Межвитковое: Как определить межвитковое замыкание электродвигателя

Содержание

Как определить межвитковое замыкание электродвигателя

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?

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.


Межвитковое замыкание обмоток электродвигателя: признаки и способы определения

Выход из строя электродвигателя зачастую связан с механическими неисправностями приводов, редукторов и т.п. устройств. Но чуть меньше половины отказов приходятся на межвитковое замыкание обмоток электродвигателя. Оно происходит по причине нарушения изоляции. В результате происходит короткое замыкание нескольких витков. Если первые неисправности можно уменьшить или устранить на этапе профилактических работ, то витковое замыкание предсказать невозможно. Ниже мы подробно расскажем читателям сайта Сам Электрик, в чем причина возникновения межвиткового замыкания и как его устранить.

Причины возникновения

Факторов, влияющих на появление межвиткового замыкания электродвигателя может быть несколько. Рассмотрим основные причины, почему оно возникает:

  1. Самая распространенная неисправность, при которой происходит пробой обмоток, это перегрузка двигателя. Она может возникнуть при выходе из строя механических деталей. Например, заклинил подшипник ротора, возникла неисправность в транспортере, редукторе или другом механизме. В результате по обмоткам протекает повышенный ток, что приводит к перегреву проводов и разрушению изоляции. Происходит короткое замыкание (КЗ) между витками.
  2. При изготовлении на заводе допустили брак. Это случается не часто, но не исключено. В процессе эксплуатации изоляция трескается. Обмотка повреждается, происходит межвитковое замыкание.
  3. Во время ремонта был нарушен технологический процесс. Обмотка получилась очень тугой. В процессе работы электродвигатель нагревается, витки расширяются. Из-за туго намотанной электрообмотки, расширение невозможно. Лак на проводах повреждается, происходит межвитковое замыкание.
  4. В результате неправильного хранения в двигатель попадает вода, что может привести к пробою изоляции.

С такой неисправностью электродвигатель долго работать не сможет. Произойдет дальнейший нагрев обмотки. Последствия такой неисправности приводят к выходу двигателя из строя. Поэтому важно вовремя определить неисправность, и принять меры по ее устранению.

Диагностика неисправности

Основным признаком возникновения межвиткового замыкания является неравномерный нагрев корпуса. Это происходит по причине повышенного потребления тока одной (неисправной) обмотки. Если возник перегрев одной части корпуса, то двигатель необходимо обесточить и выполнить диагностику.

Ее выполняют следующим образом:

  • Проверяют напряжение на всех обмотках. Оно должно быть одинаково, т.е. в сети должен отсутствовать перекос фаз. После этого замеряют токи в каждой обмотке. Замеры производят токовыми клещами. Если ток в одной обмотке отличается от остальных в большую сторону, то это говорит о наличии неисправности в данной обмотке.
  • С помощью высокоточного омметра замеряют сопротивление обмоток. Значения должны быть одинаковыми. Обычным прибором проверить наличие замыкания невозможно. Т.к. при коротком замыкании всего двух витков, сопротивление изменится незначительно.
  • Замыкание на корпус определяют с помощью мегомметра. Для этого один конец соединяют с корпусом, а второй подсоединяют к обмоткам поочередно. Таким образом, проверяют целостность сопротивления изоляции. В идеале оно должно быть одинаково на каждой обмотке или иметь незначительные отклонения. При этом следует учитывать, что оно меняется в зависимости от температуры проводников.

На нижеприведенном рисунке представлена таблица зависимости изменения сопротивления изоляции от температуры:

Как определить неисправную обмотку

Для определения межвиткового замыкания в электродвигателе, его необходимо разобрать. Произвести визуальный осмотр. Дефект можно определить по внешнему виду обмоток. На них видны места кроткого замыкания, как показана неисправность ротора и статора на рисунках снизу:

Однако зачастую признаки межвиткового замыкания обнаружить визуально невозможно. Поэтому обслуживающий персонал должен знать, что делать в таких ситуациях. При отсутствии видимых неисправностей применяют следующие методы.

Поиск неисправности с помощью металлического шарика

Выявить замыкание изоляции можно при помощи понижающего трехфазного трансформатора. Напряжение вторичной обмотки не должно превышать 40 Вольт.

На разобранный двигатель подается напряжение с трансформатора. Внутрь двигателя по кругу запускают металлический шарик. При исправных обмотках он начинает «бегать» по кругу без остановки.

Если имеется замыкание обмотки, то шарик, сделав два три круга примагничивается в месте неисправности.

Если отсутствует шарик, проверить можно с помощью пластины из трансформаторного железа. Можно использовать железо от неисправного трансформатора. Пластину прикладывают по кругу поочередно. В неисправном месте пластина начнет вибрировать. В остальных местах она примагничивается.

Проверяя исправность электродвигателя, не стоит забывать о технике безопасности. Корпус двигателя должен быть заземлен. При этом, категорически запрещено подавать напряжение выше 40 Вольт на обмотки.

На рисунке снизу показана методика проверки с помощью шарика:

Проверка специальным прибором

Поиск межвиткового замыкания электродвигателя можно производить с помощью прибора для проверки пробоя изоляции обмоток. Его можно приобрести через интернет или сделать самостоятельно. Многочисленные схемы приведены в интернете. Они не сложные. Повторить может любой специалист, имеющий навыки работы с паяльником и разбирающийся в электросхемах.

Как определить неисправность, подробно расписано в инструкции к прибору. Диагностика выполняется за считанные минуты. Однако, для выполнения диагностики необходим осциллограф.

Это дорогостоящий прибор. Работать на нем умеют не все мастера. Поэтому этот метод проверки не получил массового распространения.

Сейчас промышленность выпускает устройства, которые не требуют применения осциллографа. В нем имеются два светодиода, по которым определяют неисправность.

Прибор представляет собой генератор, колебательный контур которого состоит из конденсатора и обмотки двигателя. Подстроечным резистором добиваются возбуждения контура. В этом случае светодиод начинает мигать. Поочередно подсоединяют все обмотки. При подключении неисправной обмотки, светодиод будет гореть постоянно. Т.е. произойдет срыв генерации.

Диагностика якоря с помощью дросселя

Для проверки якоря применяют дроссель. Он представляет собой трансформатор с вырезанным сердечником. Используется прибор заводского изготовления или самодельный.

Сделать его можно при наличии неисправных вибрационных насосов «Малыш» или «Ручеек». Подробная инструкция с описанием имеется в интернете.

Проводились измерения на заводском приборе и самодельном, изготовленном по методике, описанной в интернете. Результат оказался одинаковым.

Как проверять неисправность данным устройством. В вырез помещается якорь. На дроссель подается напряжение. При этом обмотка якоря будет представлять вторичную обмотку трансформатора.

С помощью пластины из трансформаторного железа проверяем исправность обмотки. Постепенно поворачивая якорь, в месте пробоя, пластина примагничивается к якорю и начинает вибрировать. Это показано на нижеприведенном рисунке:

Измерение сопротивления тестером

При отсутствии дросселя можно произвести проверку аналоговым тестером. Стоит отметить, что таким образом можно проверить обрыв обмотки, а замыкание витков проверяют вышеописанным способом.

Для этого производят замеры между ламелями якоря. Сопротивление проводников должно быть одинаковым.

Обязательно производят проверку замыкания проводов на корпус. Для этого необходимо один конец тестера соединить с корпусом и поочередно прозвонить каждую обмотку. Такую проверку выполняют при условии отсутствия обрыва в обмотках.

На фото снизу показано, как измерять сопротивление проводников:

Проверка статора тестером

Проверить целостность обмотки статора можно с помощью тестера. Для этого достаточно измерить сопротивление каждой в отдельности. Замеры выполняют с помощью высокоточного прибора. Не лишне проверить на отсутствие пробоя изоляции на корпус с помощью мегомметра.

На рисунке вверху показана прозвонка целостности обмоток:

Заключение

Во время эксплуатации определить межвитковое замыкание обмоток электродвигателя достаточно сложно. Да и возникает оно нечасто. Обычно двигатели с таким дефектом работают до последнего момента. Пока из него не пойдет дым.

Поэтому у обслуживающего персонала не возникает вопрос, как устранить неисправность. Двигатель отдают на перемотку. Аналогично поступают при своевременном обнаружении КЗ обмоток, перематывают неисправную часть. При этом нужно учитывать, что замыкание витков между собой устранить без перемотки невозможно.

Межвитковое замыкание. Как проверить различные замыкание витков

Электродвигатели часто выходят из строя, и основной причиной для этого является межвитковое замыкание. Оно составляет около 40% всех поломок моторов. От чего возникает замыкание между витками? Для этого есть несколько причин.

Основная причина – излишняя нагрузка на электродвигатель, которая выше установленной нормы. Статорные обмотки нагреваются, разрушают изоляцию, происходит замыкание между витками обмоток. Неправильно эксплуатируя электрическую машину, работник создает чрезмерную нагрузку на электродвигатель.

Нормальную нагрузку можно узнать из паспорта на оборудование, либо на табличке мотора. Лишняя нагрузка может возникнуть из-за поломки механической части электромотора. Подшипники качения могут послужить этой причиной. Они могут заклинить от износа или отсутствия смазки, в результате этого возникнет замыкание витков катушки якоря.

Замыкание витков возникает и в процессе ремонта или изготовления двигателя, в результате брака, если двигатель изготавливали или ремонтировали в неприспособленной мастерской. Хранить и эксплуатировать электромотор необходимо по определенным правилам, иначе внутрь мотора может проникнуть влага, обмотки отсыреют, как следствие возникнет витковое замыкание.

С витковым замыканием электродвигатель работает неполноценно и недолго. Если вовремя не выявить межвитковое замыкание, то скоро придется покупать новый электродвигатель или полностью новую электрическую машину, например, электродрель.

При замыкании витков обмотки двигателя повышается ток возбуждения, обмотка перегревается, разрушает изоляцию, происходит замыкание других витков обмотки. Вследствие повышения тока может послужить причиной выхода из строя регулятора напряжения. Витковое замыкание выясняется сравнением обмоточного сопротивления с нормой по техусловиям. Если оно снизилось, обмотка подлежит перемотке, замене.

Как найти межвитковое замыкание

Замыкание витков легко определить, для этого есть несколько методов. Во время работы электродвигателя обратите внимание на неравномерный нагрев статора. Если одна его часть нагрелась больше, чем корпус двигателя, то необходимо остановить работу и провести точную диагностику мотора.

Существуют приборы для диагностики замыкания витков, можно проверить токовыми клещами. Нужно измерить нагрузку каждой фазы по очереди. При разнице нагрузок на фазах надо задуматься о наличии межвиткового замыкания. Можно перепутать витковое замыкание с перекосом фаз сети питания. Чтобы избежать неправильной диагностики, надо измерить приходящее напряжение питания.

Обмотки проверяют мультиметром путем прозвонки. Каждую обмотку проверяем прибором отдельно, сравниваем результаты. Если замкнуты оказались всего 2-3 витка, то разница будет незаметна, замыкание не выявится. С помощью мегомметра можно прозвонить электромотор, выявив наличие замыкания на корпус. Один контакт прибора соединяем с корпусом мотора, второй к выводам каждой обмотки.

