41. Испытания электрических машин

В процессе ремонта и сборки отдельных узлов электрических машин проводят измерения, проверку и испытания их отдельных частей. После ремонта и монтажа всех узлов и деталей каждая электрическая машина проходит приемо-сдаточные испытания.

Приемо-сдаточные испытания предназначены для проверки технических характеристик электрической машины, качества ее ремонта, пригодности для эксплуатации, а также соответствия требованиям правил ремонта. Их проводят на испытательных станциях локомотивных депо, оснащенных специальными стендами, оборудованием и приборами, необходимыми для квалифицированного проведения полного комплекса испытаний. Результаты испытаний фиксируют в специальном журнале с последующим занесением их в паспорт соответствующей электрической машины.

Типовая испытательная станция депо имеет стенды для испытания тяговых двигателей и вспомогательных электрических машин, а также стенд для обкатки тяговых двигателей с колесной парой и для испытания аппаратуры.

Для проведения испытаний электрических машин всех типов тяговых двигателей и вспомогательных машин электровозов постоянного тока филиалом Проектно-конструкторского бюро ЦТ МПС (г. Торжок) разработан проект типовой испытательной станции А-1324. Опытный образец такой станции установлен в депо Ленинакан Закавказской дороги.

Технические характеристики испытательной станции А-1324 следующие:

Принципиальная схема испытаний тяговых двигателей показана на рис. 182.

Рис. 182. Принципиальная электрическая схема испытаний тяговых двигателей: М и Г - испытываемые тяговые двигатели, работающие в режиме двигателя (М) и генератора (Г); ЛГ - линейный генератор; ВДМ вольтодобавочная машина; M1 - электродвигатель привода

Большое распространение в депо имеют испытательные станции, построенные ранее по проекту ПКБ А97 и модернизированные на повышенную мощность. Испытания тяговых двигателей на указанных станциях А1324 и А97 проводят по методу возвратной работы. Сущность этого метода заключается в том, что на стенд устанавливают одновременно два подлежащих испытаниям однотипных тяговых двигателя, один из которых во время испытаний работает в режиме двигателя, другой - в режиме генератора. Генератор приводится во вращение испытываемым двигателем, отдавая при этом вырабатываемую энергию. Электрические и механические потери, возникающие при испытаниях, компенсируются специальными электрическими машинами - вольтадобавочной и линейным генератором.

Каждый из испытуемых тяговых двигателей может работать в режиме двигателя или в режиме генератора, переключение на соответствующий режим работы осуществляется специальными контакторами. Оборудование испытательной станции предусматривает охлаждение испытуемых тяговых двигателей необходимым количеством вентилирующего воздуха. Испытываемые тяговые двигатели соединяют друг с другом втулочно-пальцевой муфтой, которую во время работы закрывают ограждением. Управление режимами испытаний и контроль параметров при проведении испытаний осуществляют с пульта.

Перед установкой на стенд на валах испытываемых двигателей (со стороны, противоположной коллектору) устанавливают полумуфты и закрепляют их гайками. Затем на стенде размещают двигатели так, чтобы зазор между втулками лолумуфт находился в пределах 75-85 мм. Очень важной операцией при подготовке двигателей к испытаниям является центровка их валов. Ее выполняют с помощью регулировочных клиньев, уложенных на опорные поверхности стоек суппортов стенда. Двигатели сближают так, чтобы зазор между полумуфтами составлял 5-18 мм. Затем их закрепляют стопорными болтами и закрывают кожухом. К вентиляционным люкам присоединяют вентиляционные патрубки; выводы тягового двигателя Я, ЯЯ, К, КК присоединяют к соответствующим зажимам колонок выводов. Датчик тахометра на специальной крышке устанавливают на валу испытываемого двигателя.

Дальнейшее совершенствование испытательных станций будет осуществляться применением в их схемах статических преобразователей взамен вращающихся машинных, которые позволяют значительно снизить шум на испытательных станциях, улучшить условия труда испытателей и обслуживающего персонала, повысить культуру испытаний. В электродепо Карасук, Чита и других, эксплуатирующих электровозы переменного тока, такие испытательные станции уже работают. Быстрому их внедрению способствовало то, что в этих испытательных станциях использовано оборудование электровозов переменного тока.

В ближайшем будущем для совершенствования методов испытаний на действующих испытательных станциях будут внедрять объективные методы контроля с использованием цифропечатающих устройств для регистрации и записи результатов испытаний, а также применять новые приборы (повышенной точности. На испытательных станциях депо Георгиу-Деж, Курган, Златоуст уже внедрена разработанная ВНИИЖТом и ПКБ ЦТ специальная измерительная система (проект А-1950), которая состоит из комплекта цифровых приборов класса точности 02 и обеспечивает измерение и регистрацию на цифрапечатающем устройстве напряжения, тока якоря и возбуждения, частоты вращения и класса коммутации тяговых двигателей при их приемо-сдаточных испытаниях. Принципиальная схема включения цифровых приборов и цифропечатающего устройства на испытательной станции доказана на рис. 183.

Главным преимуществом использования на испытательных стендах цифровых прибрров с цифропечатающими устройствами является то, что они позволяют замерять основные параметры электрических машин (ток, напряжение, частоту вращения и др.) в соответствующих испытательных режимах и автоматически записывать эти параметры при каждом режиме испытаний на цифропечатающих устройствах, обеспечивая одновременность и точность измерения всех параметров. При этом достигаются высокая достоверность результатов испытаний, объективность их оценки, облегчается труд испытателей, повышается культура шроведения испытаний.

Управление измерительной системой осуществляется дистанционно с лульта управления.

В указанной измерительной системе применены высокоточные цифровые вольтметры Щ68003, тахометр ТЗСА, цифропечатающее устройство Щ68000К.

На входы цифровых вольтметров поступают сигналы напряжения на измерительных шунтах, пропорционального току якоря, току возбуждения испытываемого двигателя, и тока, проходящего через добавочный резистор, пропорционального напряжению на якоре испытываемого двигателя. Все показания на вольтметрах выдаются цифрами в соответствующих единицах - вольтах и амшерах. На вход тахометра ТЭСА поступают импульсы от датчика оборотов и цифровые показания на тахометре соответствуют частоте вращения двигателя в оборотах в минуту.

С выхода цифровых приборов сигналы поступают на цифропечатающее устройство и записываются на бумажной ленте.

Цифровые вольтметры, тахометр ТЭСА, цифропечатающее устройство, блок коммутации и другие элементы измерительной системы смонтированы в металлическом шкафу, который установлен на испытательной станции. Шкаф имеет рейку с зажимами для подсоединения его к сети и датчикам измеряемых величин. Монтаж измерительной системы, ее эксплуатация должны осуществляться в соответствии с технической инструкцией ПКБ ЦТ "Измерительная система испытательной станции" А-1950.

После сборки электрической машины перед приемо-сдаточными испытаниями выполняют:

внешний осмотр электрической машины, при котором проверяют укомплектованность машины узлами и деталями, состояние коллектора, щеточного аппарата и электрощеток, подводящих проводов, коробок выводов и других деталей, прочность крепления щеточных проводов (шунтиков) к корпусу щеткодержателей, притирку электрощеток;

проверку норм допусков и износов для собранной машины с обязательным контролем биения коллектора, зазоров между полюсами И якорем, осевого разбега якоря, расстояния между корпусами щеткодержателей и коллектором (от нижней кромки щеткодержателя до рабочей поверхности коллектора, от корпуса щеткодержателя до петушков коллектора). Убеждаются в правильности расстановки электрощеток на коллекторе, должном качестве ремонта коллектора и чистоте обработки его рабочей поверхности, в правильности установки электрощеток в щеткодержателях и соответствии норме нажатия нажимных устройств щеткодержателей на электрощетки, измеряют сопротивление изоляции:

опробование вращения якоря проворачиванием его вручную, затем при холостом ходе машины: для реверсивных машин при вращении якоря в обе стороны не менее 5 мин в каждую, для нереверсивных при вращении якоря в рабочем направлении.

Частоту вращения электрических машин при этом испытании устанавливают обычно равной частоте вращения испытуемой машины в часовом режиме, но не более частоты вращения этой машины в продолжительном режиме. При вращении на холостом ходу осуществляют окончательную притирку электрощеток и проверяют работу якорных подшипников. Якорные подшипники электрических машин прослушивают после отключения напряжения. При прослушивании рекомендуется применять слуховые аппараты (фонендоскопы) или специальные приборы.

В депо Георгиу-Деж испытывается опытный образец выполненной РИИЖТом установки, в которой использован виброакустический метод проверки подшипников.

Перед приемо-сдаточными испытаниями проверяют также правильность установки электрощеток на геометрической нейтрали тяговых двигателей. У двигателей шестиполюсного исполнения и у вспомогательных машин, имеющих траверсу, осуществляют проверку, а при необходимости регулировку положения траверсы на нейтрали и закрепление ее в остове и подшипниковом щите.

Для определения нейтрали тягового двигателя используют метод, основанный на наличии трансформаторной связи между обмотками главных полюсов и якоря. Если щетки двигателя установлены точно на нейтрали, то э.д.с. между соседними щетками равна нулю. Смещение щеток с нейтрали приводит к появлению между разнополярными щетками трансформаторной э.д.с., которая возрастает с увеличением этого смешения.

Для измерения трансформаторной э.д.с. к обмотке якоря (к двум соседним щеткодержателям) подключают с помощью проводов площадью сечения 1,5-2,5 мм² вольтметр М-45 (предел измерений ЗВ); в обмотку возбуждения подают питание (напряжение 50 В, ток 100- 150 А), затем при мгновенном отключении питания фиксируют отклонение стрелки вольтметра и направление ее отклонения. Если стрелка остановится на нулевой отметке или отклонение ее от нулевой отметки минимально, то это означает, что электрощетки установлены правильно. Замеры трансформаторной э.д.с. выполняют 5-6 раз при различных положениях якоря. Якорь при этом поворачивают в одном направлении, чтобы исключить влияние на показания вольтметра изменения положения электрощеток в гнездах щеткодержателей, возможных при изменении направления вращения якоря.

При проверке положения нейтрали двигателя используют специальные медно-графитные электрощетки, ширина которых в месте контакта с коллектором составляет половину ширины коллекторной пластины. Допускается вместо указанных специальных электрощеток применение серийных новых электрощеток, не притертых по коллектору.

Если показания прибора свидетельствуют о сдвиге электрощеток с нейтрали, то необходимо произвести регулировку их положения поворотом траверсы в ту или другую сторону. Поворачивая траверсу на необходимый угол, тем же индуктивным методом находят нейтральное положение электрощеток. В этом положении траверсу закрепляют, разжимая ее до отказа разжимным устройством и заворачивая шпильки стопорных устройств (рис. 184). Надежно закрепив траверсу, регулируют фиксирующее устройство (рис. 185). Для этого отворачивают болты 8, крепящие накладку к траверсе (через подкладку 7), сдвигают накладку так, чтобы фиксатор 4 плотно вошел в ее паз (зазор между плоскостями фиксатора и накладки не допускается). В этом положении теми же болтами накладку надежно закрепляют и затягивают шпильку фиксатора. Проверяют правильность положения траверсы при нескольких положениях якоря. Если новое положение траверсы соответствует установке электрощеток на нейтрали, наносят контрольную риску К и еще раз убеждаются в прочности затяжки шпилек стопорных и фиксирующего устройств. Размер щели разжимного устройства должен быть 3-5 мм.

Рис. 184. Стопорение и фиксация траверсы тягового двигателя НБ-407Б: 1 - стопорное устройство; 2 - остов; 3 - фиксирующее устройство

Целесообразно использовать для контроля установки электрощеток на нейтраль специальное переносное устройство А1938, разработанное ВНИИЖТом и ПКБ ЦТ. Принцип работы этого устройства также основан на наличии трансформаторной связи между обмотками главных полюсов и якоря. Питание обмоток главных полюсов при испытаниях осуществляют переменным током от деповской сети 220 В.

Рис. 185. Устройство для фиксации траверсы на нейтрали тягового двигателя НБ-407Б: 1 - шпилька; 2 - остов; 3 - болт крепления обоймы; 4 - фиксатор; 5 - обойма; 6 - накладка с пазом; 7 - подкладка; 8 - болт крепления накладки; 9 - прокладка; 10 - траверса; 11 - подшипниковый щит

Для подсоединения устройства к испытываемому двигателю используют специальные соединительные провода П. Один провод служит для соединения зажимов устройства Я и ЯЯ с электрощетками противоположной полярности; второй (провод - для соединения зажимов К и КК с выводами обмоток возбуждения тягового двигателя.

Поворотами траверсы по показаниям прибора находят нейтральное положение электрощеток. Для контроля наведенной э.д.с. в обмотке якоря используют микроамперметр М-1690А.

Схема устройства А-1938 показана на рис. 186.

Рис. 186. Схема устройства А-1938 для контроля установки электрощеток на нейтраль и его подсоединения к тяговому двигателю: Т₁ - трансформатор (ОСМ-16УЗ, 220/12-5); Т₂ - трансформатор (ТПП 214-127/220-50); ОВ - обмотка возбуждения испытываемого двигателя М; К, КК, Я, ЯЯ - начало, конец обмоток возбуждения, якоря: R1-R5 - резисторы: V1-V3 - диоды; С - конденсатор; мкА - микроамперметр: П - провода соединительные

После устранения дефектов, обнаруженных при проведении перечисленных работ, каждую электрическую машину подвергают приемосдаточным испытаниям. Объем и последовательность приемо-сдаточных испытаний устанавливаются Правилами ремонта электрических машин в соответствии с требованиями ГОСТ 2582-81. Испытания проводят в следующем порядке.

1. Измеряют сопротивление обмоток постоянному току в практически холодном состоянии. Сопротивление обмоток, измеренное при 20 °С, не должно отклоняться от номинального значения более чем на ±10% для (машин всех типов после деповского ремонта, более чем на ±8% для тяговых двигателей и на ±10% для вспомогательных машин после среднего ремонта.

При измерении сопротивления обмоток их температура не должна отличаться от температуры окружающей среды более чем на ±3°. Для этого машина перед измерением должна находиться в нерабочем состоянии столько времени, сколько требуется для того, чтобы все ее части практически имели температуру окружающей среды.

Активное сопротивление обмоток якоря, главных и добавочных полюсов измеряют с помощью мостов постоянного тока или переносного компенсационного потенциометра. При замерах сопротивления обмотки якоря электрощетки у всех щеткодержателей поднимают, и измерительные щупы моста прикладывают на предварительно намеченные пластины коллектора, находящиеся друг от друга на расстоянии полюсного деления и расположенные под серединами электрощеток различной полярности.

При замерах активного сопротивления обмоток главных и добавочных полюсов измерительные щупы присоединяют к началу и концу соответствующих обмоток. При наличии в тяговом двигателе компенсационной обмотки ее активное сопротивление измеряют вместе с сопротивлением обмоток добавочных полюсов. Если температура обмотки во время замеров отличается от + 20°С, то сопротивление пересчитывают.

Сопротивление, приведенное к температуре 20°С, Ом.

2. Проводят испытание на нагревание (после деповского, среднего ремонта электрической машины, а также непланового ремонта, если при нем в тяговом двигателе заменялись (полюсные катушки или якорь). Тяговые двигатели испытывают в течение 1 ч при напряжении и токе, соответствующих часовому режиму; вспомогательные машины мощностью до 150 кВт в соответствии с ГОСТ 2582-81 разрешается испытывать в течение 30 мин при номинальном напряжении и токе, обеспечивающем получение превышения температуры наиболее нагретой обмотки, равного превышению температуры при номинальном режиме.

Контролируют превышение температуры Обмоток возбуждения, якоря, добавочных полюсов и компенсационной обмотки над температурой окружающей среды, а также температуру коллектора и подшипников.

Превышение температуры обмоток определяют методом сопротивления, температуру коллектора и подшипников - термометром.

При испытании на нагревание можно применять метод возвратной работы или непосредственную нагрузку машины. Для машин мощностью до 50 кВт обычно применяют метод непосредственной нагрузки, для машин более высокой мощности-метод возвратной работы.

Тяговые двигатели испытывают по методу возвратной работы, одна из машин находится в режиме двигателя, вторая - в режиме генератора. Напряжение и ток устанавливают на том тяговом двигателе, который при испытаниях работает в режиме двигателя. Потери компенсируются вольтодобавочной машиной и линейным генератором. Вращение вольтодобавочной машины и линейного генератора осуществляется от одного асинхронного двигателя. Все три машины - вольтодобавочная машина, линейный генератор и асинхронный двигатель - объединены в один агрегат.

Ток и напряжение испытуемых двигателей изменяют, регулируя напряжение вольтодобавочной машины и линейного генератора. Регулировку осуществляют ползунковыми реостатами, включенными в цепи обмоток возбуждения возбудителей этих машин.

Перед проведением испытаний два тяговых двигателя устанавливают на специальный стенд. Двигатели с опорно-осевой подвеской устанавливают на стенде так, чтобы моторно-осевые горловины легли на ложные валы стенда, а опорные выступы опирались на опоры стенда.

Тяговые двигатели AL-4846eT и AL-4846dT с рамной подвеской укрепляют на стенде с одной стороны приливами остова к двум стойкам стенда специальными болтами, с другой - к промежуточному валу стенда через поводки шарнирной муфты. Для соединения испытуемых двигателей с промежуточным валом стенда используют детали и крепеж муфты, снятые три демонтаже двигателей с электровоза. Выводные провода испытуемых двигателей присоединяют к монтажной колонке стенда в соответствии с маркировкой.

Перед проведением испытания на нагревание электрические машины должны быть собраны со всеми деталями и узлами, предназначенными для соответствующего способа их охлаждения. На электрической машине должны быть установлены все кожухи, сетки, козырьки и другие детали, которые являются принадлежностью электрической машины и могут оказать влияние на ее охлаждение.

Электрические машины с независимой вентиляцией при испытаниях должны охлаждаться продуванием через них установленного для каждого типа машины количества воздуха (ДПЭ-400 - 70 м³/мин, НБ-406 - 95, ТЛ-2К1 - 95, НБ-407Б - 110, AL-4846dT, AL-4846eT - 120, НБ-431А - 14 м³/мин).

Расход воздуха регулируют специальными заслонками, устанавливаемыми в воздухопроводе, а количество продуваемого воздуха определяют по статическому давлению воздуха в коллекторной камере машины, измеряемому через штуцер или полый болт, установленный в подшипниковом щите (предложение К. А. Тарханова). Схема измерения статического давления приведена на рис. 187.

Рис. 187. Схема измерения статического давления воздуха через штуцер (а) или через полый болт в подшипниковом щите (б): 1 - крышка коллекторного люка; 2 - штуцер; 3 - соединительный шланг; 4 - микроманометр (U-образная трубка с водой); 5 - подшипниковый щит; 6 - полый болт (место установки); 7 - уплотнительная шайба (поролон)

Штуцер следует устанавливать на резьбе в средней части крышки верхнего коллекторного люка. Диаметр отверстия штуцера составляет 1-1,5 мм. Замеры осуществляют жидкостными микроманометрами. При отсутствии микроманометра можно использовать U-образную стеклянную трубку, заполненную водой. Присоединяют манометр (или трубку) к штуцеру или болту через резиновый шланг с внутренним диаметром отверстия 4-6 мм. Во время замеров особое внимание обращают на плотность прилегания крышки коллекторного люка, герметичность соединения шланга со штуцером (или болтом) и микроманометром (трубкой).

Статический напор должен быть: для тяговых двигателей ДПЭ-400 (НБ-411) - 50 мм вод. ст., НБ-406 - 65, ТЛ-2К1 - 90, НБ-407Б - 125, AL-4846eT и AL-4846dT - 100 мм вод. ст.

При испытании тяговых двигателей на нагревание напряжение на коллекторе должно быть 1500 В, а ток для тяговых двигателей ДПЭ- 400 и НБ-411 - 290 А, НБ-406Б - 380, ТЛ-2К1 - 480, НБ-407Б - 535, AL-4846eT - 495, AL-4846dT - 545 А.

Для измерения температуры окружающей среды на уровне вала якоря размещают два-три термометра. Ставить термометры необходимо так, чтобы нагретый воздух, выдуваемый из машин, не попадал на них. Среднее значение показаний этих термометров принимается за температуру окружающей среды.

В процессе испытаний нагрузка, частота вращения и количество продуваемого через двигатель воздуха должны быть постоянными; их замеряют через 10-15 мин, и записывают результаты в журнал. По окончании часового режима выполняют последние замеры. Затем снижают до нуля напряжение линейного генератора, прекращают подачу охлаждающего воздуха и останавливают двигатели, усиливая возбуждение вольтодобавочной машины. Началом отключения электрической машины считают момент, когда цепь тока якоря и возбуждения разрывается. Сразу после остановки машины измеряют активное сопротивление ее обмоток.

Сопротивление обмотки якоря после часового режима измеряют на тех же коллекторных пластинах, на которых осуществляли первый замер сопротивления обмотки в холодном состоянии. При замерах электрощетки должны быть изолированы от коллектора. Сопротивление каждой обмотки машины измеряют 4-5 раз через определенные промежутки времени. Одновременно по секундомеру отмечают время, прошедшее от момента остановки машины до момента проведения очередного замера.

По полученным результатам строят кривую остывания обмотки, экстраполируя которую, определяют температуру обмотки (или превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды) в момент остановки машины. Температуру обмоток определяют методом сопротивления, который основан на том, что активное сопротивление проводников изменяется с изменением его температуры по формуле

Произведя несложные преобразования, получаем температуру нагрева обмотки, °С,

Если температуры окружающей среды и охлаждающего воздуха равны и во время испытаний не изменяются, то превышение температуры обмотки τ=t_н-t_х.

Если температура охлаждающего воздуха не равна температуре окружающей среды или в процессе испытания температура окружающего воздуха изменилась, то превышение температуры обмотки

Между замерами сопротивления обмоток тяговых двигателей измеряют температуру коллектора и подшипниковых узлов. Для этого используют ртутный или спиртовой технический термометр, резервуар которого оборачивают алюминиевой фольгой. Термометры фольгой прикладывают к коллектору или подшипниковому щиту. При измерении сопротивления обмотки (якоря термометр с фольгой не должен находиться на коллекторе, так как фольга закоротит коллекторные пластины и результаты измерения будут искажены.

Испытание на нагревание вспомогательных машин осуществляют методом непосредственной нагрузки. Температуры обмоток, коллектора и подшипников вспомогательных машин измеряют так же, как соответствующие температуры тяговых двигателей.

Если температура охлаждающего воздуха во время испытаний находится в пределах от +10 до +40°С, то поправка в измеренные превышения температуры не вносится. Если температура охлаждающего воздуха находится вне этих пределов, то в результаты замеров вносится поправка.

Предельно допустимые превышения температуры обмоток якоря, обмоток возбуждения и коллектора электрических машин с учетом класса нагревостойкости примененных в них изоляционных материалов по отношению к температуре охлаждающего воздуха после испытаний и в эксплуатации указаны в табл. 8.

Таблица 8

Температура нагрева обмоток определяется как сумма превышения температуры соответствующей обмотки и температуры окружающей среды. Температура нагрева подшипников качения после испытаний не должна превышать нормы, установленной государственным стандартом и Правилами ремонта.

3. Проверяют частоту вращения в часовом режиме при номинальных значениях напряжения, токов нагрузки и возбуждения тяговых электрических машин. Допустимое отклонение частоты вращения в точке характеристики, соответствующей номинальному часовому режиму, не должно превышать ±3% для тяговых двигателей и ±6% для вспомогательных машин от частоты вращения, установленной по типовой характеристике.

Частоту вращений тяговых двигателей проверяют при вращении их якорей в обе стороны.

Разность между частотами вращения в одну и другую сторону при токе, соответствующем часовому режиму, и номинальном возбуждении, выраженная в процентах от среднего арифметического значения обеих частот вращения, должна быть не более 4% для тяговых двигателей без траверс (ДПЭ-400, НБ-411, НБ-406) и не более 3% для тяговых двигателей, в конструкции которых имеется траверса (ТЛ-2К1, НБ-407Б, AL-4846eT, AL-4846dT).

Для проверки частоты вращения применяют дистанционные тахометры класса точности не ниже 0,5. Однако за последние годы все большее применение начинают находить более точные приборы - электронно-цифровые частотомеры.

Весьма целесообразным и перспективным является измерение частоты вращения тяговых двигателей электронным тахометром ТЭСА, выпускаемым тбилисским заводом "Тбилприбор", и фотоэлектрическим датчиком частоты вращения, разработанным ПКБ ЦТ совместно с ВНИИЖТом. Датчик устанавливают соосно с валом испытуемой электрической машины и соединяют с ним гибким шлангом. Импульсы от датчика поступают на вход тахометра ТЭСА. Технические характеристики датчика следующие:

4. Проверяют напряжение генераторов мощностью до 100 кВт при номинальной мощности. Отклонение напряжения генератора от номинального значения при номинальной частоте вращения и номинальном токе возбуждения не должно превышать ±10%.

5. Испытывают электрические машины на повышенную частоту вращения. Эти испытания проводят для проверки механической прочности узлов электрических машин. Испытательную частоту вращения устанавливают в зависимости от максимального ее значения, гарантированного заводом-изготовителем для каждого типа электрической машины. Испытательная частота вращения должна быть больше максимальной частоты вращения, гарантированной заводом-изготовителем, для тяговых двигателей на 25-30%, для вспомогательных машин не менее чем на 20%.

Испытательная частота вращения составляет:

для тяговых двигателей ДПЭ-400 - 190 об/мин, НБ-411 - 2060, НБ-406Б - 2150, ТЛ-2К1 - 2260, НБ-407Б - 2270, AL-4846dT - 1660, AL-4846eT - 1600 об/мин;

для вспомогательных машин НБ-429, НБ-436А - 1800 об/мин; НБ-436М, НБ-436В - 2400; ТЛ- 110М - 1785; НБ-101 - 2000, НБ-111, НБ-107 - 2450; НБ-431 - 1000; НБ-430 - 1400; А-3432/4, А-2934/4 - 2600; А-2629/2 - 3800; А-2839/4 - 2400; ЭТВ-20 - 3800; ДМК1 - 1900 об/мин.

Испытание выполняют на нагретой машине в течение 2 мин на холостом ходу. Частоту вращения увеличивают повышением напряжения. После испытания на повышенную частоту вращения в электрической машине не должно быть каких-либо изменений, влияющих на ее работоспособность, а также повреждений и остаточных деформаций.

6. Проверяют электрическую прочность витковой изоляции. Изоляция обмоток между смежными витками должна выдерживать в течение 5 мин испытание повышенным напряжением на 50% сверх номинального.

После деповского ремонта электрических машин это испытание разрешается не проводить. С целью отбраковки дефектных якорей и полюсных обмоток проводится проверка электрической прочности их витковой изоляции импульсным напряжением на специальных установках в процессе ремонта якорей и остовов.

7. Проверяют биение коллектора. На нагретой машине оно не должно превышать 0,08 мм для тяговых двигателей ТЛ-2К1, НБ-407Б, AL-4846eT и AL-4846dT. Разница значений биения коллектора в холодном и горячем состояниях рекомендуется не более 0,03 мм.

Превышение указанных значений биения коллектора или разницы значений биения в холодном и горячем состояниях может быть вызвано неудовлетворительной обработкой коллектора, недостаточной затяжкой коллекторных болтов, неудовлетворительной балансировкой якоря и другими причинами.

Если биение коллектора превышает норму, то целесообразно произвести его шлифовку в собственных подшипниках. В тех случаях, когда таким способом исправить коллектор не удается, тяговый двигатель разбирают, узлы его проверяют, выявляют и устраняют дефекты, вызвавшие повышенное биение коллектора.

8. Проверяют коммутацию электрических машин. Коммутация оценивается в соответствии с ГОСТ 2582-81 визуально по степени искрения под сбегающим краем электрощетки.

ГОСТ 183-74 устанавливает пять градаций степени искрения: 1, 1¹/₄, 1¹/₂, 2, 3, для каждой из которых характерны следующие признаки:

Степени искрения 1 и 1¹/₄ не вызывают почернения коллектора и не дают следов натара на электрощетках. При степени искрения 1¹/₂ на коллекторе появляются следы почернения, а на электрощетках - следы нагара; почернение на коллекторе при такам искрении легко устраняется после протирания его поверхности увлажненными в бензине салфетками. При степени искрения 2 возникает почернение коллектора, не устраняемое при протирании его бензином, и нагар на электрощетках. Такая степень искрения допустима только при кратковременных толчках нагрузки и перегрузках.

Степень искрения 3 характеризуется значительным почернением коллектора, которое нельзя устранить протиранием его поверхности бензином, а также подгаром и частичным разрушением электрощеток. Такое искрение недопустимо.

Поскольку все тяговые двигатели электровозов являются реверсивными электрическими машинами, проверку коммутации у них проводят при вращении в обе стороны по 30 с в каждую.

Три изменении направления вращения машина должна проработать 10-15 мин для обеспечения хорошего контакта между щетками и коллектором. На нереверсивных машинах коммутацию проверяют при одном рабочем направлении вращения в течение 1 мин.

Режимы работы тяговых двигателей в условиях эксплуатации изменяются в широких пределах по току, напряжению, частоте вращения, что весьма осложняет работу скользящего контакта щетка-коллектор.

Поэтому проверка коммутации тяговых двигателей предусматривается в весьма тяжелых режимах. Так, для тяговых двигателей наиболее тяжелыми режимами работы по коммутации являются режим максимальной нагрузки при трогании состава, езде на подъеме и режим высокой скорости движения при наибольшем ослаблении возбуждения двигателя. ГОСТ 2582-81 и Правилами ремонта предусмотрены для тяговых двигателей три испытательных режима:

1) напряжение на коллекторе номинальное, ток якоря двойной часовой, ток возбуждения - соответствующий номинальной мощности;

2) напряжение на коллекторе наибольшее (2000 В, оно соответствует максимальному напряжению на токоприемнике электровоза 4000 В); частота вращения наибольшая (гарантированная заводом-изготовителем для испытуемого двигателя), степень возбуждения наименьшая (соответствует последней ступени ослабления возбуждения двигателя);

3) напряжение на коллекторе наибольшее (2000В), ток якоря наибольший (среднепуоковой ток выхода на ходовую характеристику), степень возбуждения наименьшая (соответствует последней ступени ослабления возбуждения двигателя).

Испытание коммутации вспомогательных электрических машин производят при следующих режимах:

1) напряжение на коллекторе наибольшее (соответствует наибольшему напряжению на токоприемнике), ток якоря наибольший (равен полуторакратному часовому номинальному);

2) напряжение на коллекторе наибольшее (соответствует наибольшему напряжению на токоприемнике), ток якоря соответствует режиму пуска.

Испытание проводят пуском вспомогательной машины 5 раз способом, соответствующим работе на электровозе.

Коммутацию оценивают удовлетворительной, и тяговый двигатель или вспомогательную машину можно устанавливать на электровоз, если при указанных режимах испытаний степень искрения не превышает 1¹/₂ балла, коллектор электрической машины не имеет механических повреждений или остаточных деформаций и пригоден к дальнейшей работе без очистки и исправлений.

В тех случаях, когда при испытаниях коммутация электрических машин неудовлетворительна, необходимо выявить причины, вызвавшие повышенное искрение, и устранить их.

Неудовлетворительная коммутация машин при испытаниях может быть вызвана неисправностями щеткодержателей (не отрегулировано нажатие, неправильно установлены электрощетки в щеткодержателе - имеют место большие зазоры между окном и электрощеткой, перекосы электрощеток и др.), плохой притиркой электрощеток, установкой электрощеток разных марок или изготовленных разными заводами, неудовлетворительным контактом в креплении перемычек щеткодержателей, дефектами коллектора (выступление межламельной изоляции, загрязнение, увеличенное биение, недостаточная чистота обработки рабочей поверхности). Такие причины устраняют без разборки электрической машины.

Расстройство коммутации может быть вызвано также неудовлетворительной оборкой магнитной системы двигателя, неправильной расстановкой добавочных полюсов относительно нейтрали двигателя, неудовлетворительной балансировкой якоря, неравномерным распределением коллекторных пластин по полюсным делениям и др.

В этих случаях электрическую машину разбирают и тщательно проверяют все ее узлы и детали.

Улучшить коммутацию электрических машин, имеющих траверсу, иногда удается регулировкой ее положения путем сдвига в ту или другую сторону. После выявления и устранения причин, вызвавших нарушение коммутации, проводят повторные испытания. Если при повторных испытаниях получены положительные результаты, электрическую машину считают пригодной для проведения дальнейших испытаний.

Наряду с визуальным методом оценки коммутации начинают находить широкое применение методы оценки коммутации специальными приборами. Преимуществом таких методов является то, что при применении приборов появляется возможность учитывать интенсивность искрения под всеми электрощетками тягового двигателя, а не только под теми, которые доступны для наблюдения. Кроме того, применение приборов, особенно с регистрирующими устройствами, позволяет получить наиболее объективную оценку результатов испытаний, не зависящую от квалификации испытателя.

На испытательных станциях электровозных депо используют приборы различных конструкций. Уральским отделением ВНИИЖТа разработан прибор ПКК-2М, который позволяет оценить коммутацию с помощью измерения импульсов напряжения на коллекторных пластинах, выходящих из коммутации, с помощью дополнительной щетки, устанавливаемой в щеткодержатель.

В депо Южно-Уральской и Юго-Восточной дорог попользуется устройство для оценки коммутации А-1939, разработанное ВНИИЖТом и ПКБ ЦТ. Оценка коммутации этим устройством основана на принципе измерения значения переменной составляющей напряжения на выводах тягового двигателя Я и ЯЯ, которое практически пропорционально степени искрения под электрощетками. Это устройство обеспечивает контроль коммутации в трех испытательных режимах и может быть использовано при испытаниях тяговых двигателей всех типов.

Устройство А-1939 состоит из низковольтной части - индикатора степени искрения (ИСИ) и высоковольтной части, в которую входит предохранитель, разделительный конденсатор, повышающий трансформатор и контакторы (рама с аппаратами).

Индикатор степени искрения устанавливают на пульте управления испытательной станции, раму с аппаратами - в высоковольтной камере станции. На передней панели ИСИ смонтированы измерительный прибор, по которому определяют степень искрения испытуемого двигателя, резисторы, переключатель, обеспечивающий переключение устройства на соответствующий испытательный режим и его отключение, и тумблер, предназначенный для включения первого или второго двигателя.

Шкала измерительного прибора, в качестве которого используется микроамперметр М 1690А, визуально градуируется на каждый тип тягового двигателя и на каждый испытательный режим. Для этого, установив определенный испытательный режим, смещением траверсы с нейтрали доводят степень искрения до 1¹/₂ балла и отмечают отклонение стрелка прибора, а затем с помощью переменного резистора градуируют шкалу на 50 делений. Аналогично прибор градуируют на остальные испытательные режимы. Для переключения устройства на испытательные режимы используют четырехполюсный переключатель.

Устройство автоматически подключается к электрической машине, работающей в режиме двигателя.

Конструкция и схема устройства для объективной оценки коммутации предусматривают включение его в схему типовой испытательной станции А-1324 или А-97. Оно также может быть подключено к измерительной системе А-1950 с регистрацией показаний на ленте цифропечатающего устройства.

Монтаж устройства, его эксплуатация и градуировка измерительного прибора должны производиться в соответствии с инструкцией "Устройство для оценки коммутации тяговых двигателей электровозов" А1939 (рис. 188).

Рис. 188. Устройство А-1939 для проверки коммутации тяговых двигателей: а - схема индикатора степени искрения; б - схема подключения индикатора степени искрения к испытываемым двигателям

9. Проверяют сопротивление изоляции обмоток электрических машин относительно корпуса. У тяговых двигателей и вспомогательных машин электровозов, рассчитанных на номинальное напряжение относительно заземленных частей 3000 В, сопротивление изоляции после деповского ремонта должно быть не менее 3 МОм (тяговые двигатели ДПЭ-400, НБ-411, НБ-406, ТЛ-2К1, электродвигатели компрессоров, вентиляторов и преобразователей НБ-404, НБ-431, НБ-430, ТЛ-110, НБ-111, НБ-429, НБ-436); электрических машин, рассчитанных на напряжение до 400 В, - не менее 0,5 МОм (мотор-вентиляторы НБ-107, генераторы всех типов, электродвигатели П-11 и др.).

Измерение сопротивления изоляции высоковольтных электрических машин осуществляют мегаомметром на 2,5 кВ, низковольтных - мегаомметром на 500 В.

10. Проверяют электрическую прочность изоляции между токоведущими частями и корпусом и между обмотками. Проверку проводят на нагретой неподвижной машине повышенным напряжением переменного тока промышленной частоты. При испытании изоляции относительно корпуса испытанию подвергают поочередно каждую цепь, имеющую отдельные выводы начала и конца. При этом один вывод источника испытательного напряжения подключают к любому из выводов испытуемой Обмотки, а другой надежно заземляют, соединив с корпусом машины.

С заземленным выводом на время испытаний данной обмотки электрически соединяют выводы всех остальных обмоток, не участвующих в испытании. В качестве источника напряжения применяют специальные однофазные пробивные трансформаторы. Первичную сторону трансформатора включают в сеть напряжением 220 В. Регулируют испытательное напряжение плавно или ступенями, не превышающими 5% его окончательного значения, путем изменения напряжения на стороне низкого напряжения трансформатора.

Испытание начинают с напряжения, не превышающего ¹/₃ испытательного, время подъема напряжения от половинного значения до полного должно быть не менее 10 с. Полное нспытательное напряжение выдерживают в течение 1 мин, после чего плавно снижают до ¹/₃ испытательного и отключают питание трансформатора.

Испытательное напряжение устанавливают в зависимости от номинального напряжения электрической машины (относительно корпуса) и вида произведенного ремонта. После деповского ремонта все тяговые двигатели, а также электродвигатели главных компрессоров, вентиляторов, преобразователей (ДПЭ-400, НБ-411, НБ-406, ТЛ-2К1, НБ-407, НБ-431, НБ-404, НБ-430, ТЛ-110 и др.), рассчитанные на номинальное напряжение относительно корпуса 3000 В, подвергают испытанию напряжением 6500 В. электродвигатели вентиляторов НБ-107 и другие, рассчитанные на номинальное напряжение 220 В, испытывают напряжением 1100 В. генераторы тока управления и преобразователей и другие электрические машины, рассчитанные на напряжение 100 В и менее, - напряжением 1000 В.

Испытательное напряжение контролируют на стороне трансформированного напряжения электростатическим вольтметром или другим разрешенным стандартом способом. Результаты испытаний относительно корпуса и между обмотками считают удовлетворительными, если во время испытаний не произошло пробоя изоляции или перекрытия ее скользящими разрядами. Если стрелка прибора устанавливается на нуле, это указывает на пробой изоляции обмотки.

11. Проверяют уровень вибрации. Контроль проводят в режиме холостого хода при установившихся номинальной и максимальной частотах вращения ручным вибрографом ВР-1. Вибрация не должна превышать 0,08 мм.

Результаты проведенных испытаний оформляют протоколом.

Двигатель после испытания полностью укомплектовывают всеми деталями внешнего крепления, осматривают, продувают внутри и снаружи, вновь проверяют на холостом ходу и передают для сборки с колесной парой.