Общий нагрев машины. Наиболее вероятными причинами общего повышенного нагрева могут быть: перегрузка; работа двигателя повторно-кратковременного или кратковременного режима в режиме длительной нагрузки; неисправность воздухоохладителей или слишком маленькое давление охлаждающей воды; загрязнение (ухудшает условия вентиляции); засорение фильтра очистки воздуха; большой слой эмали и краски на обмотках и корпусе машины, что ухудшает условия охлаждения.

При повышенном нагреве проверяют нагрузку машины или режим работы путем замеров времени работы, частоты вращения и потребляемого тока. Если отклонений от номинального режима не обнаружено, то проверяют условия вентиляции, загрязненность машины и толщину окрасочного слоя обмоток, который не должен превышать 300 мкм.

При сильном загрязнении необходимо: промыть и прочистить вентиляционные каналы; загрязнившиеся фильтры очистить от пыли и промыть или заменить; неисправные воздухоохладители отремонтировать. При недостаточном давлении охлаждающей воды в воздухоохладителях нужно увеличить его до требуемой величины. Машину с большим слоем лакокрасочных покрытий следует очистить от излишков краски и окрасить вновь. Очистить обмотки от излишков эмали в судовых условиях затруднительно; это лучше всего делать в заводских условиях при ремонте судна.

Нагрев активного железа сердечников. Нагрев сердечников статоров, роторов и якорей электрических машин или сердечников трансформаторов происходит чаще всего из-за нарушения изоляции между отдельными листами железа (внутри пакета сердечника или на его поверхности). Поверхностные замыкания могут произойти при задевании вращающегося ротора о статор из-за недопустимого износа подшипников или деформации вала. Замыкания листов пакета могут быть из-за попадания растворителей между листами при ослаблении прессовки и разрушении защитной лаковой пленки.

При работе машин под нагрузкой или на холостом ходу по замкнутым листам железа проходят значительные вихревые токи, нагревающие сердечник в местах замыкания. У машин старой конструкции и трансформаторов причиной местного нагрева сердечников может быть нарушение изоляции стяжных болтов, замыкающих между собою отдельные листы набора.

Поверхностные замыкания листов железа можно обнаружить при наружном осмотре, а нарушение изоляции стяжных болтов — путем замера ее сопротивления от сердечника.

Заусенцы и незначительные задиры активного железа, вызывающие замыкание пластин, снимают шабером, а зачищенные места покрывают изоляционным лаком или эмалью.

Замкнутые листы рассоединяют и изолируют друг от друга конденсаторной бумагой, тонкими пластинами слюды на лаке или слоем электроизоляционного лака. Чаще всего сердечники, имеющие замыкания пластин внутри пакета, ремонтируют на заводе.

Стяжные болты с поврежденной изоляцией вынимают и переизолируют. Для сохранения затяжки пакета вначале вынимают один стяжной болт, а на его место вставляют другой. Затем постепенно заменяют и переизолируют остальные болты.

Нагрев подшипников. Местный нагрев подшипников электрических машин может быть следствием: загрязнения или вытекания смазки; старения или разложения смазки под действием паров растворителей, влаги, масел; неправильной замены смазки (в подшипники заложено смазки больше допустимой нормы); неправильной сборки подшипниковых узлов, в результате чего наружные обоймы подшипников могут оказаться поджатыми буртиками наружных крышек внутрь машины или, наоборот, буртиками внутренних крышек в противоположную сторону (в этом случае при работе может наблюдаться заклинивание ротора внутри машины); неправильной центровки ротора внутри статора (полюсов).

Для обнаружения причины перегрева вскрывают подшипниковые узлы и проверяют смазку. Непригодную смазку удаляют, промывают полости узлов бензином и заполняют новой смазкой все свободное пространство в самих подшипниках, а углубления в наружной и внутренней крышках — от 1/3 до 2/3 объема.

Подшипниковые узлы проверяют по чертежам заводов-изготовителей. Необходимо строго соблюдать величины зазоров между обоймами подшипников и упорными буртиками фланцев и крышек подшипников, так как в противном случае может произойти смещение ротора относительно железа статора или нарушение центровки шариков (роликов) относительно беговых дорожек внутренней и внешней обойм подшипников качения.

При тепловом расширении (удлинении) ротора работающей машины может оказаться, что зазоров в подшипниковых узлах не хватит для компенсации удлинения вала, в результате чего произойдет заклинивание ротора. По этой же причине нельзя заменять один из роликовых подшипников, предусмотренных конструкцией машины, на шариковый.