Если нет уверенности в исправности двигателя, то необходимо произвести разборку мотора. При разборе нужно осмотреть обмотки ротора, статора, наверняка будет видно место замыкания.

Наиболее точным методом проверки замыкания между витками обмоток является проверка понижающим трансформатором на трех фазах с шариком подшипника. Подключаем на статор электромотора в разобранном виде три фазы от трансформатора с пониженным напряжением. Кидаем шарик подшипника внутрь статора. Шарик бегает по кругу – это нормально, а если он примагнитился к одному месту, то в этом месте замыкание.

Можно вместо шарика применить пластинку от сердечника трансформатора. Ее также проводим внутри статора. В месте замыкания витков, она будет дребезжать, а где замыкания нет, она просто притянется к железу. При таких проверках нельзя забывать про заземление корпуса двигателя, трансформатор должен быть низковольтным. Опыты с пластинкой и шариком при 380 вольт запрещаются, это опасно для жизни.

Самодельный прибор для определения виткового замыкания

Сделаем дроссель своими руками для проверки межвиткового замыкания в обмотке двигателя. Нам понадобится П-образное трансформаторное железо. Его можно взять, например, от старого вибрационного насоса «Ручеек», «Малыш». Разбираем его нижнюю часть, хорошо нагреваем ее. Там имеются катушки, залитые эпоксидной смолой.


Эпоксидку разогреваем и выбиваем катушки с сердечником. С помощью наждака или болгарки срезаем губки сердечника.


Намотаны эти катушки как раз на П-образном трансформаторном железе.

Не нужно соблюдать углы. Нужно сделать место, в которое легко ляжет маленький и большой якорь.

При обработке необходимо учесть, что железо слоеное. Нельзя обрабатывать его так, чтобы камень его задирал. Нужно обрабатывать в таком направлении, чтобы слои лежали друг к другу, чтобы не было задиров. После обработки снимите все фаски и заусенцы, так как придется работать с эмалированным проводом, нежелательно его поцарапать.

Теперь нам надо сделать две катушки для этого сердечника, которые разместим с обеих сторон. Замеряем толщину и ширину сердечника в самых широких местах, по заклепкам. Берем плотный картон, размечаем его по размерам сердечника. Учитываем размер паза в сердечнике между катушками. Проводим неострым краем ножниц по местам сгиба, чтобы удобнее было сгибать картон. Вырезаем заготовку для каркаса катушек. Сгибаем по линиям сгиба. Получается каркас катушки.

Теперь делаем четыре крышки для каждой стороны катушек. Получаем два картонных каркаса для катушек.

Рассчитываем количество витков катушек по формуле для трансформаторов.

13200 делим на сечение сердечника в см2. Сечение нашего сердечника:

3,6 см х 2,1 см = 7,56 см2.

13200 : 7,56 = 1746 витков на две катушки. Это число не обязательное, отклонение 10% в обе стороны никакой роли не сыграет. Округляем в большую сторону, 1800 : 2 = 900 витков нужно намотать на каждую катушку. У нас есть провод 0,16 мм, он вполне подойдет для наших катушек. Наматывать можно как угодно. По 900 витков можно намотать и вручную. Если ошибетесь на 20-30 витков, то ничего страшного не будет. Лучше намотать больше. Перед намоткой шилом делаем отверстия по краям каркаса для вывода провода катушек.

На конец провода надеваем термоусадочный кембрик. Конец провода вставляем в отверстие, загибаем, и начинаем намотку катушки.

Заполнение получилось малым, поэтому можно мотать и проводом толще. На второй конец припаиваем проводок с кембриком и вставляем в отверстие. Не заматываем катушку, пока не провели испытание.

Обе катушки намотаны. Надеваем их на сердечник таким образом, чтобы провода шли вниз и были с одной стороны. Катушки абсолютно одинаково намотаны, направление витков в одну сторону, концы выведены одинаково. Теперь необходимо один конец с одной катушки и один с другой соединить, а на оставшиеся два конца подать напряжение 220 вольт. Главное не запутаться и соединить правильные провода. Чтобы понять порядок соединения, нужно мысленно разогнуть наш П-образный сердечник в одну линию, чтобы витки в катушках располагались в одном направлении, переходили от одной катушки во вторую. Соединяем два начала катушек. На два конца подаем напряжение.

Сравним дроссель фабричный и самодельный.

Проверяем заводской дроссель металлической пластинкой на вибрацию места витковых замыканий якоря двигателя и отмечаем их маркером. Теперь то же самое делаем на нашем самодельном дросселе. Результаты получились идентичные. Наш новый дроссель работает нормально.

Снимаем наши катушки с сердечника, обмотки фиксируем изолентой. Пайку также изолируем лентой. Одеваем готовые катушки на сердечник, припаиваем к концам проводов питание 220 В. Дроссель готов к эксплуатации.

Межвитковое замыкание якоря

Для проверки якоря воспользуемся специальным прибором, который представляет трансформатор с вырезанным сердечником. Когда мы кладем якорь в этот зазор, его обмотка начинает работать как вторичная обмотка трансформатора. При этом, если на якоре имеется межвитковое замыкание, от местного перенасыщения железом металлическая пластинка, которая будет находиться сверху якоря, будет вибрировать, либо примагничиваться к корпусу якоря.

Включаем прибор. Для наглядности мы специально замкнули две ламели на коллекторе, чтобы показать каким образом производится диагностика. Помещаем пластинку на якорь и сразу видим результат. Наша пластинка примагнитилась и начала вибрировать. Поворачиваем якорь, витки смещаются, и пластинка перестает вибрировать.

Теперь удалим замыкание ламелей для проверки. Повторяем проверку и видим, что обмотка якоря исправна, пластинка не вибрирует ни в каких местах.

Способ №2 проверки якоря на витковое замыкание

Этот способ подходит для тех, кто не занимается профессиональным ремонтом электроинструмента. Для точной диагностики межвиткового замыкания требуется скоба с катушкой.

Мультиметром можно выяснить лишь обрыв катушки якоря. Лучше для этой цели применять аналоговый тестер. Между каждыми двумя ламелями замеряем сопротивление.

Сопротивление должно быть везде одинаковое. Бывают случаи, когда обмотки не сгорели, коллектор нормальный. Тогда замыкание витков определяют только с помощью прибора со скобой от трансформатора. Теперь устанавливаем мультиметр на 200 кОм, один щуп замыкаем на массу, а другим касаемся каждой ламели коллектора, при условии, что нет обрыва катушек.

Если якорь не прозванивается на массу, то он исправный, либо может быть межвитковое замыкание.

Межвитковое замыкание трансформатора

У трансформаторов есть распространенная неисправность – замыкание витков между собой. Мультиметром не всегда можно выявить этот дефект. Необходимо внимательно осмотреть трансформатор. Провод обмоток имеет лаковую изоляцию, при ее пробое между витками обмотки есть сопротивление, которое не равно нулю. Оно и приводит к разогреву обмотки.

При осмотре трансформатора на нем не должно быть гари, обуглившейся бумаги, вздутия заливки, почернений. Если известен тип и марка трансформатора, можно узнать, какое должно быть сопротивление обмоток. Мультиметр переключают в режим сопротивления. Сравнивают измеренное сопротивление со справочными данными. Если отличие составляет больше 50%, то обмотки неисправны. Если данные сопротивления не удалось найти в справочнике, то наверняка известно количество витков, тип и сечение провода, можно вычислить сопротивление по формулам.

Чтобы проверить трансформатор блока питания с выходом низкого напряжения, подключаем к первичной обмотке напряжение 220 В. Если появился дым, запах, то сразу отключаем, обмотка неисправна. Если таких признаков нет, то измеряем напряжение тестером на вторичной обмотке. При заниженном на 20% напряжении есть риск выхода из строя вторичной обмотки.

Если есть второй исправный трансформатор, то путем сравнения сопротивлений выясняют исправность обмоток. Чтобы проверить более подробно, применяют осциллограф и генератор.

Межвитковое замыкание статора

Часто на неисправном двигателе имеется межвитковое замыкание. Сначала проверяют обмотку статора на сопротивление. Это ненадежный метод, так как мультиметр не всегда может точно показать результат замера. Это зависит и от технологии перемотки двигателя, от старости железа.

Клещами тоже можно измерить сопротивление и ток. Иногда проверяют по звуку работающего мотора, при условии, что подшипники исправны, смазаны, редуктор привода исправен. Еще проверяют межвитковое замыкание осциллографом, но они имеют большую стоимость, не у каждого имеется этот прибор.

Внешне осматривают двигатель. Не должно быть следов масла, подтеков, запаха. Измеренный по фазам ток, должен быть одинаковый. Хорошим тестером проверяют обмотки на сопротивление. При разнице в замерах более 10% есть вероятность замыкания витков обмоток.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Как определить межвитковое замыкание в двигателе | Электрик Инфо

Добрая половина всех случаев неисправностей электродвигателей приходится на межвитковое замыкание. Межвитковым замыканием называется короткое замыкание между разными витками одной катушки или секции обмотки электрической машины. Причин межвитковых замыканий может быть несколько.

Как определить межвитковое замыкание в двигателе

Причины межвитковых замыканий

Одна из причин межвиткового замыкания — перегрузка электродвигателя по току, когда нагрузка на двигатель в течение значительного промежутка времени превышает номинальную. В этом случае обмотка статора разогревается от чрезмерного тока настолько сильно, что изоляция в каком-то ее месте может разрушиться и способствовать короткому замыканию между соседними витками. Нормальный ток статора под нагрузкой всегда можно посмотреть в паспорте двигателя либо на информационном шильдике на его корпусе.

Перегрузка может случиться, например, из-за нештатного режима эксплуатации оборудования, приводимого в действие данным двигателем. Кроме того причиной токовой перегрузки может стать механическое повреждение непосредственно двигателя: заклинивание ротора, стопорение подшипников и т. д.

Не исключен также заводской брак обмотки, либо нарушение целостности изоляции во время ручной перемотки статора в кустарных условиях. При несоблюдении условий хранения или эксплуатации электродвигателя, случайно попавшая внутрь влага способна навредить изоляции и привести к межвитковому замыканию.

Так или иначе, какой бы ни оказалась причина межвиткового замыкания, с ним пострадавший двигатель нормально работать уже точно не сможет, либо проработает, но недолго. Поэтому при обнаружении симптомов межвиткового замыкания, следует незамедлительно начать его поиск с целью скорейшего устранения.

Как определить межвитковое замыкание в двигателе

Как выявить межвитковое замыкание

Существует несколько простых проверенных способов выявить наличие межвиткового замыкания. Симптомом обычно является перегрев одной части статора по отношению ко всем остальным его частям. Если данное явление наблюдается, то двигатель необходимо остановить, если надо - снять с оборудования, и подвергнуть точной диагностике.

