Испытание тягового электродвигателя НБ 418 К6

Испытание тягового электродвигателя НБ 418 К6

Каждая прошедшая ремонт электрическая машина должна пройти контрольные испытания. Порядок проведения таких испытаний должен соответствовать требованиям государственных стандартов и Правил ремонта тяговых и вспомогательных электрических машин электроподвижного состава.

Отремонтированные машины осматривают и проверяют выполнение установленных норм, свободу вращения, измеряют сопротивление изоляции и активное сопротивление обмоток, опробуют машину на холостом ходу, испытывают ее на нагревание и на повышенную частоту вращения, проверяют частоту вращения, реверсирование, коммутацию машины и электрическую прочность ее изоляции. Контрольные испытания проводят на испытательных станциях депо. Результаты испытаний заносят в специальный журнал, а также в паспорт машины, прошедшей испытания.

Осмотр и проверку машины проводят для выявления соответствия допусков и износов установленным нормам. Для этого измеряют биение коллектора, вала, проверяют осевой разбег якоря, воздушные зазоры под полюсами, правильность установки щеткодержателей относительно коллектора, чистоту обработки рабочей поверхности коллектора, а также правильность установки щеток в щеткодержателях и их нажатие на коллектор. Техника проведения перечисленных измерений и проверок, а также соответствующие нормы были рассмотрены ранее.

Проверку вращения якоря проворачиванием его от руки выполняют для того, чтобы перед включением машины под напряжение быть уверенным в правильности ее сборки, на что укажет отсутствие толчков и заеданий при вращении якоря. Убедившись в их отсутствии, машину подключают к питающей сети и проверяют ее работу на холостом ходу. Вначале к машине подводят напряжение, составляющее около 10 % Uном, и при пониженной частоте вращения еще раз убеждаются в отсутствии стука в подшипниках, задеваний вращающегося якоря о неподвижные части и стука щеток. При удовлетворительных результатах проверки частоту вращения повышают до номинальной и дают машине работать в течение 30 мин. Вибрографом ВР-1 измеряют вибрацию. Вибрация более 0,15 мм не допускается, так как в эксплуатации она вызовет неудовлетворительную работу основных узлов машины (причиной повышенной вибрации является неудовлетворительная балансировка якоря). Нереверсивные машины проверяют при вращении якоря только в рабочем положении, а реверсивные -- в обоих направлениях.

Затем машину отключают и, пока ее якорь еще вращается, на слух, применяя слуховые аппараты, или по степени нагрева окончательно проверяют работу подшипников.

Температура исправных подшипников не должна превышать 95 °С. После остановки машины осматривают щетки и проверяют качество их притирки. Притертая поверхность должна составлять не менее 75 % площади контактной поверхности щетки. В противном случае щетки следует притереть стеклянной бумагой.

Индукционным методом проверяют правильность установки щеток относительно коллектора. После установки щеток в нейтральное положение щеткодержатели или траверсу надежно закрепляют. Порядок притирки щеток и проверки правильности их установки тот же, что и при выполнении этих операций в ходе ремонта.

Измерение активного сопротивления обмоток на холодной машине преследует две цели: проверить его соответствие установленной норме и получить данные для последующего определения превышения температуры обмоток двигателя. Правильность определения превышения температуры в большей мере зависит от точности измерения активного сопротивления обмоток. Для обеспечения требующейся точности измерения прежде всего следует обеспечить «холодное» состояние машины, т. е. такое, при котором ее температура не отличается от температуры окружающей среды более чем на 3°С. Для проверки температуры шарик термометра обертывают станиолью, прикладывают к коллектору, накрывают ватой или асбестом и выдерживают в таком положении 5--7 мин. Другим важным условием обеспечения точности измерения является правильный выбор метода измерения и класса измерительных приборов.

Наиболее распространенным, практически удобным является метод вольтметра-амперметра, который при использовании приборов класса точности 0,2--0,5 обеспечивает необходимую высокую точность измерения. Вольтметры к выводам катушек главных и добавочных полюсов присоединяют стационарными зажимами, а вольтметр к обмотке якоря -- с помощью двух щупов. Щупы устанавливают на коллекторных пластинах, находящихся под серединами щеток различной полярности, расположенных на расстоянии одного полюсного деления. При измерениях щетки всех щеткодержателей должны быть подняты, а якорь должен быть неподвижен, поэтому его предварительно затормаживают.