Если чертежей подшипниковых узлов не оказалось, то ориентировочно правильность центровки ротора внутри статора и правильность сборки подшипниковых узлов можно проверить кратковременным включением машины в работу при ослабленных креплениях крышек подшипников.

Ротор под действием магнитного поля статора после непродолжительного времени работы сам установится в центре, а величины зазоров между буртиками крышек подшипников и наружной и внутренней обоймами проверяют штангенциркулем. Для этого замеряют высоту буртиков и расстояния от наружной обоймы подшипника до поверхностей торцов подшипникового гнезда. Высота буртиков наружной и внутренней крышек подшипника должна соответствовать расстоянию от торцов подшипникового гнезда до наружной обоймы в местах установки крышек или расстояние между наружной обоймой и наружным торцом подшипникового гнезда должно быть с одной стороны вала ротора несколько больше, чем высота буртика крышки подшипника, устанавливаемой с той же стороны. Этот зазор предусматривается для компенсации теплового удлинения вала за счет незначительного скольжения наружной обоймы внутри подшипникового гнезда. Смазку в подшипниках при нормальных условиях следует заменять после 3000—4000 ч работы, но не реже одного раза в 3 года, если инструкцией по эксплуатации машины не предусмотрены другие сроки.

Нагрев машин переменного тока и трансформаторов. Местный или общий нагрев обмоток электрических машин и трансформаторов, как правило, связан с неисправностями самих обмоток и проявляется у различных машин по-разному.

В большинстве случаев неисправности в обмотках машин переменного тока сопровождаются неравномерным гулом и другими характерными признаками. Поэтому их лучше всего рассмотреть в связи с ненормальностями в работе машины, которые они вызывают.

1. Обнаруженная ненормальность. Электродвигатель при включении сильно гудит; ротор медленно набирает скорость; из машины появляется дым; обмотка статора в отдельных местах сильно нагревается.

Причина. Произошло витковое замыкание в одной из фаз обмотки статора, короткое замыкание на корпус в двух местах или между фазами.

Проверка. Место повреждения иногда можно обнаружить наощупь по сильному нагреванию короткозамкнутых витков, а также по потемнению изоляционных материалов и местному вытеканию лака или компаунда.

Рис. 1. Подшипниковый узел

Когда внешним осмотром обнаружить место виткового замыкания не удается, поврежденную фазу можно найти по уменьшению ее сопротивления по сравнению с сопротивлением других фаз или по показаниям приборов. Если фазы электродвигателя соединены звездой, то в поврежденной фазе сила тока будет больше, чем в других. Если фазы соединены треугольником, то сила тока в двух фазах, подключенных к дефектной, будет больше, чем в третьей фазе сети. Во избежание сильного местного нагрева обмотки проверку проводят при напряжении сети, пониженном на 50—70%.

При малом числе короткозамкнутых витков не всегда удается определить поврежденную фазу такими способами. В этом случае машину приходится разбирать. В заводских условиях для нахождения поврежденной фазы чаще всего используют приборы СМ-1, СМ-2 или ЕЛ-1.

На судне место повреждения можно определить при помощи простейшего приспособления, состоящего из деревянной рукоятки, на конец которой надет небольшой шарикоподшипник. Внутреннее кольцо подшипника неподвижно зажато двумя шайбами из изоляционного материала, выступающими над наружным кольцом на 0,3—0,5 мм. Наружное кольцо подшипника свободно вращается. Приспособление вводят в статор так, чтобы изоляционные шайбы касались железа, и медленно обводят им внутреннюю поверхность статора. Под действием вращающегося поля статора кольцо подшипника начнет вращаться. Над пазами, в которых имеются межвитковые замыкания, кольцо перестанет вращаться.

Короткое замыкание между двумя фазами можно определить при рассоединенных обмотках мегомметром или контрольной лампой. Чаще всего оно происходит в лобовых частях. Для определения места замыкания разрезают бандажи и, поднимая поочередно секции, наблюдают за горением лампы. При поднятии поврежденной секции в месте замыкания образуется разрыв и лампочка гаснет.

Рис. 2. Определение междувитковых замыканий в фазе обмотки статора электродвигателя

Рис. 3. Приспособление для проверки обмоток асинхронных электрических машин

Если таким способом обнаружить место короткого замыкания не удается, то применяют способ постепенного расчленения обмотки на отдельные катушечные группы, определяя замкнутые катушки мегомметром или контрольной лампой. Замыкание одной фазы на корпус в двух местах равноценно межвитковому замыканию, а замыкание двух фаз на корпус— короткому замыканию между фазами. О наличии замыкания на корпус можно судить.по сопротивлению изоляции относительно корпуса.

