При неисправности электрической машины необходимо выполнить диагностику состояния ее механической и электрической частей. Диагностика электрической части включает в себя проверку электрических параметров машины, с целью определения состояния обмоток электрической машины и входящих в нее электронных компонентов (датчики, регулятор напряжения, диоды и варисторы системы возбуждения и т.п.). Диагностика механической части включает в себя очистку элементов машины, осмотр механических элементов машины, проверку надежности крепления элементов конструкции и диагностику подшипниковых узлов, проверку вибрационного состояния электрической машины во время работы.
Диагностика электрических параметров
Основной целью диагностики электрической части электрической машины является проверка состояния ее обмоток, соединений между ними, исправность электронных компонентов электрической машины.
Измерение сопротивления изоляции и индекса поляризации
Состояние обмоток электрической машины проверяют путем измерения сопротивления изоляции электрической машины при постоянном напряжении, близком к рабочему. Измерение сопротивления изоляции выполняется между каждой обмоткой и корпусом генератора, и попарно между всеми обмотками.
Для определения остаточного ресурса изоляции машины выполняется измерение индекса поляризации изоляции — процедура контроля изменения сопротивления изоляции во времени.
Измерение сопротивления обмоток постоянному току
Для диагностики сохранения структуры обмоток электрической машины (отсутствие разрушения структуры проводников и соединений их с выводными концами обмоток, межвитковых замыканий и т.п.) необходимо измерить сопротивление обмоток электрической машины постоянному току.
При измерениях необходимо учитывать, что сопротивление обмоток составляет сотые или даже тысячные доли Ома. В связи с этим, измерения необходимо выполнять миллиомметром или даже микроомметром. Такие приборы выполняют измерения по мостовой схеме при высоком напряжении. Обычным мультиметром, измерительное напряжение которого очень мало, выполнить измерения таких сопротивлений не получится.
Так же необходимо учитывать, что не все миллиомметры и микроомметры подходят для измерения сопротивления обмоток электрических машин. Связано это с тем, что для измерения малых сопротивлений необходимо приложение очень высокого напряжения. Часто в миллиомметрах и микроомметрах такой напряжение формируется за счет короткого импульса, который преобразуется через повышающий трансформатор. При этом индуктивность обмотки электрической машины не дает току через обмотку нарастать досточно быстро, чтобы величина тока через обмотку успела стабилизироваться.
Поэтому, необходимо использовать миллиомметры и микроомметры, специально предназначенные для измерения сопротивления обмоток электрических машин. Прибор, который не предназначен для измерения сопротивления обмоток электрических машин покажет неверное и завышенное значение, зависящее от длительности импульса напряжения, во время которого производится измерение сопротивления.
Измеренные значения сопротивления обмоток необходимо сравнить с сопротивлениями других обмоток того же типа на данной электрической машина, а так же со значениями, указанными в паспортах, протоколах испытаний или руководстве по эксплуатации.
Целесообразно произвести замеры сопротивлений изоляции обмоток и сопротивлений обмоток постоянному току при вводе электрической машины в эксплуатацию, и периодически контролировать эти значения во время эксплуатации машины.
Детальное исследование состояния обмоток
В случае низкого или нулевого значения сопротивления изоляции между обмоткой и корпусом либо между двумя обмотками электрической машины, причиной неисправности является короткое замыкание обмотки на корпус или на другую обмотку.
Обычно, место замыкания хорошо видно, т.к. при кротком замыкании выделяется значительное количество тепла и изоляция в месте короткого замыкания полностью разрушается, а металл обмоток и железа сердечника плавится. При таком дефекте неизбежен ремонт обмоток с выемкой обмоток из сердечника, укладкой и пропиткой новых обмоток
В редких случаях, когда произошло раннее обнаружение пробоя изоляции, а сам пробой находится в месте вхождения обмотки в сердечник или в лобовой части обмотки, поврежденный участок можно относительно легко изолировать и продолжить эксплуатацию электрической машины.
В случае расхождения сопротивлений обмоток с их паспортными значениями или предыдущими замерами, необходимо выполнить детальное исследование структуры обмоток.
При нормальном значении сопротивления изоляции обмотки можно сделать вывод, что отсутствуют ее замыкания на корпус электрической машины и на другую обмотку. При этом остаются возможными следующие неисправности:
- Нарушение проводимости обмотки (полное или частичное разрушение проводника);
- Нарушение контакта в месте соединения обмотки и ее выводного конца;
- Межвитковое замыкание в обмотке.
Для определения сложности ремонта, необходима локализации повреждения обмотки, которая выполняется при помощи специального оборудования для диагностики электрических машин.
Для обнаружения межвиткового замыкания используют специальные приборы, индуцирующие магнитное поле в сердечнике электрической машины. При наличии короткозамкнутых витков в обмотке, такой прибор регистрирует наличие тока короткого замыкания в обмотке, что позволяет обнаружит катушку с межвитковым замыканием. Для использования такого прибора понадобится разборка электрической машины.
Дефекты, связанные с проводимостью обмотки и мест соединения с выводными концами обнаруживаются во время работы электрической машины при контроле температуры обмоток и мест соединения с выводными концами пирометром или тепловизором.
Проверка вращающегося диодного моста и варистора
Неисправность вращающегося диодного моста синхронного генератора вызывает целый ряд симптомов, выраженных болле или менее ярков в зависимости от количества поврежденных диодов: генератор может не возбуждаться, напряжение может быть пониженным, в выходном напряжении могут наблюдаться существенные по амплитуде гармоники, так же могут наблюдаться провалы и забросы напряжения, что может приводить к выходу из строя регулятора напряжения и обмотки ротора (главного индуктора) синхронного генератора.
Проверка диодов вращающегося диодного моста синхронного генератора может производиться как на генераторе, так и на снятом с генератора диодном мосту. Проверка выполняется мультиметром на отключенных от обмоток диодах, в режиме измерения проводимости диода. Исправные диоды покажут наличие небольшого напряжения смещения 0,4-0,6 В в одном направлении и отсутствие проводимости в другом. Проверить необходимо каждый диод вращающегося диодного моста.
Проверка варистора производится визуально. При возникновении перенапряжений в цепи ротора варистор может изменить цвет от нагрева, расплавиться или вовсе разрушиться. Если визуально повреждения варистора не фиксируются, предполагается, что он находится в рабочем состоянии.
Проверка автоматического регулятора напряжения
Автоматический регулятор напряжения отвечает за возбуждение синхронного генератора и поддержание заданного пользователем значения выходного напряжения. Неисправность автоматического регулятора напряжения может выражаться в отсутствии возбуждения генератора, некорректному поддержанию заданного напряжения и т.п.
Часто используемый метод замены диагностируемого регулятора напряжения на рабочий обладает одним важным недостатком: при определенных повреждениях диодного моста такой рабочий регулятор напряжения может выйти из строя. Поэтому менять установленный автоматический регулятор напряжения на рабочий следует только после проверки остальных элементов системы возбуждения генератора.
При наличии инструкции производителя можно выполнить статические проверки регулятора напряжения: определить исправность входного выпрямителя, выходного IGBT-транзистора и цифровых и аналоговых входов регулятора напряжения. Кроме того, что такие статические проверки позволят произвести диагностику регулятора напряжения без запуска генератора, они могут указать производителю на причину неисправности.