Прежде всего можно воспользоваться токовыми клещами. Достаточно по очереди измерить токи каждой из фаз обмотки статора, и если в одной из них ток существенно больше чем в остальных, то это - явный признак того, что место замыкания находится в соответствующей части обмотки. Предварительно необходимо убедиться, что напряжение на все выводы (между каждой парой из трех фаз) подается одинаковое, то есть проверить отсутствие перекоса фаз. Для этого пользуются вольтметром, поочередно измеряют напряжения на трех фазах.

Три части трехфазной обмотки следует прозвонить омметром. Сопротивления всех трех обмоток по-отдельности должны быть одинаковыми. Используемый прибор должен обладать достаточно высокой точностью, ведь если имеет место замыкание всего между двумя витками, то различие в сопротивлениях будет минимальным, и его невозможно будет различить если обмотка выполнена толстым проводом.

Наличие замыкания на корпус можно проверить при помощи мегаомметра. Для этого один щуп прибора прикладывается к корпусу двигателя, второй — поочередно к каждому из выводов обмоток. В исправном двигателе сопротивление на каждой из фаз должно быть значительным (смотрите - Как правильно пользоваться мегаомметром).

Как определить межвитковое замыкание в двигателе

Не будет лишним визуально рассмотреть обмотку статора. Чтобы это сделать, нужно будет снять с двигателя крышки, вытащить ротор и внимательно рассмотреть всю обмотку секция за секцией. Если замыкание есть, то подгоревшее место наверняка будет видно сразу.

Если у вас под рукой есть понижающий трехфазный трансформатор на напряжение в районе 40 вольт, то используйте его для проверки целостности статора. Выньте ротор, подключите трансформатор, включите его в сеть. Возьмите железный шарик от подшипника и запустите его в статор, немного ускорив щелчком пальца, так чтобы шарик начал бегать по кругу вслед за вращающимся магнитным полем, имитируя вращение ротора. В случае если шарик остановился и застрял на одном месте статора — значит в этом месте межвитковое замыкание.

Если нет шарика, возьмите пластину трансформаторной стали или железную линейку, приложите ее внутри к статору и перемещайте по кругу. В том месте где пластинка начнет заметно дребезжать — есть межвитковое замыкание. Если межвиткового замыкания нет, то пластинка будет везде примагничиваться к статору. Прежде чем использовать способ с шариком или с пластинкой, убедитесь, что двигатель питается от понижающего трансформатора, иначе можно получить поражение электрическим током.

Смотрите также: Несколько способов проверки обмотки на короткое замыкание в картинках

Рекомендую также посмотреть:

Как сделать простейший двигатель за 10 минут (интересные эксперименты)

Как правильно пользоваться токоизмерительными клещами

Донат на развитие проекта Электрик Инфо: Пожертвование на развитие сайта

Межвитковое замыкание и ремонт

Всем хорошо известно, что такое короткое замыкание, которое часто возникает, например, из-за того, что неизолированные элементы где-то соприкоснулись. А в результате в квартире даже лампочка не горит. Но короткие замыкания бывают и в электрических устройствах.

Бывает замыкание обмотки на металлический корпус. Бывает и так называемое межвитковое замыкание. Так называется замыкание между собой обмоток ротора или статора. Либо витков обмоток трансформаторов. Например, вы работаете с пылесосом в руках, и вдруг – искрение коллектора. Это и означает, что произошло межвитковое замыкание.

Опытный мастер по ремонту оборудования, конечно, еще проверит, нет ли повышенной нагрузки на двигатель. Она бывает тогда, когда засорилась воздушная система или заедает двигатель. Если все в порядке – значит, произошло межвитковое замыкание.

Межвитковое замыкание в обмотке якоря или статора обычно сопровождается не только сильным круговым искрением, но и неприятным запахом горящей изоляции. Работать с таким пылесосом нельзя. Нужно его ремонтировать. А ремонт следует начать с того, что нужно определить, где произошло межвитковое замыкание.

Для начала следует осмотреть якорь. На обмотках не должно быть вспучиваний изоляции и почернений. Не должно быть и запаха паленой изоляции. Чтобы определить это, не нужно никаких приборов. Достаточно просто понюхать.

Осмотрите коллектор. Иногда замыкания бывают замыкания между пластинами. Их нетрудно обнаружить даже после поверхностного осмотра.

Если хотя бы один признак подтвердился, то «диагноз» для техники плачевный. Якорь для пылесоса, например, найти не так-то просто. И если якорь не удалось найти, то остается только перемотать якоря. Такая поломка связана со многими проблемами. Ведь перемотать якорь может только очень квалифицированный обмотчик. Ко всему, как ни печально, но срок службы перемотанных якорей обычно короткий.

Определить, есть ли замыкание в обмотке статора, – дело достаточно простое. Необходимо вынуть щетки и произвести измерение сопротивления обмотки статора, а также сопротивления между корпусом и обмотками. Разница между сопротивлениями обмоток должна быть крайне незначительной. На корпус они звонится не должны. Если разница превышает 10%, тогда ту обмотку, которая с меньшим сопротивлением, меняем. Ее можно намотать и самостоятельно.

Как определить межвитковое замыкание. Как проверить межвитковое замыкание

В электрических двигателях, в процессе эксплуатации, могут возникнуть различные неисправности. Довольно часто, многие сталкиваются с таким явлением, как межвитковое замыкание обмотки статора. Для того, чтобы точно определить наличие данного дефекта, прежде всего, проверяется сопротивление обмотки.

Определение межвиткового замыкания

Междувитковое замыкание определяется проверкой сопротивления. Данная величина измеряется с помощью дефектоскопа или . Полученные показания сравниваются с сопротивлением, присутствующим в исправной обмотке.

Если в проверяемой обмотке ниже, чем в образцовой, то это свидетельствует о наличии в ней межвиткового замыкания. При необходимости, данная неисправность может определяться с помощью индукционного метода. Для этого, витки проверяемой электрообмотки находятся в переменном магнитном поле, после чего происходит индуцирование электродвижущей силы.

Когда в обмотке имеются замкнутые витки, то под воздействием наведенных токов она начинает нагреваться. При замыкании даже одного или двух витков, нагревание происходит в течение от 3-х до 5-ти минут.


Межвитковое замыкание обмотки статора может определяться дефектоскопом, без выемки из пазов. В состав дефектоскопа входят индукционный и сигнальный аппараты, расположенные друг за другом в общем корпусе. Сердечники обоих аппаратов одновременно накладываются на зубцы пазов или по длине проводников проверяемой обмотки. Обмотка индукционного аппарата находится включенной в сеть с напряжением до 18-ти вольт. Возникает магнитное поле, вызывающее наведение электродвижущей силы.

При витковом замыкании, по обмотке начинает течь ток, а вокруг проводников появляется собственное магнитное поле. В результате, в обмотке сигнального аппарата также появляется электродвижущая сила, после чего загорается лампочка сигнала.

Устранение неисправностей

В отдельных случаях, возможно достаточно быстрое устранение неисправностей собственными силами. Все места, имеющие дефекты, легко определяются визуально и по запаху подгоревшей изоляции. Если дефект носит незначительный локальный характер, то поврежденный участок провода заменяется, места соединений зачищаются и протравливаются раствором хлорида цинка. После этого, производится лужение, скручивание и окончательное припаивание.

Запаянные места обматываются х/б лентой, пропитываются лаком и просушиваются. В случае серьезных повреждений электрообмотки, может понадобиться ее полная перемотка.

Межвитковые замыкания, ухудшение контакта в местах паек, обрывы могут быть обнаружены по измерению напряжения на катушке при пропускании через нее тока.
Межвитковое замыкание обнаруживают путем измерения ее сопротивления аналогично катушкам генераторов постоянного тока.
Межвитковые замыкания могут быть в одной или нескольких секциях якоря или между секциями вследствие замыкания смежных пластин коллектора. При замыкании между концами секции или между пластинами коллектора, а также при соединении между собой отдельных витков секции в обмотке якоря образуются замкнутые контуры.
Схема соединений обмоток полюсов и якоря тягового электродвигателя. Межвитковое замыкание у катушек полюсов определяют приборами, работающими по принципу трансформатора. Схема одного из приборов показана на рис. 267, а. Несъемную катушку 1 подключают к источнику переменного тока.
Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целостности изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях) часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании; устраняется при ремонте якоря.
Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целости изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях), часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании. Устраняется при ремонте якоря.
Межвитковые замыкания в обмотках якоря или полюсов и пробой изоляции появляются при попадании влаги в изоляцию, а также из-за механических повреждений якоря при сборке или вследствие ослабления секций в пазах якоря или катушек на полюсах. Обрыв витков секций якоря и межкатушечных соединений возникает из-за недостаточной их механической прочности или надрывов при монтаже, а также вследствие выплавления припоя в петушках коллектора в результате перегревов при перегрузках. Возможно также возникновение механических повреждений в машинах: ослабление вентиляторов на валах, размотка проволочных бандажей, разрушение роликовых подшипников.
Межвитковое замыкание или пробой обмотки на сердечник может произойти при работе без нагрузки. Поэтому при ремонтных работах следует быть внимательным. Обнаружить короткозамкнутыо витки с помощью тестера удается не всегда.
Межвитковое замыкание в катушках главных, дополнительных полюсов и компенсационной обмотке, чаще всего обнаруживаемое при плановых ремонтах, когда катушки проверяются на межвитковое замыкание. Причиной неисправности может быть ослабление изоляции из-за старения, а также дефекты, допущенные при намотке катушек. Устраняется повреждение при заводском или деповском ремонте заменой катушек.
Межвитковое замыкание в обмотке ротора приводит к уменьшению ее сопротивления и увеличению тока возбуждения. Это в свою очередь вызывает повышенный нагрев обмотки, разрушение изоляции и расширение зоны замыкания.
Схема для проверки отсутствия короткозамкнутых витков в обмотках постоянного тока. Межвитковые замыкания определяют путем анализа вольт-амперных характеристик на переменном токе отдельно для каждой обмотки. Анализ проводится путем сравнения стандартной и полученной характеристик.
Обычно межвитковое замыкание быстро вызывает пробой изоляции секции проводников якоря на сердечник вследствие ее сильного обугливания из-за нагрева большим током.