Место замыкания можно определить и способом падения напряжения. Для этого к обоим концам поврежденной фазы подсоединяют один полюс источника постоянного тока, а другой полюс через реостат Р подключают к корпусу электродвигателя. Игольчатые щупы, соединенные с выводами милливольтметра, поочередно подсоединяют к началам и концам катушечных групп поврежденной фазы. По показанию стрелки определяют, в каких катушечных группах произошло замыкание на корпус.

Как видно из схемы, отклонения стрелок прибора на катушечных группах, находящихся по разные стороны от места замыкания на корпус, будут направлены в разные стороны, как и направление прохождения токов ; на катушечных группах, расположенных между местами короткого замыкания, прибор не дает показаний. На катушечной группе, имеющей замыкание части витков на корпус, прибор покажет меньшее падение напряжения по сравнению с неповрежденными катушечными группами.

Способ устранения. В большинстве случаев при замыкании витков обмотки статора поврежденные секции приходится заменять, но при незначительных повреждениях в лобовых частях обмотки возможна местная изоляция поврежденных мест.

2. Обнаруженная ненормальность. Недопустимо высокий нагрев машины; электродвигатель сильно гудит; после отключения от сети и повторного включения двигатель гудит, но не вращается.

Причина. Обрыв одной из фаз обмотки статора чаще всего из-за нарушения контакта в местах соединения катушечных групп или из-за неисправности аппаратуры.

Проверка. Прежде всего необходимо убедиться в неисправности аппаратуры и наличии напряжения на всех фазах обмотки статора (индикаторами или пробниками типа ФП-1, а также контрольной лампой или переносным вольтметром).

В случае исправности внешних соединений отключают двигатель от сети и приступают к поиску неисправности в обмотке. Фазу, имеющую обрыв или плохой контакт, можно найти мегом-Метром или омметром. Для этого, в случае соединения обмотки звездой, один вывод прибора присоединяют к общей точке, а второй поочередно подключают к концам фаз, измеряя их сопротивление. При соединении обмотки треугольником фазы разъединяют и проверяют по отдельности.

Рис. 4. Определение междуфазового замыкания в обмотке статора

После определения поврежденной фазы обмотки тщательно осматривают. Обрывы или нарушения качества пайки чаще всего происходят в межкатушечных соединениях или в местах пайки стержневых обмоток.

Способ устранения. При обрыве или плохом контакте в местах соединения всыпных катушечных групп обмоток зачищают проводники и вновь соединяют обмотку. Место соединения тщательно пропаивают и изолируют. При плохом контакте или обрыве в стержневых обмотках зачищают места соединения и вновь пропаивают хомутики. При обрыве обмотки внутри паза заменяют дефектную катушку или стержень.

3. Обнаруженная ненормальность. Нагрев машины повышен; двигатель гудит и развивает пониженный вращающий момент, частота вращения ниже номинальной.

Причина. У электродвигателей с короткозамкнутым ротором: обрыв одного или двух стержней обмотки ротора. Плохой контакт между стержнями и короткозамыкающими кольцами или разрыв короткозамыкающего кольца. У электродвигателей с фазным ротором: неисправности в щеточном аппарате; наличие в обмотке ротора обрывов или плохих паек.

Проверка. О наличии плохого контакта в стержнях коротко-замкнутых роторов можно судить по колебанию тока нагрузки в различных фазах при работе электродвигателя. Для проверки к статору электродвигателя подводят пониженное напряжение (20—25% номинального) и подтормаживают ротор, заставляя его медленно вращаться. По амперметрам, включенным в каждую фазу обмотки, следят за изменением силы тока.

При наличии обрывов или плохих паек стрелки амперметров будут колебаться при вращении ротора. При исправной обмотке ротора сила тока во всех фазах будет примерно одинакова.

Убедившись в наличии дефектов в роторе, необходимо установить их место. Если обрывы или плохая пайка обмоток находятся на наружной части, то место дефекта можно определить при тщательном осмотре. Для обнаружения обрыва в пазовой части ротор немного выдвигают из статора, расклинивают и подают на статор пониженное напряжение. Затем при помощи приспособления ротор проверяют. В местах обрывов обойма подшипника перестает вращаться.

