Los fallos más comunes en las máquinas de corriente continua

Cepillado de chispas de máquinas DC.

La formación de arcos en las escobillas puede ser causada por una variedad de razones que requieren que el personal de servicio vigile de cerca el sistema de contacto deslizante y el aparato de escobillas. Las principales de estas causas son mecánicas (arco mecánico) y electromagnéticas (arco electromagnético).

Las causas mecánicas de las chispas son independientes de la carga. La formación de arcos en las escobillas se puede reducir aumentando o disminuyendo la presión de las escobillas y, si es posible, disminuyendo la velocidad periférica.

Con una chispa mecánica, chispas verdes se esparcen por todo el ancho del cepillo, quemando coleccionista no naturalmente, desordenado. Las chispas mecánicas de las escobillas son causadas por: golpes locales o generales, rayaduras en la superficie deslizante del colector, rayones, mica que sobresale, mala ranura del colector (corte de la mica entre las placas del colector), ajuste apretado o flojo de las escobillas en los portaescobillas, la flexibilidad de las mordazas provocando vibraciones en las escobillas, vibraciones en la máquina, etc.

Las causas electromagnéticas de las chispas de las escobillas son más difíciles de identificar.Las chispas provocadas por fenómenos electromagnéticos varían en proporción a la carga y dependen poco de la velocidad.

La chispa electromagnética suele ser azul-blanca. Las chispas son esféricas o en forma de gotas. La quema de las placas colectoras es natural, por lo que es posible determinar la causa de la chispa.

Si se produce un cortocircuito en el devanado y los ecualizadores, se rompe la soldadura o se produce una ruptura directa, la chispa será desigual debajo de las escobillas y las placas quemadas se ubicarán a lo largo del colector a una distancia de un polo.

Si las escobillas debajo de las abrazaderas de un polo producen más chispa que debajo de las abrazaderas de los otros polos, esto significa que hubo una rotación o un cortocircuito en los devanados de los polos principales o adicionales individuales; los cepillos no están colocados correctamente o su anchura es mayor.

Además, se pueden observar violaciones adicionales en las máquinas de CC:

• el desplazamiento de la cruceta de la escobilla del punto muerto provoca chispas y calentamiento de las escobillas y del colector;

• la deformación de la superficie de deslizamiento del colector provoca vibraciones y chispas de las escobillas;

• la asimetría del campo magnético provoca una disminución en el umbral EMF reactivo, perjudica la capacidad de conmutación de la máquina, lo que a su vez provoca chispas en las escobillas. El campo magnético de la máquina es simétrico si se observa estrictamente el paso circular correcto entre las orejetas de los polos principal y auxiliar y se mantienen las holguras calculadas debajo de los polos.

Para máquinas grandes, el ajuste de los circuitos electromagnéticos se realiza mediante el método de zona libre de chispas.

Aumento del calentamiento de la máquina de CC.

En una máquina de corriente continua existen varias fuentes de calor que calientan todos sus elementos.

El concepto de aumento del calentamiento del aislamiento incluye el paso por el límite permisible de las clases de resistencia al calor del aislamiento aceptadas en la industria electrotécnica.

En la práctica de las plantas de ingeniería eléctrica en nuestro país, se ha introducido una regla para crear un cierto margen para la resistencia térmica del aislamiento tomando temperaturas de trabajo con una clase inferior al aislamiento utilizado, la mayoría de las máquinas ahora se fabrican con clase térmica F. aislamiento; esto significa que los aumentos de temperatura permisibles para los devanados deben ser los mismos que para la clase B, es decir aproximadamente 80 ° C. Esta regla se introdujo debido a la destrucción accidental del aislamiento de los devanados de las máquinas de rodillos debido a las altas temperaturas.

El sobrecalentamiento de las máquinas de CC puede deberse a varias razones.

Cuando las máquinas están sobrecargadas, se produce un sobrecalentamiento general debido al calor generado por el devanado del inducido, los polos adicionales, el devanado de compensación y el devanado de campo. La carga en máquinas grandes es monitoreada por un amperímetro y el calentamiento de los devanados es controlado por dispositivos conectados a sensores montados en varios elementos aislados de la máquina: devanado de armadura, polos adicionales, devanado de compensación, devanado de excitación. Para motores de gran cilindrada particularmente críticos que operan en condiciones severas, se muestran señales en la sala de control del operador y en la sala de máquinas, advirtiendo que la temperatura de la máquina ha alcanzado el valor límite.

El sobrecalentamiento puede ser causado por la alta temperatura de la habitación donde están instaladas las máquinas.Esto puede deberse a una ventilación inadecuada en la sala de máquinas. Todos los conductos de aire deben estar reparables, limpios y transportables. Los filtros deben limpiarse sistemáticamente pasando los tamices por aceite mineral.

Los enfriadores de aire a veces se obstruyen con microorganismos que impiden el flujo de agua. Periódicamente, los enfriadores de aire se lavan a contracorriente.

La suciedad (polvo) que entra en la máquina contribuye al calentamiento. Por lo tanto, los estudios realizados en motores eléctricos mostraron que el polvo de carbón con una capa de 0,9 mm que cae sobre los devanados contribuye a un aumento de temperatura de 10 ° C.

La obstrucción de los devanados, los conductos de ventilación de acero activo, la carcasa exterior de la máquina es inaceptable, ya que crea aislamiento térmico y estimula un aumento de la temperatura.

Sobrecalentamiento del devanado del inducido de la máquina de CC.

La mayor cantidad de calor se puede liberar en la armadura. Las razones pueden ser diferentes.

Sobrecargar toda la máquina, incluida la armadura, se calentará. Si la máquina trabaja a bajas velocidades, pero está hecha como autoventilada, las condiciones de ventilación se deterioran, la armadura se sobrecalienta.

El colector, como parte integral del accesorio, ayudará a calentar la máquina. La temperatura del colector puede aumentar significativamente en las siguientes circunstancias:

• funcionamiento constante de la máquina a máxima potencia;

• cepillos seleccionados incorrectamente (duro, alto coeficiente de fricción);

• en la sala de máquinas, donde están instaladas las máquinas eléctricas, la humedad del aire es baja. En este caso, el coeficiente de fricción de las escobillas aumenta, las escobillas se aceleran y calientan el colector.

El requisito de mantener una humedad del aire adecuada en las salas de máquinas viene dictado por la necesidad de garantizar la presencia de una película húmeda entre el cepillo y la superficie de deslizamiento del colector como elemento lubricante.

Un entrehierro desigual puede ser una de las causas del sobrecalentamiento del devanado del inducido. Con un entrehierro desigual en la parte del devanado del inducido, se induce una fem, como resultado de lo cual surgen corrientes de compensación en el devanado. Con una irregularidad significativa de los espacios, provocan el calentamiento de la bobina y la chispa del aparato del cepillo.

La distorsión del campo magnético de una máquina de CC ocurre, como se señaló, debido a la irregularidad de los espacios de aire debajo de los polos, y también cuando los devanados de los polos principal y auxiliar se encienden incorrectamente, una rotación del circuito en las bobinas de los polos principales, lo que provoca corrientes de compensación, que provocan el calentamiento de la bobina y la chispa de las escobillas en un polo es más fuerte que en el otro.

En el caso de un circuito de espín en el devanado del inducido, la máquina no puede funcionar durante mucho tiempo, porque debido al sobrecalentamiento, la sección cortocircuitada y el acero activo pueden quemarse en el centro del desarrollo del circuito de espín.

La contaminación del devanado del inducido lo aísla, dificulta la disipación de calor del devanado y, como resultado, contribuye al sobrecalentamiento.

Desmagnetización del generador e inversión de la magnetización. Un generador de CC con excitación paralela se puede desmagnetizar antes de su primer arranque después de la instalación. Un generador en funcionamiento se desmagnetiza si las escobillas se desplazan desde el punto neutro en la dirección de rotación del inducido.Esto reduce el flujo magnético generado por la bobina de campo paralelo.

La desmagnetización, y luego la inversión de la magnetización del generador excitado en paralelo, es posible al arrancar la máquina, cuando el flujo magnético del inducido invierte la magnetización de los polos principales y cambia su polaridad. bobina de excitación Esto sucede cuando el generador está conectado a la red eléctrica en el arranque.

El magnetismo residual y la polaridad del generador se restauran al magnetizar la bobina de excitación desde una fuente externa de voltaje reducido.

Al arrancar el motor, su velocidad aumenta excesivamente. Las principales fallas en las máquinas de CC que hacen que la velocidad aumente excesivamente incluyen las siguientes:

• excitación mixta: los devanados de excitación en paralelo y en serie están conectados en dirección opuesta. En este caso, al arrancar el motor eléctrico, el flujo magnético resultante es pequeño. En este caso, la velocidad aumentará considerablemente, el motor puede cambiar a «diferente». Se debe coordinar la inclusión de devanados en paralelo y en serie;

• Excitación mixta: las escobillas cambian de neutral a rotación. Esto actúa sobre la desmagnetización del motor, el flujo magnético se debilita, la velocidad aumenta. Los cepillos deben configurarse en neutral;

• Excitación en serie: se permite el arranque del motor sin carga. El motor se quedará sin velocidad;

• en devanado paralelo, circuito de giro: la velocidad del motor aumenta. Cuantas más vueltas del devanado de campo estén cerca unas de otras, menor será el flujo magnético en el sistema de excitación del motor.Las bobinas cerradas deben rebobinarse y reemplazarse.

También son posibles otros fallos de funcionamiento, por ejemplo.

Las escobillas están desplazadas desde el punto muerto en la dirección de rotación del motor. La máquina está magnetizada, es decir, el campo magnético aumenta, la velocidad del motor disminuye. La cruceta debe establecerse en neutral.

Abra o cortocircuite el devanado del inducido. La velocidad del motor se reduce drásticamente o la armadura no gira en absoluto. Los pinceles brillan intensamente. Debe recordarse que si hay una ruptura en el devanado, las placas colectoras se quemarán después de dos divisiones de polos. Esto se debe al hecho de que cuando hay una ruptura en el devanado en un lugar, el voltaje y la corriente debajo del cepillo se duplica cuando se rompe el circuito. Si hay una ruptura en dos lugares al lado, el voltaje y la corriente debajo del cepillo se triplican, etc. Dicha máquina debe detenerse inmediatamente para repararla, de lo contrario, el colector se dañará.

El motor "oscila" cuando el flujo magnético en la bobina de campo se debilita. El motor funciona silenciosamente hasta una cierta velocidad, luego, cuando la velocidad aumenta (dentro de los datos del pasaporte) debido al debilitamiento del campo en la bobina de excitación, el motor comienza a "bombear" con fuerza, es decir, hay fuertes fluctuaciones en corriente y velocidad. En este caso, es posible uno de varios fallos de funcionamiento:

• las escobillas están desplazadas de neutral a la dirección de rotación. Esto, como se indicó anteriormente, aumenta la velocidad de rotación de la armadura.El flujo debilitado de la bobina de excitación se ve afectado por la reacción de la armadura, en este caso hay un aumento, luego un debilitamiento del flujo magnético y, en consecuencia, la frecuencia de rotación de la armadura cambia en el modo de "oscilación";

• con excitación mixta, el devanado en serie se enciende en antiparalelo, como resultado de lo cual el flujo magnético de la máquina se debilitará, la velocidad de rotación será alta y la armadura entrará en el modo de "oscilación".

Para la máquina de 5000 kW, las holguras de los postes principales con respecto a la forma de fábrica se han cambiado de 7 a 4,5 mm. La velocidad máxima utilizada es del 75% de la nominal, luego, después de algunos años, la frecuencia de rotación aumenta al 90-95% en comparación con la nominal, como resultado de lo cual la armadura comienza a "oscilar" fuertemente en términos de corriente y frecuencia de rotacion

Es posible restaurar la posición normal de una máquina grande solo restaurando el espacio de aire debajo de los pilares principales, según la forma, de 4,5 mm a 7 mm. No se debe permitir que ninguna máquina, especialmente una grande, se "balancee".