Межвитковое замыкание двигателя Двигатель гудит и перегревается.
Межвитковое замыкание обмотки статора обнаруживают по срабатыванию теплового реле, неравномерному нагреву корпуса двигателя и повышенному гудению. При обрыве одной из фаз цепи двигатель не запускается - сильно гудит, начинает греться и срабатывает тепловая защита (ТРТ), отключая контактор. В случае небольшого повреждения подшипников ротор испытывает одностороннее притяжение, прилипает, а будучи выведенным из этого состояния, самостоятельно разворачивается и электрическая машина продолжает нормально работать.
Шаблон для выгибания катушек обмотки возбуждения генератора постоянного тока.| Пресс-отвертка для отворачивания винтов полюсных сердечников генератора постоянного тока. Межвитковое замыкание катушек обмотки возбуждения можно обнаружить с помощью омметра, измеряя сопротивление обмотки.
Отсутствие межвитковых замыканий и замыканий обмотки на шихтованный сердечник якоря проверяют на приборе Э-236 или контрольной лампой. Контрольная лампа не должна гореть при подсоединении ее выводов к любой пластине коллектора и непосредственно к сердечнику якоря. При обнаружении замыканий якорь заменяют. Короткое замыкание на массу катушек обмоток возбуждения также проверяют на приборе Э-236 или контрольной лампой.
Прорезка миканита между пластинами коллектора якоря. При межвитковом замыкании или обрыве провода внутри обмотки ее заменяют новой. Замена обмотки якоря - операция довольно сложная, здесь требуются определенное знание, навыки и специальное оборудование, поэтому, как правило, перемотку якорей выполняют на специализированных предприятиях. Обрывы обмотки в местах припайки к коллекторным пластинам или замыкание в этом месте устраняют без перемотки.
При межвитковых замыканиях в обмотках трансформатора уровень гудения повышается.
Определение замыкания между обмотками разных фаз. При межвитковых замыканиях в обмотках образуются замкнутые контуры, в которых переменное магнитное поле индуктирует значительные электродвижущие силы и токи короткого замыкания. Эти токи нагревают обмотку, поэтому внешним признаком межвитковых замыканий являются местные нагревания. Если местные перегревы не обнаруживаются, межвитковые замыкания можно определить способом измерения тока во всех трех фазах. Для этого к обмоткам статора подводят номинальное напряжение трехфазного тока через амперметры в каждой фазе. Фазовый ротор должен быть при этом разомкнут, а корот-козамкнутый заторможен. Если при этом срабатывает защита, то напряжение понижают до 25 - 30 % номинального.
Определение выводных концов асинхронного электродвигателя индукционным способом. При межвитковых замыканиях образуются контуры, в которых индуктируется противоэлектродвижущая сила, ослабляющая основное поле.
Проверку на межвитковое замыкание производят на специальном стенде (фиг.
Чтобы обнаружить межвитковое замыкание, фазовый ротор затормаживают и к нему подводят 30 - 50 % от того напряжения, которое индуктируется в заторможенном роторе номинальным напряжением. В рассечку подводящих проводов включают по амперметру; наибольший ток покажет амперметр поврежденной фазы.
Обрыв и межвитковое замыкание обмоток возбуждения проверяют замером сопротивления обмоток, которое должно быть в пределах ТУ.

Для обнаружения межвиткового замыкания, кроме стальной пластинки, может применяться также неоновый указа. Концы обмотки включаются на неоновую лампочку.
Нелинейность растра по горизонтали. При наличии межвиткового замыкания в одной из строчных катушек растр примет вид, показанный на рис. 39 жирной линией.
В случае межвиткового замыкания в дросселе фильтра сильно нагревается его обмотка вплоть до потемнения и обугливания ее изоляции. Однако межвитковое замыкание небольшого количества витков при помощи омметра обнаружить нельзя, поэтому дроссель целесообразно проверить заменой на новый.
Защита от внутренних межвитковых замыканий осуществляется с помощью дифференциальной защиты, которая применяется в установках гидромеханизации редко и поэтому в настоящей книге не рассматривается.
У синхронных машин межвитковые замыкания 1 в катушках возбуждения могут быть обнаружены возбуждением статор а переменным током пониженного напряжения по сравнению с номинальным три неподвижном индукторе.
Более сложно опеределить межвитковое замыкание в одной или нескольких фазах.
Испытание катушки на межвитковое замыкание и контроль производятся так же и на том же оборудовании, что и описанных выше полюсных катушек, с последующим внешним контролем размеров.
Обмотки возбуждения с межвитковым замыканием и внутренними обрывами не ремонтируют, а заменяют новыми.
Наблюдения показывают, что межвитковые замыкания в секциях из эмалированных проводов имеют место обычно после их пропитки, причем чем ниже стойкость эмалевых пленок против воздействия пропитывающих лаков и их растворителей, тем больше количество межвитковых замыканий.
При разрушении изоляции и межвитковых замыканий наматываются новые катушки. Изоляцию катушки лаком и сушку производят аналогично изоляции обмоток якоря. Высушенные катушки устанавливают на полюсные башмаки и привертывают к корпусу.
Обмотки возбуждения. При разрушении изоляции и межвитковых замыканиях наматываются новые катушки.
Наиболее частой неисправностью ТВК является межвитковое замыкание его первичной обмотки, которое, как правило, при помощи омметра определить нельзя. Первичная обмотка ТВК имеет большое количество витков, поэтому перематывать ТВК вручную нельзя. В случае обрыва одной из обмоток омметр, подйлючен-ный к обмотке с обрывом, покажет бесконечно большое сопротивление при включении его на любую шкалу.

Ротор в сборе может иметь межвитковое замыкание или обрыв в катушке возбуждения. Наличие этого дефекта проверяется измерением сопротивления катушки омметром. Сопротивление должно быть 3 5 - 3 9 Ом. Негодная катушка возбуждения подлежит замене. Проверка замыкания катушки на корпус производится переменным током напряжением 550 В в течение 1 мин. При износе рабочей поверхности контактных колец они подлежат обработке до выведения неровностей. После ремонта ротор в сборе должен быть пропитан лаком ГФ-92 и динамически сбалансирован.
Несимметричный нагрев иногда происходит из-за межвитковых замыканий в обмотке возбуждения, наличие которых в бпределен - ных небольших пределах не приводит машину к аварийному состоянию.
Технические характеристики сварочных трансформаторов для ручной дуговой сварки. Гудение может быть вызвано также межвитковым замыканием, которое устраняют, раздвинув замкнувшиеся БИТКИ и забив между ними клин из сухого дерева твердой породы.
Это явление возможно как при межвитковых замыканиях в обмотке статора, так и при замыканиях в обмотках фазного ротора.
Если же одна из секций имеет межвитковое замыкание, то звук в телефоне заметно усиливается.
Трансформаторы питания неисправны чаще всего из-за межвитковых замыканий и обрывов обмоток, пробоя обмоток на корпус (шасси) и из-за обрывов цепей питания кенотрона (выпрямителя), переключателя напряжения сети и предохранителя.
Вид поверхности свечи. Катушку зажигания с поврежденной крышкой и межвитковым замыканием необходимо заменить. Неисправный добавочный резистор катушки зажигания следует отремонтировать или заменить.
Катушки с поврежденной внутренней изоляцией и межвитковым замыканием заменяют новыми. Для намотки новой катушки применяют несложные приспособления.
Катушку зажигания с поврежденной крышкой и межвитковым замыканием необходимо заменить. Неисправный добавочный резистор катушки зажигания следует отремонтировать или заменить.
Катушки лагометра заменяют при обрывах, межвитковом замыкании, обгорании изоляции. Исправные катушки пропитывают бакелитовым лаком с последующей сушкой на воздухе. При необходимости произвсь дится балансировка подвижной системы указателя. Работу эту выполняют под током перемещением балансировочных грузиков при вертикальном и горизонтальном положениях стрелки. При правильной балансировке стрелка в указанных положениях не должна отклоняться от нулевой отметки. Грузики после балансировки закрепляют шеллачным лаком.
Для асинхронных двигателей малой и средней мощностей межвитковое замыкание до разборки машины наиболее просто обнаружить по нагреву лобовой части замкнутой катушки при холостом ходе или подключении статора к напряжению при разомкнутом роторе. При этом в поврежденной фазе протекает большой ток.
Необходимо следить за индуктором - при обнаружении межвиткового замыкания (проявляющегося искрением в месте замыкания) необходимо немедленно отключить печь, выяснить причину замыкания и устранить ее. В частности, если межвитковое замыкание вызвано запотеванием индуктора, необходимо просушить его, обдувая снаружи сжатым воздухом.
Проверка обмотки якоря на обрыв и короткое замыкание (а, короткое замыкание секции (б и схема проверки обмотки якоря на приборе ППЯ (в.
Обмотку якоря проверяют на отсутствие обрыва и короткого межвиткового замыкания (рис. 245, а) на приборе Э236 или другом индукционном приборе для проверки якоря ППЯ.
Обмотки рамок заменяют, если в них имеются межвитковые замыкания, обрывы, обугливание изоляции от перегрузки током, нарушения формы рамки, а также если прибор необходимо переделать на другие пределы измерения. Рамки бывают каркасные и бескаркасные. Бескаркасные рамки применяют в тех приборах, где необходимо максимально уменьшить вес подвижной системы, и там, где по системе прибора нельзя иметь металлический каркас, представляющий собой короткозамкнутый виток.

Межвитковые замыкания, ухудшение контакта в местах паек, обрывы могут быть обнаружены по измерению напряжения на катушке при пропускании через нее тока.  

Межвитковое замыкание обнаруживают путем измерения ее сопротивления аналогично катушкам генераторов постоянного тока.  

Межвитковые замыкания могут быть в одной или нескольких секциях якоря или между секциями вследствие замыкания смежных пластин коллектора. При замыкании между концами секции или между пластинами коллектора, а также при соединении между собой отдельных витков секции в обмотке якоря образуются замкнутые контуры.  

Межвитковое замыкание у катушек полюсов определяют приборами, работающими по принципу трансформатора. Схема одного из приборов показана на рис. 267, а. Несъемную катушку 1 подключают к источнику переменного тока.  

Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целостности изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях) часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании; устраняется при ремонте якоря.  

Межвитковые замыкания в обмотках возникают при нарушении целости изоляции. Размотка бандажей (обычно на тяговых электродвигателях), часто связана с превышением максимально допустимой частоты вращения при боксовании. Устраняется при ремонте якоря.  

Межвитковые замыкания в обмотках якоря или полюсов и пробой изоляции появляются при попадании влаги в изоляцию, а также из-за механических повреждений якоря при сборке или вследствие ослабления секций в пазах якоря или катушек на полюсах. Обрыв витков секций якоря и межкатушечных соединений возникает из-за недостаточной их механической прочности или надрывов при монтаже, а также вследствие выплавления припоя в петушках коллектора в результате перегревов при перегрузках. Возможно также возникновение механических повреждений в машинах: ослабление вентиляторов на валах, размотка проволочных бандажей, разрушение роликовых подшипников.  

Межвитковое замыкание или пробой обмотки на сердечник может произойти при работе без нагрузки. Поэтому при ремонтных работах следует быть внимательным. Обнаружить короткозамкнутыо витки с помощью тестера удается не всегда.  

Межвитковое замыкание в катушках главных, дополнительных полюсов и компенсационной обмотке, чаще всего обнаруживаемое при плановых ремонтах, когда катушки проверяются на межвитковое замыкание. Причиной неисправности может быть ослабление изоляции из-за старения, а также дефекты, допущенные при намотке катушек. Устраняется повреждение при заводском или деповском ремонте заменой катушек.  

Межвитковое замыкание в обмотке ротора приводит к уменьшению ее сопротивления и увеличению тока возбуждения. Это в свою очередь вызывает повышенный нагрев обмотки, разрушение изоляции и расширение зоны замыкания.  

