Jak určit místo zkratu ve vinutí střídavých elektrických strojů

Ve vinutích elektrických strojů na střídavý proud jsou možné následující zkraty: mezi závity jedné cívky, mezi cívkami nebo skupinami cívek stejné fáze, mezi cívkami různých fází.

Hlavním znakem, podle kterého můžete najít zkrat ve vinutí střídavého motoru, je zkratové zahřívání. K tomu je potřeba po vypnutí cítit vinutí elektromotoru. Cívka by měla být prováděna pouze s vypnutou cívkou!

Pro detekci poruchy fázového rotoru indukčního motoru se rotor zpomalí a stator se připojí k síti. V případě zkratu významné části vinutí rotoru nebo má-li motor velký výkon, je brzdění na jmenovité napětí nemožné, protože způsobuje velký proud ve statoru a vypnutí ochrany motoru. V takových případech se doporučuje provést zkoušku při sníženém napětí.

Obrázek 1.Vysvětlení znaků zkratu ve vinutí při zapojení do hvězdy a) a trojúhelníku (b)

V některých případech lze zkratovanou část vinutí motoru okamžitě identifikovat podle vzhledu — zuhelnatělá izolace.

Je třeba mít na paměti, že v přítomnosti paralelních větví ve vinutí může zkrat v jedné z fází fáze (s významným počtem uzavřených závitů) způsobit zahřátí druhé větve, která nemá zkrat, protože se ukázalo, že je uzavřen ze závitů vadné větve vinutí.

Fáze, která má zkrat, lze nalézt podle asymetrie proudu spotřebovaného sítí. Při spojení vinutí elektromotoru s hvězdou (obr. 1, a) ve fázi nakrátko bude proud (A3) větší než v ostatních dvou fázích. Při zapojení vinutí elektromotoru s trojúhelníkem (obr. 1, b) ve dvou fázích sítě, ke které je připojena vadná fáze, budou proudy (A1 a A3) vyšší než ve třetí fázi (A2) .

Pokus o určení vadné fáze se doporučuje provádět při sníženém napětí (1/3 — 1/4 jmenovitého), u asynchronního motoru s vinutým rotorem může být jeho vinutí otevřené a v případě asynchronního motoru s rotorem nakrátko nebo v případě synchronního motoru se může rotor otáčet nebo být zablokován. Při provádění pokusu se synchronním motorem v klidu by mělo být jeho budicí vinutí zkratováno nebo vybíjecím odporem.

V experimentu se stacionárním synchronním strojem se proudy v jeho fázích budou lišit, i když je stroj v dobrém provozním stavu, což se vysvětluje magnetickou asymetrií jeho rotoru. Při otáčení rotoru se tyto proudy budou měnit, ale při dobrém vinutí budou meze jejich změn stejné.

Zkratovanou fázi lze určit i hodnotou jejího odporu proti stejnosměrnému proudu, měřenou můstkem nebo metodou ampérmetr-voltmetr, zkratovaná fáze bude mít nižší odpor. Pokud není možné oddělit fáze, měří se tři fázové odpory.

V případě zapojení fází elektromotoru do hvězdy (obr. 1, a) bude největší odpor mezi vedeními, měřený na koncích fází bez zkratů, ostatní dva odpory budou stejné k sobě a budou menší než první. V případě fázového zapojení elektromotoru s trojúhelníkem (obr. 1, b) bude nejmenší odpor na koncích fáze, která má zkrat, další dvě měření poskytnou velké hodnoty odporu a obě budou být stejný.

Skupiny cívek nebo cívek, které mají zkrat, najdeme při napájení celé cívky střídavým proudem nebo pouze vadné fáze ohřevem nebo podle hodnoty úbytku napětí na jejich koncích. Zkratované cívky nebo vinutí budou velmi horké a budou mít menší úbytek napětí (při měření napětí je vhodné použít ostré sondy, které propíchnou izolaci propojovacích vodičů). V tomto případě, jak je uvedeno výše, lze vadné cívky najít podle hodnoty stejnosměrného odporu.

Zkraty ve vinutí generátoru lze nalézt podle hodnoty indukovaného EMF ve fázích vinutí, v jeho skupinách vinutí nebo v cívkách. K tomu je generátor uveden do provozu, mírně buzen a změřen fázová napětí; pokud jsou vinutí zapojena do trojúhelníku, musí být fáze odpojeny. Uzavřená fáze bude mít nižší napětí. Chcete-li najít skupinu cívek nebo cívku, která je zkratovaná, změřte napětí na jejich koncích. U vysokonapěťového stroje lze experiment provést se zbytkovým napětím.

V případech, kdy je nutné zjistit, zda je závada ve vinutí statoru nebo rotoru, postupujte následovně.

Statorové vinutí se zapíná při sníženém napětí (1/3 — 1/4 jmenovitého) při otevřeném rotoru a pomalým otáčením rotoru se měří napětí na rotorových kroužcích. Pokud se napětí rotorových kroužků (v párech) navzájem nerovnají a mění se v závislosti na poloze rotoru vůči statoru, znamená to zkrat ve vinutí statoru.

V případě zkratu ve vinutí rotoru (s poruchou statoru) bude napětí mezi kroužky rotoru nerovnoměrné a nebude se měnit v závislosti na poloze rotoru.

Experiment může být proveden napájením rotoru a měřením napětí svorky statoru, v tomto případě bude získán opačný obrázek. Napětí přiváděné na rotor by mělo být 1/3 — 1/4 jmenovitého napětí prstenců rotoru, tedy napětí prstenců při stacionárním rotoru a statoru zapnutých na jmenovité napětí.

Po určení, které z vinutí (rotor nebo stator) má otočné spojení, se určí vadná fáze, skupina vinutí nebo vinutí výše uvedenými způsoby.

V obtížných případech (když je uzavřeno velké množství vinutí) nebo když z nějakého důvodu nelze zkrat detekovat, se uchýlí k metodě rozdělení vinutí na části. K tomu je nejprve cívka rozdělena na polovinu a spojení mezi těmito částmi je zkontrolováno pomocí megaohmmetru. Jedna z těchto částí se pak znovu rozdělí na dvě části a každá se kontroluje na spojení s první polovinou a tak dále, dokud se nenajdou cívky, které mají spojení.

Pro větší přehlednost Obr. 2 schematicky znázorňuje tento způsob detekce poruchy ve fázi s osmi skupinami vinutí, když existuje spojení mezi cívkami 2 a 6 skupin vinutí. Rozdělení cívky na části je znázorněno v sekvenčním pořadí.

Metoda sekvenčního dělení na stejné části umožňuje vypořádat se s menším počtem vedení než při rozdělování celé cívky do skupin cívek.

Rýže. 2 Hledání zkratu mezi cívkami jedné fáze

Pokud dojde ke zkratu mezi dvěma fázemi, pak je přechod umístěn podobně jako předchozí a rozděluje vinutí na fáze. Vinutí jedné z fází majících připojení jsou rozdělena na dvě části a pomocí megohmetru kontrolují přítomnost spojení každé takové poloviny s druhou fází . Poté se část, která je připojena k druhé fázi, opět rozdělí na dvě části a každá z nich se znovu zkontroluje a tak dále.

Metoda sériového oddělení částí se používá při hledání zkratů ve vinutích s paralelními větvemi.V tomto případě je nutné rozdělit vadné fáze na paralelní větve a nejprve určit, které větve mají spojení, a teprve poté na ně aplikovat tento způsob.

Vzhledem k tomu, že zkraty mezi fázemi nebo skupinami vinutí se častěji vyskytují v předních částech vinutí nebo spojovacích vodičů, je někdy možné okamžitě najít místo připojení zvednutím a posunutím předních částí za současné kontroly pomocí megaohmetru.