Измерения выполняют для трех-четырех значений тока в пределах 20--25 % номинального, проводят отсчет падения напряжения. Коллекторные пластины, на которых выполнялись замеры, помечают белой краской или мелом с тем, чтобы последующее измерение сопротивления якорной обмотки при нагретой машине для получения более точных результатов осуществлять на тех же пластинах.

Сопротивление обмоток, измеренное при температуре 20 °С, не должно отклоняться от установленного нормами значения более чем на ±10%.

Для проведения дальнейших испытаний машину устанавливают на испытательный стенд. Тяговые двигатели, как правило, испытывают по методу взаимной нагрузки, при котором на стенд помещают сразу две машины и соединяют их как механически, так и электрически. В ходе испытания одна из них (проверяемая) работает в двигательном, а вторая -- в генераторном режимах.

Так как обе машины однотипны, то при включении по такой схеме э. д. с. машины Г, работающей в режиме генератора, будет меньше, чем э. д. с. машины Ml, работающей в режиме двигателя, и якоря машин останутся неподвижными. Их работа будет возможна лишь в том случае, если э. д. с. генератора будет больше э. д. с. двигателя. Для такого увеличения э. д. с. в цепь якоря генератора последовательно включают вольтодобавочную машину ВДМ. Ее якорь приводится во вращение асинхронным двигателем МЗ, а обмотку независимого возбуждения питают от внешнего источника через потенциометр или переменный резистор R1.

Если при неподвижных якорях машин замкнуть цепь ВДМ и поднимать подводимое к ее обмоткам возбуждение, то в цепи испытуемых машин появится и будет нарастать ток. Однако и в этом случае вследствие встречного направления и равенства моментов на валах машин якоря останутся неподвижными. Чтобы якоря начали вращаться, необходимо сообщить двигателю избыточный момент, который должен компенсировать тормозной момент, возникающий в обеих испытуемых машинах от механических, магнитных и добавочных потерь. Такой момент создают в испытуемой машине за счет электрической энергии, подводимой к двигателю от линейного генератора ЛГ.

Его приводят во вращение асинхронным двигателем М2. Чаще всего этот двигатель используют одновременно как для вращения якоря генератора ЛГ, так и вольтодобавочной машины ВДМ. Напряжение на зажимах ЛГ регулируют изменением тока в его обмотке независимого возбуждения резистором R2 или потенциометром. При такой схеме легко можно устанавливать на зажимах испытуемой машины любое напряжение, что бывает необходимо для изучения поведения машины при напряжениях, отличных от номинального.

Испытание на нагревание при контрольных испытаниях проводят для определения превышения температуры обмоток машин, значение которого в эксплуатации строго ограничено. Для определения температуры обмоток наибольшее распространение получил метод сопротивления как наиболее простой и достаточно точный.

Испытания проводят на стенде по методу взаимной нагрузки. Двигатели с опорно-осевым подвешиванием ставят моторно-осевыми горловинами на вал-модель, а опорными выступами -- на опоры стенда. На конусы валов машин со стороны, противоположной коллектору, устанавливают полумуфты, добиваются совмещения осей машин, после чего соединяют полумуфты, ограждают их специальным кожухом и закрепляют двигатели на опорах.

Проверку двигателей на нагревание следует проводить в условиях, соответствующих реальным условиям работы этих машин в эксплуатации, влияющим на их тепловой режим. Поэтому к вентиляционным люкам двигателей с независимой вентиляцией на стенде присоединяют брезентовые рукава от вентиляционной установки. Такая установка должна обеспечивать подачу не менее 110 м3/мин.

Расход воздуха, необходимый для машин данного типа, обеспечивают регулировкой положения заслонок, установленных в воздухопроводе.

Количество продуваемого через машину воздуха контролируют по статическому напору в ее коллекторной камере, измеряемое U-образным микроманометром. При последующих испытаниях необходимо следить, чтобы крышки коллекторных люков все время были плотно закрыты.

В ходе проведения тепловых испытаний необходимо контролировать температуру окружающей среды. Поэтому до начала испытаний на стенде устанавливают два-три термометра. Чтобы они не омывались струей охлаждающего воздуха, их располагают на уровне вала якоря на расстоянии 1--2 м от машины.

Выполнив перечисленные подготовительные операции, приступают к испытаниям. Включают двигатель М2 и, регулируя резистором R2 напряжение на зажимах линейного генератора, поднимают его до номинального для испытуемого двигателя значения. Затем резистором R1 постепенно увеличивают возбуждение вольтодобавочной машины ВДМ. При этом начнет возрастать э.д.с, действующая в замкнутом контуре ВДМ--Г--Ml, а с ней и ток в этой цепи, а следовательно, и в якоре генератора Г. При увеличении тока генератора Г возрастает его электромагнитный момент, который для испытуемой машины Ml будет тормозным. Регулируя таким способом нагрузку на испытуемой машине, устанавливают в ней ток, равный ее часовому току.

В течение всего периода испытания нагрузки машины подведенное к ней напряжение (номинальное), частота вращения и количество продуваемого через нее воздуха должны оставаться неизменными. Через 1 ч работы машины в таком режиме ее останавливают. Во время работы машины через каждые 10--15 мин фиксируют ток и напряжение на обмотках главных и добавочных полюсов, температуру окружающей среды в момент снятия отсчетов с приборов, а также по секундомеру интервалы между замерами. Последний замер выполняют строго в момент снятия с двигателя напряжения. Результаты замеров записывают в специальный журнал.

Выполнить аналогичные измерения на коллекторе можно только при неподвижном якоре. Для получения возможно более точных результатов эти замеры следует осуществлять через возможно меньшее время после снятия с машин напряжения, в противном случае конечная температура якоря успеет заметно измениться. Для этого следует остановить якорь и прекратить подачу охлаждающего воздуха. С этой целью снижают до нуля напряжение линейного генератора, прекращают подачу охлаждающего воздуха и быстро останавливают двигатель, создавая тормозной момент усилением возбуждения вольтодобавочной машины ВДМ. Сопротивление обмотки якоря измеряют на тех же пластинах коллектора, на которых измеряли сопротивление обмотки в холодном состоянии. На момент выполнения этих замеров щетки должны быть изолированы от коллектора, для чего под них устанавливают изоляционные прокладки.

Как показала практика, первый замер сопротивления якоря тягового двигателя удается осуществить только через 30--45 с после его остановки. За это время температура (и значение измеряемого сопротивления успевает измениться. Чтобы определить температуру, которую имела обмотка якоря в момент отключения (в конце часового режима), на остановленной машине через определенные промежутки времени осуществляют еще несколько замеров.

Одновременно с измерением сопротивления обмоток измеряют температуру коллектора и подшипников. Повторная проверка подшипников вызвана тем, что при предварительных испытаниях из-за более легкого и менее продолжительного режима работы машины их температура при определенных дефектах в подшипниковом узле могла не превысить допустимого значения и наличие этого дефекта осталось бы незамеченным. Измеряют температуру ртутным или спиртовым техническим термометром так же, как ранее проверялось «холодное» состояние машины.

Закончив испытания тягового двигателя на нагревание, не давая ему остыть, включают стенд, устанавливают на зажимах двигателя номинальное напряжение и в обмотке якоря ток, равный часовому. В этом режиме проверяют частоту вращения машины и ее работу при изменении направления вращения.

Проверку частоты вращения выполняют для определения отклонения частоты вращения выпускаемой из ремонта машины от номинального значения. Это необходимо для правильного последующего подбора тяговых двигателей, устанавливаемых на один локомотив, -- расхождение в скоростных характеристиках таких двигателей допускается не более 4 %. Кроме того, эти данные необходимы и для правильного подбора к тяговым двигателям колесных пар по диаметрам их бандажей при комплектовании колесно-моторных блоков.

Такое испытание тяговых двигателей осуществляют при номинальных (часовых) значениях тока и напряжения на нагретой машине. Частоту вращения измеряют электротахометром или тахометром СК. Отклонение частоты вращения от номинальной для тяговых двигателей, спроектированных до 1 июля 1966 г., не должно превышать ±4 %, а для спроектированных после указанной даты, ±3%.

Испытание на реверсирование проводят для измерения и сравнения, частоты вращения якоря в прямом и обратном направлениях. Разность значений частоты вращения якоря, измеренных при разных направлениях вращения якоря, не должна превышать 4 % для машин с волновой обмоткой без траверс, 3 % для машин с петлевой обмоткой без траверс и 2 % для машин с траверсами. Закончив проверку машины на реверсирование, испытывают машину на механическую прочность при повышенной частоте вращения.

Испытание на повышенную частоту вращения выполняют при частоте вращения, превышающей наибольшую, гарантированную заводом-изготовителем, не менее чем на 25 % для тяговых двигателей электровозов и не менее 20 % для тяговых двигателей электропоездов и вспомогательных машин э. п. с.

Для создания требующегося режима уменьшают возбуждение вольтодобавочной машины ВДМ, снимают нагрузку и переводят двигатель в режим холостого хода. Увеличивая возбуждение линейного генератора, поднимают напряжение на двигателе, а с ним и частоту вращения якоря до указанного выше значения. В этом режиме в течение 2 мин проверяют механическую прочность узлов машин. У исправной и правильной работающей машины не должно быть поломок и выходящих за допустимые пределы остаточных деформаций.

Проверка коммутации является наиболее ответственным испытанием всех электрических машин и в первую очередь тяговых двигателей. Наиболее тяжелыми режимами для тяговых двигателей являются трогание с места (большие токи) и большая частота вращения (глубокое ослабление возбуждения). Поэтому Правилами ремонта предусмотрено два режима для проверки коммутации: при номинальных значениях напряжения и тока возбуждения и двойном часовом токе якоря; при наибольшем напряжении на коллекторе и наибольшей частоте вращения на последней ступени ослабления возбуждения.

Устанавливая на стенде необходимые для двигателя значения напряжения и тока, проверяют коммутацию при вращении якоря по 30 мин в обе стороны вначале в первом, а затем во втором режимах. Проверку коммутации ведут, наблюдая визуально за интенсивностью искрения под щетками.

Для этого у испытуемого двигателя заменяют крышку коллекторного люка специальной с врезанным в нее стеклом.

Государственным стандартом предусмотрено пять степеней искрения: 1; 1 1/4; 1 1/2; 2 и 3. Для электрических машин локомотивов предельно допустимой является степень 1 ?. При такой коммутации под сбегающей кромкой щетки наблюдается слабое искрение, а на самих щетках и коллекторе может появляться поверхностный нагар, легко устраняемый протиранием. Машины с таким искрением можно выдавать в эксплуатацию.

Оценка коммутации по искрению визуально требует большого опыта и не исключает возможных ошибок как по техническим, так и по субъективным причинам. Объективно оценить искрение можно индикатором искрения ИИ-1. Фотоэлемент этого индикатора воспринимает световую энергию, выделяющуюся при искрении, и преобразует ее в электрический сигнал. Сигнал усиливается в двухкаскадном усилителе прибора и подается на электронно-лучевую трубку катодного осциллографа и на микроамперметр. Эти показания устойчивы, точны, их можно отсчитывать визуально или записывать на пленку.

Если искрение под щетками проверяемой машины окажется более 11/2 балла, выявляют причины неудовлетворительной коммутации машины. Ими могут оказаться неправильная установка щеткодержателей, плохая притирка щеток или неправильный их подбор, перекос или заедание щеток в гнездах щеткодержателей, неудовлетворительное состояние рабочей поверхности коллектора, его биение или вибрация, неправильно отрегулированное нажатие пальцев на щетку. Выявленные недостатки устраняют и повторно проверяют коммутацию машины при тех же двух испытательных режимах.t

Тяговые двигатели электровозов переменного тока испытывают на пульсирующем напряжении с коэффициентом пульсации около 30 %.

Испытание изоляции состоит в проверке сопротивления изоляции обмоток машины относительно корпуса и проверке ее электрической прочности.

Сопротивление изоляции проверяют мегаомметрами с соответствующими номинальными напряжениями. У двигателей, получающих питание непосредственно от контактной сети, сопротивление изоляции при рабочей температуре должно быть не менее 3 МОм, а у машин напряжением менее 1000 В -- не ниже 0,5 МОм.

Электрическую прочность изоляции измеряют на нагретой машине после проверки ее сопротивления. Испытание проводят повышенным напряжением переменного тока промышленной частоты, получаемого от специальных однофазных пробивных трансформаторов. Первичную обмотку их включают в сеть напряжением 220 В. Выводы вторичной обмотки подключают один к остову, другой -- к соединенным вместе выводам проверяемой обмотки.

Испытательное напряжение поднимают плавно, регулируя напряжение на первичной обмотке.

Изоляцию тяговых двигателей в зависимости от их типа испытывают при различных значениях напряжения. Так, машины с изоляцией на 3000 В испытывают напряжением 6000 В.

При испытании изоляцию выдерживают под полным испытательным напряжением в течение 1 мин, после чего его плавно снижают и отключают пробивную установку. Результат испытания проверяют вольтметром. В случае пробоя стрелка вольтметра установится на нуль. Если пробоя изоляции обмотки не обнаружено, испытания на этом заканчивают. Машину укомплектовывают деталями внешнего