Люди, разбирающиеся в технике, не понаслышке знают о таком понятии, как межвитковое замыкание. Для проверки понадобится специальный прибор, который достаточно прост в применении.

Чтобы быстро приобрести устройство для определения дефектов, можно перейти на сайт эгир.рф/pribor/indikator-defektov-idvi-03.html. Прибор отличается качественностью и приемлемой стоимостью.

Основные причины

Межвитковое замыкание может произойти по нескольким основным причинам:

  • нарушения в изоляции приборов;
  • соприкосновение элементов;
  • проблемы в статоре или роторе.

Когда происходит перегрев в области двигателя, в большинстве случаев возникает межвитковое замыкание. В этом процессе разрушается лак, который покрывает обмотку. В результате такого перегревания, происходит контакт витков. Этот процесс и провоцирует замыкание, после которого двигатель может и вовсе выйти из строя.

Даже при появлении одной такой точки, система теряет функциональные возможности. Поэтому необходимо как можно быстрее выявить дефект с помощью специальных приборов.

Перед тем, как приступать к устранению дефекта, необходимо выявить и исключить нагрузку на двигатель. Такие процессы наблюдаются при засорении системы или же при возникновении проблем в механической зоне. Чтобы определить замыкание, нужно внимательно присмотреться к работе двигателя. В таком случае происходит искрение, при чем оно отличается высокой интенсивностью.


Еще одним характерным признаком, по которому можно выявить проблему, является наличие неприятного запаха горелого. Межвитковое замыкание может наблюдаться в катушках, и иногда даже опытному мастеру тяжело определить подобный дефект. Основной причиной этой проблемы является повреждение области обмотки, что провоцирует усиление силы тока.

Температура доходит до максимального уровня, что приводит к межвитковому замыканию. Во избежание дальнейшей проблемы, дефект нужно выявить как можно раньше.

Для определения замыкания необходимо подготовить несколько инструментов, после чего выполнить такие действия:

  • используйте измерительный прибор (амперметр) для снятия показаний;
  • произведите устранение неисправности;
  • измерьте силу тока (для выявления дефектов в катушке).

Для измерения показателей и обнаружения проблем в обмотках, необходимо использовать дефектоскоп. Это портативное устройство, которое позволяет за короткий период определить дефект.

Испытание катушки на межвитковые замыкания.  

Межвитковое замыкание электродвигателя

 

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.

 

 

 

< Немного об электродвигателях Центровка электродвигателей >
< Предыдущая   Следующая >

Разница между межвитковым коротким и внутренним коротким замыканием

Разница между межвитковым коротким замыканием и внутренним коротким замыканием?

Электрическая машина состоит из медных обмоток, которые будут изолированы и намотаны в сердечнике. Катушка каждой фазы намотана одна за другой, как слой (см. Рисунок обмотки трансформатора). Короткое замыкание определяется как контакт между двумя или более фазами под напряжением, касающимися друг друга. Это также называется коротким замыканием.Во время короткого замыкания напряжение на неисправной фазе становится равным нулю, и ток всей цепи протекает через путь короткого замыкания. Следовательно, протекание большого тока по меньшему пути приводит к вспышке. Короткое замыкание подразделяется на две категории. Их

  • Межвитковое короткое замыкание
  • Внутреннее короткое замыкание

Давайте посмотрим на разницу между коротким замыканием между поворотом и внутренним коротким замыканием

Межвитковая цепь:

Короткое замыкание происходит между одной и той же фазной обмоткой.т.е. см. схему, на которой короткое замыкание возникает между одними и теми же витками обмотки. Вы знаете, что текущие всегда готовятся к более короткому пути. Следовательно, в этой обмотке не течет полный ток, оставшаяся (между ними) обмотка. Следовательно, уменьшается циркуляция тока в количестве витков (ампер-витков). Это влияет на общий поток, создаваемый во вторичной или первичной обмотке (в зависимости от места повреждения обмотки). Этот сценарий приводит к высокому входному току от источника.Такое короткое замыкание между одной и той же фазой в свою очередь называется коротким.
[wp_ad_camp_2]

Межвитковая короткая

Суммарное повреждение при межвитковом коротком замыкании меньше по сравнению с внутренним коротким замыканием. Из-за меньшего распределения напряжения между обмотками. Ток повреждения полностью зависит от напряжения между неисправными участками до возникновения неисправности. Вот почему система передачи высокого напряжения создает высокий ток короткого замыкания по сравнению с передачей низкого напряжения.

Примечание. Короткое замыкание между витками создает сильный ток небаланса между фазами.то есть на рисунке выше, межвитковое короткое замыкание происходит в одной обмотке. Так как при коротком замыкании в витке уменьшается распределение напряжения на единицу. Так что неисправный поворот не может принимать активные нагрузки. Следовательно, эти нагрузки будут перенесены непосредственно на две другие обмотки. Поэтому две другие обмотки потребляют большой ток.

Внутреннее короткое замыкание:

Внутреннее короткое замыкание. Ошибка

. Короткое замыкание между двумя разными фазными обмотками называется внутренним коротким замыканием. Внутреннее короткое замыкание серьезно повреждает оборудование.При этом повреждении ток повреждения также зависит от положения повреждения. Для трансформатора с обмоткой звездой, если неисправность ближе к стороне звезды, соединение означает, что не вызывает никаких повреждений. В то же время неисправность на стороне источника питания под напряжением означает, что трансформатор может сильно мигать.

Для изоляции трансформатора от внутреннего короткого замыкания и межвитковых коротких замыканий обычно используются дифференциальные реле и реле Бухгольца.
[wp_ad_camp_2]

См. Также:

Межвитковая защита обмотки статора генератора

Межвитковая защита обмотки статора может быть легко обнаружена с помощью дифференциальной защиты статора или защиты статора от замыкания на землю.Следовательно, создание специальной схемы защиты от межвитковых замыканий в обмотке статора не очень важно. Этот тип неисправности возникает, если пробивается изоляция между проводниками (с разным потенциалом) в одном и том же гнезде. Этот тип короткого замыкания быстро сменяется замыканием на землю.
Генератор высокого напряжения содержит большое количество проводников на паз в обмотке статора, поэтому в этих случаях может потребоваться дополнительная защита обмотки статора от межвиткового замыкания.Более того, в современной практике межвитковая защита становится необходимой для всех крупных энергоблоков.
Для обеспечения межвитковой защиты обмотки статора генератора можно использовать несколько методов. Среди них наиболее распространены кросс-дифференциальные методы. В этой схеме обмотка каждой фазы разделена на два параллельных пути.

Каждый тракт оборудован идентичным трансформатором тока. Вторичная обмотка этих трансформаторов тока соединена крест-накрест.Вторичные обмотки трансформатора тока перекрестно соединены, потому что токи в первичной обмотке обоих трансформаторов тока входят, в отличие от случая дифференциальной защиты трансформатора, когда ток поступает с одной стороны и уходит с другой стороны трансформатора.
Дифференциальное реле вместе с последовательным стабилизирующим резистором подключаются через вторичный контур ТТ, как показано на рисунке. Если какое-либо межвитковое замыкание происходит на любом пути обмотки статора, во вторичных цепях ТТ будет дисбаланс, что приведет к срабатыванию дифференциального реле 87.Схема перекрестной дифференциальной защиты должна применяться в каждой фазе отдельно, как показано.

Также используется альтернативная схема межвитковой защиты обмотки статора генератора . Эта схема обеспечивает полную защиту от внутренних неисправностей всех синхронных машин независимо от типа используемой обмотки или способов подключения. При внутреннем повреждении обмотки статора генерируется ток второй гармоники, включенный в цепи обмотки возбуждения и возбудителя генератора.Этот ток можно подавать на чувствительное поляризованное реле через трансформатор тока и схему фильтра.

Работа схемы контролируется направлением реле обратной последовательности фаз, чтобы предотвратить срабатывание при внешних небалансных КЗ или условиях асимметричной нагрузки. В случае какой-либо асимметрии вне зоны генераторного агрегата реле обратной последовательности предотвращает полное отключение, позволяя отключать только главный автоматический выключатель, чтобы предотвратить повреждение ротора из-за эффектов завышения номинальных значений токов второй гармоники.


(PDF) Обнаружение межвитковых коротких замыканий в обмотках статора действующих двигателей

1084 IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRONICS ELECTRONICS, VOL. 47, NO. 5, ОКТЯБРЬ 2000

Рис. 11. Схема подключения обмоток статора экспериментальной машины. Межвитковое замыкание происходит в катушке, размещенной в пазах 1 и 6.

длина пакета статора м;

скорректированное значение длины воздушного зазора

мм;

сопротивление фаз

;

сопротивление стержня ротора

;

Сопротивление концевого кольца ротора

;

индуктивность рассеяния стержня ротора

H;

Индуктивность рассеяния концевого кольца ротора

H.

R

EFERENCES

[1] Отчет комитета IEEE, «Отчет об исследовании надежности крупных двигателей на

промышленных предприятиях», IEEE Trans. Ind. Applicat., Pt. I – III, т. IA-10, pp.

213–252, март / апрель. 1974 г.

[2] «Усовершенствованные двигатели для коммунальных служб - Том. 1, «Electric Power Re-

search Institute», Пало-Альто, Калифорния, EPRI Rep. EI-4286, Project 1763-2,

1985.

[3] PO Donnel, «Отчет об исследовании надежности больших двигателей в промышленных предприятиях. и

коммерческих приложений », IEEE Trans.Ind. Applicat., Pt. I и II, т.

ИА-21, вып. 4, pp. 853–872, 1985. Автор-координатор.

[4] О. В. Торсен и М. Дальва, «Методы мониторинга состояния, идентификация и анализ отказов

для высоковольтных электродвигателей в нефтехимической промышленности

», представленная на 8-м Межд. Конф. Электрические машины и приводы,

Кембридж, Великобритания, 1997.

[5] Дж. Пенман, Дж. Г. Хэдвик и А. Ф. Стронах, «Стратегия защиты

от возникновения неисправностей в электрических машинах», в Proc.2-й

Внутр. Конф. Разработки в области защиты энергосистем, Лондон, Великобритания,

,

, июнь 1980 г., стр. 54–58.

[6] Дж. Пенман, М. Н. Дей, А. Дж. Тейт и У. Э. Брайан, «Мониторинг состояния электрических приводов», Proc. Inst. Избрать. Англ., Pt. В, т. 133, pp.

142–148, май 1986 г.

[7] Дж. Соттиле и Дж. Л. Колер, «Он-лайн метод обнаружения начального нарушения изоляции витков

в двигателях с произвольной обмоткой», представленный на

IEEE Winter Power Meeting, Колумбус, Огайо, фев.1993, Paper 93 WM

021-6 EC.

[8] Дж. Пенман, Х. Г. Седдинг, Б. А. Ллойд и В. Т. Финк, «Обнаружение и определение местоположения

межвитковых коротких замыканий в обмотках статора работающих двигателей

», IEEE Trans. Преобразование энергии, т. 9, pp. 652–658, Dec.

1994.

[9] С. Ф. Фараг, Р. Г. Бартельд и Т. Г. Хабетлер, «Интегрированная оперативная система защиты двигателя

», IEEE Ind. Applicat. Mag., Т. 2, pp. 21–26,

Mar./ Апр. 1996.

[10] Г. Б. Климан, В. Дж. Премерлани, Б. Язычи, Р. А. Кёгл и Дж. Маз-

ereeuw, «Бессенсорная диагностика двигателя в режиме онлайн», IEEE Comput. Прил.

Мощность, об. 10, pp. 39–43, Apr. 1997.

[11] Дж. С. Хсу, «Мониторинг дефектов в асинхронных двигателях через воздушный зазор

, наблюдение крутящего момента», IEEE Trans. Ind. Applicat., Том 31, стр. 1016–1021,

Сентябрь / Октябрь. 1995.

[12] X. Luo, Y. Liao, H. A. Toliyat, A. El-Antalby и T.А. Липо, «Моделирование нескольких связанных цепей

асинхронных машин», IEEE Trans. Ind. Ap-

plicat., Vol. 31, стр. 311–317, март / апрель. 1995.

[13] Г. Йоксимович

´

, М. Джурович

´

и А. Обрадович

´

, «Наклонный и линейный рост

MMF через моделирование слотов - функция обмотки. подход », IEEE Trans.

Преобразование энергии, об. 14, pp. 315–320, Sept. 1999.

[14] F.Филиппетти, Дж. Франческини, К. Тассони и П. Вас, «Методы искусственного интеллекта в диагностике индукционных машин

, включая эффект пульсации скорости», IEEE

Trans. Ind. Applicat., Vol. 34, стр. 98–107, янв. / Февр. 1998.

Гойко М. Йоксимович

´

(M'98) родился в Бе-

ране, Югославия, в 1967 году. Он получил степень бакалавра наук,

магистра и доктора философии. Д. степени от Университета

Черногория, Подгорица, Черногория, Югославия,

1991, 1995 и 2000, соответственно, все в области электротехники

инженерии.

В настоящее время он преподает на кафедре

Электротехники Университета Черногории.

В 1998 году он был почетным приглашенным научным сотрудником

научного сотрудника инженерного факультета Университета

в Абердине, Абердин, Великобритания Его исследовательские интересы

- это анализ и моделирование электрических машин, мониторинг состояния

электрических машин. , силовая электроника и управление.

Джим Пенман получил награду B.Sc. степень

Университета Хериот-Ватт, Эдинбург, Великобритания, доктор философии.

от Университета Данди, Данди, Великобритания, и

докторских наук от Университета Хериот-Ватт,

в 1967, 1974 и 1993 годах соответственно.

В настоящее время он является главой инженерного отдела Университета

в Абердине, Абердин, Великобритания.Его исследования

интересуют области вычислительной электроники, тромагнетика, электромеханики и мониторинга состояния

электрических машин.

Д-р Пенман является научным сотрудником Института инженеров-электриков

, Великобритания и Института инженеров-механиков, Великобритания. Он

получил три премии Института инженеров-электриков

за свою работу и, в 1998 году он был избран членом Королевского общества Ed-

inburgh.

Экспериментальная диагностика межвитковой неисправности статора и несимметричного напряжения питания асинхронного двигателя с использованием MCSA и DWER | Хечехоучей

с.Кармакар, С. Чаттопадхьяй, М. Митра и С. Сенгупта, Диагностика неисправностей асинхронных двигателей, т. 25: Springer, 2016.

.

Б. Бессам, А. Менасер, М. Бумехраз и Х. Шериф, «Обнаружение неисправностей стержня ротора в асинхронном двигателе при низкой нагрузке с помощью нейронной сети», транзакции ISA, т. 64, стр. 241-246, 2016.

М. А. Шейх, Н. М. Нор, Т. Ибрагим и С. Т. Бахш, «Аналитический и экспериментальный подход к диагностике несбалансированного напряжения питания», Arabian Journal for Science and Engineering, vol.43, стр. 2735-2746, 2018.

М. Аль-Бадри, П. Пиллэй и П. Анжерс, «Новый алгоритм оценки эффективности на месте для трехфазных асинхронных двигателей, работающих с искаженными несимметричными напряжениями», IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 53, стр. 5338-5347, 2017.

К. С. Гейд, Х. В. Пинг, М. Халид и А. Л. Салих, «Диагностика неисправностей асинхронного двигателя с использованием MCSA и FFT», «Электротехника и электроника», т. 1. С. 85-92, 2011.

Н.Лашкари, Дж. Поштан и Х. Ф. Азгоми, "Моделирование и экспериментальное исследование по диагностике витков обмотки статора и несбалансированного напряжения питания в асинхронных двигателях с использованием искусственных нейронных сетей", ISA Transactions, Vol. 59, стр. 334-342, 2015.

М. Сахрауи, А. Гоггал, С. Гедиди и С. Э. Зузу, «Обнаружение межвиткового короткого замыкания в асинхронных двигателях с использованием метода Парка – Гильберта», Международный журнал системной инженерии и менеджмента, вып. 5. С. 337-351, 2014.

Б. Бессам, А. Менасер, М. Бумехраз и Х. Шериф, "Вейвлет-преобразование и методы нейронных сетей для диагностики и определения местоположения межвитковых коротких замыканий в асинхронном двигателе", Международный журнал системной инженерии и управления, вып. 8. С. 478-488, 2017.

.

Ф. Бабаа, А. Хеззар и М. эль-камель ОУМААМАР, «Экспериментальное исследование и сравнительное исследование межвитковых коротких замыканий и несимметричного напряжения питания в асинхронных машинах», Frontiers in Energy, vol.7. С. 271-278, 2013.

.

J.-H. Юнг, Ж.-Дж. Ли и Б.-Х. Квон, «Онлайн-диагностика асинхронных двигателей с использованием MCSA», IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 53, стр. 1842-1852, 2006.

Дж. Пенман, Х. Седдинг, Б. Ллойд и В. Финк, «Обнаружение и определение местоположения межвитковых коротких замыканий в обмотках статора работающих двигателей», IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 9. С. 652-658, 1994.

Ф. Й. Ведреньо Сантос, «Диагностика электрических индукционных машин в нестационарных режимах, работающих в случайно меняющихся условиях», 2013.

С. Делеану, Г. Фон Липински, М. Иордаче, М. Станкулеску и Д. Никулае, «Оценка характеристик трехфазного асинхронного двигателя, работающего в условиях несимметричного напряжения питания», в 8-й Международной конференции по современной энергетике 2019 г. Системы (MPS), 2019, стр. 1-10.

СС Рефаат и Х. Абу-Руб, «Диагностика на основе ИНС начальных неисправностей витков обмотки статора для трехфазных асинхронных двигателей при наличии несимметричного напряжения питания», в Ежегодной конференции IECON 2015-41-й ежегодной конференции Общества промышленной электроники IEEE, 2015-41. 2015, стр.005328-005334.

М. А. Шейх, Н. М. Нор и Т. Ибрагим, «Новый метод обнаружения небалансного напряжения питания в трехфазном асинхронном двигателе», Jurnal Teknologi, вып. 78, 2016.

Точная модель межвитковых коротких замыканий для асинхронных двигателей | Бабаа

Точная модель межвитковых коротких замыканий для асинхронных двигателей

Fatima Babaa, Ouafae Bennis


Абстрактные

Безопасность, отказоустойчивость и непрерывность промышленных систем являются серьезной проблемой при техническом обслуживании.В последние десятилетия эти точки являются важными осями в области исследований. Фактически, во многих промышленных процессах исследованиям отведено особое место и особое значение в области диагностики неисправностей электрических машин, фактически, прогноз неисправностей стал почти незаменимым. Значительное внимание уделяется необходимости математической модели трехфазной индукционной машины, пригодной для моделирования поведения машин в условиях неисправности. В статье представлена ​​новая практическая и более точная модель асинхронных двигателей после внесения межвитковых коротких замыканий.Предлагаемая модель основана на теории связанных магнитных цепей, способной учесть любые условия электрической асимметрии. Для проверки точности и эффективности модели представлены результаты моделирования асинхронной машины при межвитковом коротком замыкании. Несмотря на свою простоту, предлагаемая модель может предоставить полезные показания для диагностических целей. Экспериментальное исследование представлено в конце статьи, чтобы показать, что предложенная модель предсказывает поведение индукционной машины с хорошей точностью.


Ключевые слова
Неисправность индикатора

; индукционные машины; межвитковое короткое замыкание; новая модель;


DOI: http://doi.org/10.11591/ijece.v11i1.pp9-16


Эта работа находится под международной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0.

Международный журнал электротехники и вычислительной техники (IJECE)
p-ISSN 2088-8708, e-ISSN 2722-2578

Оперативная диагностика межвиткового короткого замыкания щеточного двигателя постоянного тока

DOI: 10.1016 / j.isatra.2018.03.029. Epub 2018 11 апр.

Принадлежности Расширять

Принадлежности

  • 1 Кафедра электротехники и вычислительной техники, Техасский университет A&M, Колледж-Стейшен, Техас, США.
  • 2 Кафедра электротехники и вычислительной техники, Техасский университет A&M, Колледж-Стейшен, Техас, США. Электронный адрес: [email protected]

Элемент в буфере обмена

Jiayuan Zhang et al. ISA Trans.2018 июн.

Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

DOI: 10.1016 / j.isatra.2018.03.029.Epub 2018 11 апр.

Принадлежности

  • 1 Кафедра электротехники и вычислительной техники, Техасский университет A&M, Колледж-Стейшен, Техас, США.
  • 2 Кафедра электротехники и вычислительной техники, Техасский университет A&M, Колледж-Стейшен, Техас, США.Электронный адрес: [email protected]

Элемент в буфере обмена

Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Были предприняты обширные исследования в области диагностики неисправностей двигателей и связанных с ними компонентов, таких как обмотка и шарикоподшипники.В этой статье предлагается новая концепция межвиткового короткого замыкания для щеточных двигателей постоянного тока, которая включает коэффициент короткого замыкания и сопротивление короткому замыканию. Разработана модель из первых принципов для двигателей с межвитковым коротким замыканием. Статистическая модель, основанная на скрытой марковской модели, разработана для диагностики неисправностей. Этот новый метод не только позволяет обнаруживать короткое замыкание обмотки двигателя, но и позволяет оценить серьезность замыкания, на что указывает оценка коэффициента короткого замыкания и сопротивления короткого замыкания.Оцененную серьезность неисправности можно использовать для принятия соответствующих решений в ответ на состояние неисправности. Выполнимость предложенной методологии изучается для межвиткового короткого замыкания щеточных двигателей постоянного тока с использованием моделирования в среде MATLAB / Simulink. Кроме того, показано, что предложенная методика является надежной при наличии небольшого случайного шума в параметрах системы и измерения.

Ключевые слова: Двигатель постоянного тока; Скрытая марковская модель; Межвитковое короткое замыкание; Онлайн-диагностика неисправностей.

Авторские права © 2018 ISA. Опубликовано Elsevier Ltd. Все права защищены.

Похожие статьи

  • Обнаружение межвиткового короткого замыкания асинхронного двигателя с клеточным ротором с эффектом насыщения и без него с помощью модели MEC.

    Надери П. Надери П. ISA Trans. 2016 сентябрь; 64: 216-230. DOI: 10.1016 / j.isatra.2016.05.014. Epub 2016 3 июня. ISA Trans. 2016 г. PMID: 27269192

  • Моделирование и экспериментальное исследование по диагностике витков обмотки статора и несбалансированного напряжения питания в асинхронных двигателях с использованием искусственных нейронных сетей.

    Лашкари Н, Поштан Дж, Азгоми Х.Ф. Лашкари Н. и др. ISA Trans. 2015 ноя; 59: 334-42. DOI: 10.1016 / j.isatra.2015.08.001. Epub 2015 26 сентября.ISA Trans. 2015 г. PMID: 26412499

  • Обнаружение и диагностика начального повреждения обмотки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, установленных на поездах CRH.

    У И, Цзян Б., Ван Ю. Wu Y et al. ISA Trans. 2020 Апрель; 99: 488-495. DOI: 10.1016 / j.isatra.2019.09.020. Epub 2019 30 сен. ISA Trans. 2020. PMID: 31587810

  • Разложение разреженного сигнала на основе резонанса и его применение в диагностике механических неисправностей: обзор.

    Хуан В., Сунь Х., Ван В. Хуанг В. и др. Датчики (Базель). 2017 г. 3 июня; 17 (6): 1279. DOI: 10,3390 / s17061279. Датчики (Базель). 2017 г. PMID: 28587198 Бесплатная статья PMC. Рассмотрение.

  • Бессенсорная оценка скорости для диагностики асинхронных двигателей с помощью MCSA. Обзор и анализ коммерческих устройств.

    Бонет-Хара Дж., Кихано-Лопес А., Мориниго-Сотело Д., Понс-Ллинарес Дж.Bonet-Jara J, et al. Датчики (Базель). 2021 25 июля; 21 (15): 5037. DOI: 10,3390 / s21155037. Датчики (Базель). 2021 г. PMID: 34372274 Бесплатная статья PMC. Рассмотрение.

LinkOut - дополнительные ресурсы

  • Источники полных текстов

  • Другие источники литературы

[Икс]

цитировать

Копировать

Формат: AMA APA ГНД NLM

Обнаружение межвиткового короткого замыкания при запуске асинхронной машины на основе анализа крутящего момента

В последнее время наблюдается интерес к новым методам диагностики в области индукционных машин.Представленные в статье исследования показывают диагностику асинхронной машины по пульсации крутящего момента, при межвитковых коротких замыканиях, при пуске машины. В статье использовались три численных метода: анализ методом конечных элементов, анализ сигналов и искусственные нейронные сети (ИНС). Разработанная численная модель неисправной машины состоит из уравнений поля, цепи и движения. Источник питания, возбуждаемый напряжением, позволял определять форму кривой крутящего момента при запуске. Межвитковое короткое замыкание рассматривалось как гальваническое соединение между двумя точками обмотки статора.Формы сигналов были рассчитаны для разного количества закороченных витков от 0 до 55. Из-за нестационарных форм сигналов для анализа крутящего момента использовалось разложение вейвлет-пакета. Полученные результаты анализа были использованы в качестве входного вектора для ИНС. Реакцией нейронной сети было количество закороченных витков в обмотке статора. Особое внимание было уделено сравнению отклика нейронной сети общей регрессии (GRNN) и многослойной нейронной сети персептрона (MLP). По результатам исследования можно сделать вывод об эффективности разработанного алгоритма.

1 Введение

Одним из наиболее распространенных требований в современных промышленных приложениях является минимизация затрат, связанных с ремонтом и эксплуатацией. В последнее время в промышленных процессах в качестве приводных систем чаще всего используются асинхронные двигатели. Следовательно, обеспечение их непрерывной и безотказной работы тесно связано с вышеупомянутой минимизацией затрат. Развитие электроники, а также низкая стоимость производства увеличат количество асинхронных двигателей, которые используются в промышленности [1].Использование полупроводниковых устройств для управления асинхронными двигателями упрощает настройку системы и, таким образом, значительно повышает ее гибкость. Благодаря разнообразию использования асинхронных двигателей важность диагностики неисправностей также возрастает. Диагностика неисправностей должна гарантировать надежную и непрерывную работу двигателей [2]. Одним из наиболее частых повреждений асинхронных двигателей является повреждение цепи статора. На повреждение контура статора приходится около 36% повреждений [3, 4]. Повреждение цепи статора очень часто вызывается межвитковыми короткими замыканиями [3, 5].Межвитковые короткие замыкания вызваны повреждением изоляции между отдельными обмотками катушки, и это может привести к распространению короткого замыкания на всю катушку и даже между соседними катушками. Повреждение изоляции может быть связано с механическим воздействием, перегрузкой по току или тепловым воздействием. Кроме того, межвитковые короткие замыкания могут вызвать асимметрию магнитного поля, что может привести к генерации вибрации и появлению высших гармоник в форме волны крутящего момента, что может значительно повлиять на снижение производительности системы.В результате описанного выше процесса можно остановить двигатель, что может повлечь за собой большие затраты на производственный процесс.

Современные тенденции в области диагностики электрических машин фокусируются на раннем и неинвазивном обнаружении отказов. В наиболее распространенных неинвазивных диагностических методах используются такие методы, как дискретное вариационное преобразование (ДПФ) или быстрое преобразование Фурье (БПФ). Входным сигналом для вышеупомянутых методов обычно является ток, пульсации крутящего момента или вибрации машины.Один из самых популярных методов - анализ сигнатуры тока двигателя (MCSA). Метод MCSA позволяет контролировать состояние машины без использования дополнительных датчиков и при этом не мешает ее работе [2, 6]. Другим примером метода диагностики, относящегося к межвитковому короткому замыканию, является метод, аналогичный методу MCSA, который включает анализ противоэлектродвижущей силы (ЭДС) в частотной области. Более подробно этот метод описан в [7]. Вышеупомянутые методы, помимо многочисленных преимуществ, имеют и недостатки, частотный анализ можно использовать только для стационарных сигналов.Для анализа непериодических сигналов, которые возникают, например, при запуске двигателя, необходимо использовать другой метод, позволяющий анализировать нестационарные сигналы, такой метод основан на вейвлет-преобразовании. Кроме того, современные диагностические системы используют искусственные нейронные сети в качестве систем поддержки принятия решений для автоматизации диагностического процесса [8, 9, 10].

В статье использовались метод конечных элементов (МКЭ), который, среди прочего, показан в статье [11, 12, 13, 14, 15], и модель полевых цепей.Использование модели силовой цепи машины отличает ее от схемной модели учет таких электромагнитных явлений, как, например, вихревые токи или насыщение магнитопровода. Для модели полевой цепи были сформулированы уравнения движения, системы питания и магнитного поля. Эти уравнения позволяют описать распределение магнитных полей, а также описание связи статора с источником питания. Как упоминалось ранее, использовался метод конечных элементов. МКЭ - один из самых популярных методов, используемых при анализе электрических машин.Преимущество FEM заключается в возможности простого определения механических и электрических параметров или реакции двигателя. Дополнительным аргументом в пользу использования МКЭ была простота, которую он дает при моделировании неисправностей двигателя. К другим методам относятся, например: теория функции обмотки (WFT), эквивалентная магнитная цепь (MEC) или метод преобразования dq0 [16].

Статья посвящена анализу пульсации крутящего момента асинхронного двигателя. Представленные результаты относятся к двум случаям: в первом случае машина разгружена, а во втором - при нагрузке 15 Нм.Кроме того, в статье описывается влияние межвиткового короткого замыкания на пульсации крутящего момента в переходном состоянии. Кроме того, были представлены результаты процесса обучения двух типов нейронных сетей: первой GRNN и второй MLP. Эта статья представляет собой расширение методов, описанных в статье [17].

2 Моделирование межвиткового КЗ

Результатом межвиткового короткого замыкания в фазной обмотке является разделение фазной обмотки на две части (рисунок 1).

Рисунок 1

Схема обмотки статора с учетом межвитковых коротких замыканий

На рисунке 1 фазные обмотки статора выделены следующим образом: фаза A выделена красным, фаза B зеленым, а фаза C синим. Однако закороченная часть обмотки фазы А имеет желтый цвет. Красной частью обозначена неисправная фазная обмотка с числом витков равным N Af , сопротивлением R Af и индуктивностью L Af .Желтая часть представляет закороченные витки, имеет количество витков, равное N f , сопротивление R f и индуктивность L f . Короткое замыкание рассматривалось как соединение металл-металл. Следовательно, в замкнутой цепи отсутствует дополнительное сопротивление.

3 Вейвлет-анализ кривых крутящего момента

3.1 Форма кривой крутящего момента при запуске машины

Расчеты выполнены для индукционной машины с короткозамкнутым ротором.Его номинальные параметры: мощность 2,2 кВт, частота вращения 1410 об / мин, напряжение питания 400 В (обмотки статора соединены звездой), частота системы питания 50 Гц. Машина имела 24 паза статора и 22 паза ротора. Количество витков на фазную обмотку - 4, количество витков на обмотку - 220. Обойма ротора изготовлена ​​из алюминия. Учитывалась нелинейная кривая B-H статора и сердечника ротора. Перекос ротора был включен в модель цепи возбуждения.Предполагалось, что напряжение питания синусоидально, симметрично и взаимно смещено на угол 2/3 π . На основании технической документации испытанной машины была разработана МКЭ-модель машины.

Моделирование проводилось для двух случаев: первое испытание на холостом ходу (T L = 0 Нм) и второе при номинальной нагрузке (T L = 15 Нм). На первом этапе были рассчитаны кривые крутящего момента для исправного двигателя.На втором этапе были рассчитаны кривые крутящего момента для неисправного двигателя. Расчеты проводились для набора выбранного количества закороченных витков от N f = 0 витков до N f = 55 витков. Полученные формы сигналов как результаты расчетов для случая T L = 0 Нм и T L = 15 Нм представлены на рисунках 2a и 2b соответственно. Амплитуды кривых крутящего момента представлены в таблице 1.Расчеты проводились в компьютерной программе Maxwell.

Рисунок 2

Кривые крутящего момента неисправного двигателя: а) на холостом ходу (T L = 0 Нм), б) при номинальном крутящем моменте (T L = 15 Нм)

Таблица 1

Амплитуда крутящего момента при запуске.

N f T L = 0 Нм T L = 15 Нм
55 90.589 99,471
50 90,365 99,702
40 89,148 99,567
30 87.410 98,583
20 91,727 96.986
10 92.689 95,689
3 91,938 97.009
2 92.076 97,286
1 92,220 97,599
0 92.305 97.974

3.2 формы волны крутящего момента вейвлет-анализа

Полученные кривые крутящего момента были проанализированы с помощью вейвлет-преобразования. В этом анализе использовалось дискретное вейвлет-преобразование с использованием вейвлета Добеши «db3» [18]. Анализ основан на процессе разложения, который разбивает сигнал (кривую крутящего момента) на приблизительные и подробные. Расчеты проводились до 5-го уровня дерева декомпозиции (рисунок 3). Результаты декомпозиции, т.е. аппроксимация «A» и деталь «D», для количества закороченных витков, равного 55 при холостом ходе и номинальной нагрузке, представлены на рисунках 4 и 5, соответственно.

Рисунок 3

Пятиуровневое дерево декомпозиции

Рисунок 4

Результаты разложения формы кривой крутящего момента в случае N f = 55 оборотов на холостом ходу: а) аппроксимация формы кривой крутящего момента, б) детали формы кривой крутящего момента

Рисунок 5

Результаты разложения формы кривой крутящего момента в случае N f = 55 оборотов при номинальном крутящем моменте: а) аппроксимация формы кривой крутящего момента, б) детали формы кривой крутящего момента

4 Реализация нейронной сети обобщенной регрессии

Численный метод анализа сигналов, задач классификации и дедукции - сложная задача.Искусственная нейронная сеть может быть очень полезной и заменить эту задачу.

В этой статье была разработана обобщенная регрессионная нейронная сеть (GRNN). GRNN состоит из двух уровней и двух типов функций активации (рис. 6а). Радиальная базисная функция использовалась в качестве функции активации для нейронов первого слоя сети. Нейроны во втором слое были активированы с использованием линейной функции. Радиальная базисная функция нейронов первого слоя определяется как:

ϕ ( Икс , c я ) знак равно ϕ ( ‖ Икс - c я ‖ ) знак равно е - ‖ Икс - c я ‖ 2 2 σ я 2 (1)

, где c i - центр, а σ i - спред.

Рисунок 6

Структура ИНС: а) обобщенная регрессия (GRNN) б) многослойный персептрон (MLP)

Проблема, связанная с классификацией неисправностей в машине по количеству закороченных витков в нейронной сети, была основана на сумме радиальных базисных функций, которые можно описать следующей формулой:

ж ( Икс ) знак равно ∑ я знак равно 1 п ш я ϕ ( ‖ Икс - c я ‖ ) (2)

, где φ - функция активации, а w i - вес.

Ожидаемое значение количества закороченных витков, а также ответ GRNN и MLP в случаях T L = 0 Нм и T L = 15 Нм показаны на рисунке 7. Многослойная сеть персептронов (MLP) был выбран в качестве эталона для выполнения GRNN. Структура MLP была следующей: десять нейронов с сигмовидной функцией активации в первом слое и один нейрон с линейной функцией активации во втором слое сети (рис. 6b).Разработанная сеть MLP обучалась с использованием алгоритма Левенберга-Марквардта.

Процесс обучения искусственной нейронной сети заключается в изменении параметров сети, таких как веса и смещения. Процесс обучения заканчивается, когда целевая функция достигает минимального значения. Целевая функция может быть описана следующей формулой:

E знак равно ∑ я знак равно 1 п [ ∑ j знак равно 1 п ш j ϕ ( ‖ Икс - c я ‖ ) - d я ] 2 (3)

, где d i - целевое значение.

Производительность ИНС (GRNN, MLP) определялась ошибкой ответа. Ошибка рассчитывалась как относительная разница между ответом ИНС и ожидаемым значением в следующей форме:

ε знак равно N ж - N А N N N ж 100 % (4)

, где N f - математическое ожидание, N ANN - ответ ANN (GRNN, MLP).

Эта ошибка указывает, насколько хорошо была обучена ИНС. Цель тренировочного процесса - получить наименьшее значение ошибки. Результаты тренировочного процесса представлены на рисунке 8.

Одним из параметров GRNN, который может быть изменен, является спред σ (1). Поэтому результаты ошибки ответа GRNN представлены как функция разброса в случае выбранного количества закороченных витков (рисунок 9).

5 Резюме

В статье показан анализ крутящего момента асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с использованием ДПФ и ИНС.Кривые крутящего момента были получены из анализа методом конечных элементов для двух случаев: первый, когда асинхронный двигатель был нагружен номинальным крутящим моментом, равным 15 Нм, и второй, для нагрузки, равной 0 Нм. Вейвлет-разложение кривых крутящего момента производилось до уровня 5 -го дерева разложения. Результаты, представленные на Рисунке 7. То есть ответ ИНС относительно ожидаемого значения, показывают преимущество GRNN над MLP. Следует отметить, что в случае, когда двигатель нагружен номинальным крутящим моментом, погрешность MLP ниже, чем в случае ненагруженного двигателя.Кроме того, можно заметить, что самая большая ошибка ответа возникает в случае короткого замыкания нескольких витков при номинальном крутящем моменте. Независимо от нагрузки двигателя MLP генерирует большие ошибки, чем GRNN, что показано на рисунке 8. Более того, следует отметить, что для GRNN влияние разброса на среднеквадратичную ошибку (mse) значимо только для небольшого количества закороченных витков. Увеличение количества закороченных витков снижает влияние параметра разброса на mse.

Рисунок 7

Ожидаемое значение, ответ GRNN и ответ MLP: а) T L = 0 Нм, б) T L = 15 Нм

Рисунок 8

Ошибка ответа ИНС (GRNN, MLP), при Т L = 0 Нм и Т L = 15 Нм

Рисунок 9

Ошибка GRNN для выбранного количества закороченных витков в зависимости от разброса

Ссылки

[1] Туми Д., Boucherit MS, Таджин М., Диагностика неисправностей на основе наблюдателя и ориентированное на поля отказоустойчивое управление асинхронным двигателем с межвитковым замыканием статора, Архив электротехники, 2012, 61 (2), 165-188 Поиск в Google Scholar

[2] Ци Ю., Зафарани М., Акин Б., Федиган С.Е., Анализ и обнаружение межвиткового короткого замыкания посредством расширенного самостоятельного ввода в эксплуатацию, Транзакции IEEE в отраслевых приложениях, 2017, 53 (3), 2730 - 2739 Поиск в Google Scholar

[3] Волькевич М., Tarchała G., Kowalski CT, Диагностика состояния обмоток статора асинхронного двигателя с питанием от инвертора в разомкнутой и замкнутой системе управления, Архив электротехники, 2015, 64 (1), 67-79 Искать в Google Scholar

[ 4] Берзой А., Мохамед А.А.С., Мохаммед О., Влияние местоположения межвиткового короткого замыкания на параметры индукционных машин посредством вычислений FE, IEEE Transactions on Magnetics, 2017, 53 (6), 1-4 Поиск в Google Scholar

[5] Грубич С., Аллер Дж. М., Лу Б., Хабетлер Т.Г., Обзор методов испытаний и мониторинга систем изоляции статора индукционных машин низкого напряжения с упором на проблемы изоляции витков, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008, 55 (12), 4127-4136 Поиск в Google Scholar

[6] Кусидо Дж., Ромерал Л., Ортега Дж. А., Розеро Дж. А., Espinosa AG, Обнаружение неисправностей в индукционных машинах с использованием спектральной плотности мощности в вейвлет-разложении, Транзакции по промышленной электронике., 2008, 55 (2), 633- 643 Искать в Google Scholar

[7] Сарихани А., Мохаммед О.А., Обнаружение межвитковых неисправностей в синхронных машинах с постоянным магнитом на основе физики оценки противоэлектродвижущей силы, IEEE Transactions on Industrial Electronics., 2013, 60 (8), 3472-3484 Поиск в Google Scholar

[8] Деменко А. ., Новак Л., Петровски В., Расчет характеристики намагничивания машины с короткозамкнутым ротором с использованием метода краевых элементов, COMPEL: Международный журнал вычислений и математики в электротехнике и электронной технике, 2004 г., 23 (4), 1110-1118 Search в Google Scholar

[9] Pietrowski W., Применение радиальной базовой нейронной сети для диагностики неисправностей статора асинхронного двигателя с использованием осевого потока, Przegląd Elektrotechniczny, 2011, 87 (6), 190-192 Искать в Google Scholar

[10] Родригес П., Джовер В., Арккио А. ., Обнаружение повреждения обмотки статора в асинхронном двигателе с помощью нечеткой логики, Applied Soft Computing, 2008, 8 (2), 1112-1120 Поиск в Google Scholar

[11] Надери П., Обнаружение межвиткового короткого замыкания в Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с насыщением и использованием модели эквивалентной магнитной схемы, COMPEL: Международный журнал вычислений и математики в электротехнике и электронике, 2016 г., 35 (1), 245-269 Искать в Google Scholar

[12] Хунбо К., Вэньфэй Ю., Шуай Ю., Бинся Т., Цуньсян Ю., Влияние межвиткового короткого замыкания с учетом тока контура на электромагнитное поле синхронного двигателя с постоянными магнитами. и электронная инженерия, 2017, 36 (4), 1028-1042 Поиск в Google Scholar

[13] Любин Т., Хамити Т., Разик Х., Реззуг А., Сравнение анализа конечных элементов и теории функций обмотки для Расчет индуктивностей и крутящего момента синхронной машины сопротивления, IEEE Transactions on Magnetics, 2007, 43 (8), 3406-3410 Поиск в Google Scholar

[14] Smith A.К., Уильямсон С., Смит Дж. Р., Переходные токи и крутящие моменты в асинхронных двигателях с фазным ротором с использованием метода конечных элементов, Proc. Inst. Избрать. Eng. – Elect. Power Appl., 1990, 137 (3), 160–173. Поиск в Google Scholar

[15] Фаиз Дж., Эбрахими Б.М., Акин Б., Тольят Х.А., Анализ переходных процессов с помощью конечных элементов в асинхронных двигателях при смешанном эксцентриситете. IEEE Transactions on Magnetics, 2008, 44 (1), 66–74. Поиск в Google Scholar

[16] Надери П., Шири А., Обнаружение межвиткового короткого замыкания ротора / статора для индукционной машины с насыщаемым ротором, автор Модифицированный подход магнитного эквивалента, IEEE Transactions on Magnetics, 2017, 53 (7), 1-13 Поиск в Google Scholar

[17] Pietrowski W., Горни К., Вейвлет-анализ крутящего момента и нейронная сеть в обнаружении межвиткового короткого замыкания асинхронного двигателя, Труды 18-го Международного симпозиума по электромагнитным полям в мехатронике, электротехнике и электронной технике, 2017, 1-2 Поиск в Google Scholar

[18] Киа С.Х., Хенао Х., Каполино Г.А., Диагностика неисправности излома стержня в индукционных машинах с использованием дискретного вейвлет-преобразования без оценки скольжения, IEEE Transactions on Industry Applications, 2009, 45 (4), 1395-1404 Поиск в Google Scholar

Поступила: 2.11.2017

Принято: 12.11.2017

Опубликовано в сети: 29.12.2017

© 2017 Войцех Петровский и Конрад Горни

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Лицензия.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *