovat delší dobu, protože v důsledku přehřátí může zkratovaná část a aktivní ocel shořet u zdroje vývoje obvodu závitu.

Znečištění vinutí kotvy izoluje, zhoršuje odvod tepla z vinutí a v důsledku toho přispívá k přehřívání.

Demagnetizace a remagnetizace generátoru. Generátor stejnosměrného proudu s paralelním buzením se může demagnetizovat již před prvním spuštěním po instalaci. Generátor v provozu se demagnetizuje, pokud jsou kartáče posunuty z neutrálu ve směru otáčení kotvy. To oslabuje magnetický tok vytvářený paralelním budícím vinutím.

Demagnetizace a následně magnetizační reverzace generátoru s paralelním buzením je možná při spouštění stroje, kdy magnetický tok kotvy přemagnetizuje hlavní póly a změní polaritu. budící vinutí. K tomu dochází, když je generátor připojen k síti během spouštění.

Zbytkový magnetismus a polarita generátoru jsou obnoveny magnetizací budícího vinutí z externího nízkonapěťového zdroje.

Při startování motoru se jeho otáčky nadměrně zvyšují. Mezi hlavní poruchy stejnosměrných strojů, kvůli kterým se rychlost otáčení nadměrně zvyšuje, patří:

• smíšené buzení – paralelní a sériové budicí vinutí jsou zapojeny v opačných směrech. V tomto případě je při spouštění elektromotoru výsledný magnetický tok malý. V tomto případě se rychlost prudce zvýší, motor může přejít do „různého“ režimu. Připojení paralelního a sériového vinutí by mělo být koordinováno;

• smíšené buzení – kartáče jsou posunuty z neutrálu proti rotaci. To má demagnetizační účinek na motor, magnetický tok je zeslaben a rychlost otáčení se zvyšuje. Kartáče by měly být nastaveny do neutrální polohy;

• sekvenční buzení – spouštění motoru bez zátěže je nepřijatelné. Motor přejde do otáček;

• V paralelním vinutí je zkrat – otáčky motoru se zvyšují. Čím více závitů budícího vinutí bude vzájemně uzavřeno, tím menší bude magnetický tok v systému buzení motoru. Zkratované cívky je nutné převinout a vyměnit.

Jsou možné i jiné poruchy, např.

Kartáče se při otáčení motoru přeřadí z neutrálu. Stroj je magnetizován, to znamená, že magnetické pole se zvyšuje a otáčky motoru se snižují. Příčka by měla být nastavena na neutrál.

Přerušte obvod nebo zkratujte ve vinutí kotvy. Otáčky motoru se prudce sníží nebo se kotva vůbec neotáčí. Štětce hodně jiskří. Je třeba mít na paměti, že pokud dojde k přerušení vinutí, kolektorové desky vyhoří prostřednictvím dvou pólových dělení. To je vysvětleno skutečností, že pokud se vinutí přeruší na jednom místě, napětí a proud pod kartáčem se při přerušení obvodu zdvojnásobí. Pokud je poblíž na dvou místech lom, ztrojnásobí se napětí a proud pod kartáčem atd. Takový stroj je třeba okamžitě zastavit kvůli opravě, jinak dojde k poškození komutátoru.

Motor „pumpuje“, když magnetický tok v budicím vinutí slábne. Motor do určitých otáček běží tiše, pak při zvýšení otáček (v rámci specifikačních údajů) vlivem zeslabení pole v budícím vinutí začne motor silně „pumpovat“, tedy silné kolísání proudu resp. dochází k frekvenci otáčení. V tomto případě je možná jedna z několika poruch:

• kartáče jsou posunuty z neutrálu proti směru otáčení. To, jak je uvedeno výše, zvyšuje rychlost otáčení kotvy. Zeslabený tok budícího vinutí je ovlivněn reakcí kotvy, v tomto případě se magnetický tok buď zesílí nebo zeslabí a podle toho se změní frekvence otáčení kotvy v režimu „kývání“;

• se smíšeným buzením se sériové vinutí zapne paralelně opačně, v důsledku čehož bude magnetický tok stroje oslaben, rychlost otáčení bude vysoká a kotva vstoupí do režimu „kývání“.

U stroje s výkonem 5000 kW byly vzdálenosti hlavních pólů změněny proti tovární specifikaci ze 7 na 4,5 mm. Maximální použitá rychlost otáčení byla 75 % jmenovité rychlosti. Poté, po několika letech, zvýšili rychlost otáčení na 90-95% jmenovité hodnoty, v důsledku čehož začal silný „houp“ kotvy, pokud jde o proud a frekvenci otáčení.

Normální polohu velkého stroje bylo možné obnovit pouze obnovením vzduchové mezery pod hlavními tyčemi podle formy místo 4,5 mm na 7 mm. Žádnému stroji, zejména velkému, by nemělo být povoleno vstoupit do režimu „houpání“.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře