Программа и методы контроля тяговых электрических машин

В соответствии с требованиями ГОСТ 2582—66 и техниче­скими условиями испытания тяговых электрических машин после ремонта включают в себя: осмотр, испытания па холостом ходу, ис­пытания на нагревание в часовом режиме нагрузки, проверку сопротивления и электрической прочности изоляции нагретой маши­ны, проверку скорости вращения и реверсирования при номиналь­ной мощности с определением расхождения характеристик, провер­ку коммутации в режиме номинальной мощности, при номинальном напряжении и двойном часовом токе, при повышенном напряжении и максимальной скорости вращения, испытание на механическую перегрузку при двойном часовом токе и при повышенной скорости вращения. Весь этот комплекс испытаний дает определенную гаран­тию безотказной работы ее в эксплуатации.

При осмотре проверяют комплектность машины, установку щет­кодержателей, качество притирки щеток, давление нажимных паль­цев на щетки, чистоту и биение коллектора, крепление кабелей, отсутствие внешних повреждений изоляции.

При испытаниях на холостом ходу тяговые двигатели подключа­ют к напряжению 100—120 в постоянного тока. Целью этих испыта­ний является проверка правильности направления вращения якоря (против часовой стрелки со стороны коллектора), выявление дефек­тов сборки (заеданий), качества динамической балансировки якоря и нагрева подшипников. Температура нагрева подшипников после часа работы на холостом ходу с номинальными оборотами якоря не должна превышать 55° С. Повышенный нагрев указывает на недо­статочный радиальный зазор в подшипниках, перекосы при монта­же, чрезмерное количество масла или загрязнение его в смазочных камерах подшипниковых щитов и другие дефекты. При правильном монтаже подшипники должны работать почти бесшумно. Качество балансировки проверяют виброметрами или индикаторами, которые устанавливают в разных точках корпуса. Скорость вращения якоря машины регулируют от нуля до номинальной изменением подводи­мого к ней напряжения. Реверсируемые тяговые двигатели испыты­вают при вращении якоря в обе стороны по 30 мин в каждую сторо­ну, нереверсируемые вспомогательные машины — при вращении только в рабочем направлении. Скорость вращения якоря контроли­руют тахометром. С целью экономии времени продолжительность испытаний на холостом ходу часто сокращают до 30—15 мин. Есте­ственно, что в этом случае нагрев подшипников проверить не удает­ся и программа испытаний соответственно сокращается.

Для испытания под нагрузкой требуется надежное крепление испытуемых двигателей. Поэтому нагрузочные испытания проводят на специальных стендах, где двигатели жестко крепят на мощных конструкциях, способных воспринимать нагрузки, связанные с их работой.

В практике находят применение две группы методов испытаний (рис. XIV.8): методы непосредственной нагрузки испытуемого двига­теля тормозным моментом М_к (рис. XIV.8, а) и методы возвратной работы (рис. XIV..8, б, в, г,). При испытании по методу непосредст­венной нагрузки испытуемый двигатель может нагружаться меха­ническим, гидравлическим и электромагнитным тормозом или гене­ратором, работающим на реостат. Такие схемы нагружения приме­няют при испытании двигателей небольшой мощности. При испытании тяговых двигателей испытуемый двигатель Д нагру­жается генератором, рекуперирующим энергию в сеть. Двигатель пускают через пусковой реостат ПР, его скорость регулируется реостатом РР за счет изменения степени шунтировки поля двига­теля, а нагрузка (момент сопротивления М_с) —тормозным устрой­ством на валу двигателя. В схеме возвратной работы с ослабле­нием магнитного поля двигателя (рис. XIV.8, б) испытуемые ма­шины Д и Г, спаренные механически и связанные электрически,

пускают от сети через пусковой реостат ПР. В первый момент пуска обе машины работают в режиме двигателя, но по мере роста ско­рости вращения э. д. с. машины Г растет быстрее. После того как она сравняется с напряжением сети, машина Г переходит в генера­торный режим и нагружает машину Д. Нагрузка двигателя регули­руется реостатом РР за счет изменения степени шунтировки поля двигателя. Из сети потребляется энергия, покрывающая потери (электрические, магнитные и механические) в машинах Д и Г. Схе­ма отличается простотой управления и минимальной стоимостью необходимого оборудования. В схеме возвратной работы с линей­ным генератором и вольтодобавочной машиной (рис. XIV. 8, в) питание испытуемых машин Д и Г осуществляется от линейного генератора ЛГ с независимым или параллельным возбуждением. Для обеспечения устойчивости работы машин обмотки возбужде­ния двигателя ОВД и генератора ОВГ включены в цепь двигателя, как и на рис. XIV. 8, б, но без ослабления поля двигателя. Избы­точную э. д. с. генератора обеспечивает не шунтировка поля двига­теля, а вольтодобавочная машина ВД. Эта схема испытаний наиболее приемлема для ремонтных заводов, так как позволяет проводить полный цикл испытаний машин любого напряжения, что очень важно в тех случаях, когда приходится ремонтировать одно­временно и двигатели с номинальным напряжением 550 в, и двига­тели с номинальным напряжением 275 е. В схеме возвратной рабо­ты с вольтодобавочной машиной и вспомогательным двигателем (рис. XIV. 8, г) роль линейного генератора выполняет вспомогательный двигатель ВМ. При работе машин стенда он покрывает механические потери и потери в стали машин Д и Г, а вольтодоба­вочная машина ВД — электрические потери.

Испытание на нагревание при нагрузочных испытаниях тяговых двигателей продолжается в течение 1 ч при номинальном напряже­нии и токе по 0,5 ч в режиме двигателя и генератора. Двигатели с независимой вентиляцией во время испытаний работают в номиналь­ном режиме вентиляции. В процессе испытаний проверяют нагрев обмоток катушек и подшипников (поэтому-то и может быть сокра­щена продолжительность испытаний двигателя на холостом ходу). Сразу же после остановки машины измеряют перегрев коллектора и обмотки якоря. Перегрев коллектора не должен превышать 95° С, подшипников — 55° С. Для определения перегрева обмоток замеря­ют их омическое сопротивление в холодном R_x и горячем состоя­ниях.

.

Омическое сопротивление малоомных обмоток якоря, катушек последовательного возбуждения главных полюсов и катушек доба­вочных полюсов измеряют двойным мостом или методом ампермет­ра— вольтметра, причем в последнем случае амперметр нужно включать так, чтобы он показывал общий ток обмотки и параллель­но подключенного к ней вольтметра. При измерении сопротивления обмотки якоря щупы моста подсоединяют к коллектору на расстоя­нии полюсного шага. Пластины коллектора, к которым нужно под­ключать щупы, целесообразно заранее накренить. Омическое со­противление катушек параллельного возбуждения определяют оди­нарным мостом или методом амперметра — вольтметра. Вольтметр при этом должен быть включен параллельно катушке и ампермет­ру, включенным последовательно. Величина R_r обмоток возбужде­ния может быть определена точно в момент отключения машины. Сопротивление обмотки якоря измеряют уже после остановки ма­шины, когда ее охлаждение наиболее интенсивно. Для точного оп­ределения R_r обмотки якоря в момент остановки машины включа­ют секундомер, сопротивление ее измеряют 2—3 раза и по этим данным строят зависимость ' R_r(t). Продолжая ее к моменту t=0, получают точное значение R_r в момент остановки машины. Пере­грев обмотки якоря с изоляцией класса А не должен превышать 100° С, с изоляцией класса В — 120° С, а перегрев обмоток катушек соответственно 100 и 130° С.

Сопротивление изоляции, измеренное мегомметром у нагретых двигателей немедленно после испытания в часовом режиме, должно быть не менее 3 Мом.

Скоростные характеристики двигателей при испытаниях обычно полностью не строят, но обязательно определяют число оборотов якоря при номинальном напряжении и токе в прямом и обратном направлениях вращения. Расхождение скоростей вращения якоря относительно заводских данных не должно превышать ±5%, а раз­ница скоростей при реверсировке ±4%. Однако при этом условии расхождение характеристик двигателей на вагоне может достигать 8%, что связано с недоиспользованием их мощности, возможной перегрузкой и соответствующим уменьшением коэффициента ис­пользования сцепного веса. Поэтому перед передачей тяговых дви­гателей на сборку вагона их необходимо подбирать по характери­стикам так, чтобы общее расхождение характеристик двигателей вагона не превышало 2—3%.

Испытание двигателя при повышенной (до 1,2 от максимальной) скорости вращения (в течение 2 мин) имеет целью проверку на­дежности бандажировки обмотки якоря и запрессовки коллектора.

Рис. 9.9. Определение:

а —разрыва а и притирания Ь—а контактов (/ —неподвижный контакт; 2 — подвижный контакт; 3 — держатель подвижного контакта); б — конечного давления контактов при небольших усилиях (/ — полоска бумаги; 2 — дина­мометр; 3 — контактный палец; 4 — сегмент); в — конечного давления контак­тов при больших усилиях (5 — тяга; 6 — рычаг; 7 — опора рычага)

В машине при этой проверке не должно наблюдаться ненормальной вибрации и повреждений. Механические испытания при двойном часовом токе позволяют убедиться в достаточной прочности вала якоря и крепления обмоток.

Очень важное значение в комплексе испытаний тяговых двига­телей имеет проверка коммутации, так как надежная коммутация предупреждает загрязнение и повреждения в эксплуатации наибо­лее слабого узла машины — ее коллектора. Коммутацию машины проверяют при работе двигателя в режиме номинальной мощности, при номинальном напряжении и двойном часовом токе (в течение 30 сек в обоих направлениях вращения), при повышенном напря­жении и максимальной скорости вращения. Во всех случаях ком­мутация должна быть нормальной. Допустимая степень искрения под щетками в номинальном режиме работы двигателя не должна превышать 1,5, а при двойном часовом токе — 2 по шкале степеней искрения ГОСТ 183—41. Иснрообразование на коллекторе может быть следствием неправильной установки щеток, загрязнения, ослабления запрессовки, биения или плохой продорожки коллекто­ра, неправильной полярности и замыкания в.обмотках дополни­тельных полюсов, междувиткового замыкания или пробоя изоляции полюсных катушек на корпус, нарушения пайки секций,в петушках коллектора, эксцентричности или динамической неуравновешенно­сти якоря, неравномерности воздушного зазора под полюсами и других причин. При выявлении причин искрообразования прежде всего необходимо убедиться в том, что щетки имеют соответствую­щую марку и размеры, установлены без перекосов на геометриче­ской нейтрали, хорошо пришлифованы и не менее чем на 75% при­легают к поверхности коллектора, имеют нормальный зазор в кор­пусе щеткодержателя, механизм нажатия на щетки работает без заеданий и обеспечивает равномерное и нормальное их нажатие.