Рис. 5. Определение места замыкания обмотки статора на корпус способом падения напряжения

Место обрыва можно обнаружить и по-другому: к каждому пазу ротора поочередно прикладывают тонкую стальную пластинку так, чтобы она перекрыла два соседних зубца. При отсутствии дефекта пластинка будет притягиваться и дребезжать. При повреждении стержня дребезжание ослабевает либо исчезает.

Способ устранения. Плохую пайку обмоток зачищают и тщательно перепаивают. Стержни с обрывом заменяют. Лопнувшие стержни литых обмоток ротора можно высверлить и перезалить.

4. Обнаруженная ненормальность. Обмотка статора сильно нагревается; двигатель начинает медленно вращаться и сильно гудит; сила тока во всех фазах различна и при холостом ходе двигателя превышает номинальную.

Причина. Неправильно включена одна из фаз обмотки статора (фаза «перевернута»). Это может произойти из-за отсутствия маркировки начал и концов фаз при подключении электродвигателя.

Проверка. Проверка сводится к определению начала и конца каждой фазы. Фазы, взятые произвольно, маркируют и соединяют последовательно; к выводам третьей (оставшейся) фазы подключают вольтметр. Если при включении в последовательно соединенные фазы однофазного тока вольтметр в фазе покажет напряжение, близкое к подключенному, то фазы соединены следующим образом: CI—С4—С2—С5 если стрелка не отклоняется, то фазы соединены: C1—С4—С5—С2.

Затем фазы соединяют последовательно, а к выводам фазы подключают вольтметр. В зависимости от показаний вольтметра фазы (аналогично первому случаю) размещаются: СЗ—С6 или С6—СЗ. Проверку производят при пониженном (до 25% номинального) напряжении сети.

Способ устранения. Соединить найденные начала и концы фаз обмотки статора в соответствии со схемой включения.

5. Обнаруженная ненормальность. Фазный двигатель при разомкнутой цепи ротора начинает вращаться; нагрев обмотки ротора неравномерен.

Причина. Замыкание части витков обмотки ротора в пазах, лобовых частях или на контактных кольцах. Короткое замыкание обмотки ротора на корпус не менее чем в двух местах.

Проверка. Замыкание в лобовых частях обмотки или на контактных кольцах можно обнаружить внешним осмотром или способом падения напряжения (см. ранее). Короткое замыкание на корпус определяют по сопротивлению изоляции; место повреждения — по местному нагреву обмотки ротора при включении двигателя с разомкнутым и заторможенным ротором на пониженное (до 25—30% номинального) напряжение сети. В местах короткого замыкания будет наблюдаться повышенный нагрев.

Рис. 6. Определение правильности соединения (фазировки) обмоток статора

Способ устранения. Замыкание в лобовых частях обмоток или на контактных кольцах устраняют зачисткой и изоляцией поврежденных мест. Замыкание внутри пазов устраняют заменой секции и пазовой изоляции.

6. Обнаруженная ненормальность. Перегрев обмотки возбуждения генератора.

Причина. Повышенное напряжение на генераторе или малая частота вращения первичного двигателя. Междувитковое замыкание или замыкание на корпус в двух местах обмотки возбуждения. У синхронных генераторов в этом случае иногда наблюдается повышенная вибрация. При нормальной активной нагрузке низок коэффициент мощности, следовательно, велика сила тока возбуждения.

Проверка. Напряжение на генераторе, частоту вращения первичного двигателя и коэффициент мощности проверяют по приборам. Витковые замыкания и замыкания на корпус в обмотках возбуждения генератора обнаруживают описанными ранее способами.

Способ устранения. Напряжение на генераторе понижают регулятором возбуждения. Повышают частоту вращения первичного двигателя до номинальной, одновременно снижая величину тока в обмотке возбуждения. При низком коэффициенте мощности принимают меры для его повышения или снижают нагрузку генератора.

7. Обнаруженная ненормальность. Перегрев обмоток трансформатора даже при работе без нагрузки, иногда сопровождающийся гудением.

Причина. Замыкание витков обмоток из-за повреждения изоляции.

Проверка. Наличие виткового замыкания можно обнаружить по значительному нагреву короткозамкнутых витков и по уменьшению сопротивления обмоток. Сопротивление измеряют омметром либо амперметром и вольтметром. Сопротивление обмоток трансформатора не должно отличаться от паспортного более чем на +10%.

Способ устранения. Если замыкание произошло в доступном месте, то восстанавливают изоляцию. При замыкании витков внутри катушки трансформатора- ее заменяют или перематывают.