Come determinare la posizione di un cortocircuito negli avvolgimenti delle macchine elettriche CA

Negli avvolgimenti delle macchine elettriche a corrente alternata sono possibili i seguenti cortocircuiti: tra le spire di una bobina, tra bobine o gruppi di bobine della stessa fase, tra bobine di fasi diverse.

Il segno principale con cui è possibile trovare un cortocircuito negli avvolgimenti di un motore CA è il riscaldamento da cortocircuito. Per fare ciò, è necessario sentire l'avvolgimento del motore elettrico dopo lo spegnimento. La sensazione della bobina dovrebbe essere eseguita solo con la bobina spenta!

Per rilevare un guasto nel rotore di fase di un motore a induzione, il rotore viene decelerato e lo statore viene collegato alla rete. In caso di cortocircuito di una parte significativa dell'avvolgimento del rotore o se il motore ha una grande potenza, la frenatura alla tensione nominale diventa impossibile, poiché provoca una grande corrente nello statore e l'intervento della protezione del motore. In tali casi si consiglia di eseguire la prova a tensione ridotta.

Figura 1.Spiegazione dei segni di cortocircuito negli avvolgimenti quando collegati a stella a) e triangolo (b)

In alcuni casi, la parte in cortocircuito dell'avvolgimento del motore può essere immediatamente identificata dal suo aspetto: isolamento carbonizzato.

Va tenuto presente che in presenza di rami paralleli nell'avvolgimento, un cortocircuito in una delle fasi della fase (con un numero significativo di spire chiuse) può causare il riscaldamento dell'altro ramo, che non ha un cortocircuito, poiché quest'ultimo risulta essere chiuso dalle spire del ramo di avvolgimento difettoso.

La fase che ha un cortocircuito può essere trovata dall'asimmetria della corrente consumata dalla rete. Quando si collega l'avvolgimento di un motore elettrico con una stella (Fig. 1, a) in una fase in cortocircuito, la corrente (A3) sarà maggiore che nelle altre due fasi. Quando si collega l'avvolgimento di un motore elettrico con un triangolo (Fig. 1, b) in due fasi della rete a cui è collegata la fase difettosa, le correnti (A1 e A3) saranno superiori rispetto alla terza fase (A2) .

Si consiglia di eseguire il tentativo di determinare la fase difettosa a una tensione ridotta (1/3 - 1/4 del nominale), nel caso di un motore asincrono con rotore avvolto, l'avvolgimento di quest'ultimo può essere aperto , e nel caso di un motore asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo o nel caso di un motore sincrono, il rotore può girare o essere bloccato. Quando si esegue un esperimento con un motore sincrono a riposo, il suo avvolgimento di eccitazione deve essere cortocircuitato o mediante resistenza di scarica.

Nell'esperimento con una macchina sincrona stazionaria, le correnti nelle sue fasi differiranno anche se la macchina funziona bene, il che si spiega con l'asimmetria magnetica del suo rotore. Quando si ruota il rotore, queste correnti cambieranno, ma con un buon avvolgimento i limiti dei loro cambiamenti saranno gli stessi.

Una fase in cortocircuito può essere determinata anche dal valore della sua resistenza alla corrente continua, misurata con un ponte o con il metodo amperometro-voltmetro, la fase in cortocircuito avrà una resistenza inferiore. Se non è possibile separare le fasi, vengono misurate le tre resistenze di fase.

Nel caso di collegamento delle fasi del motore elettrico con una stella (Fig. 1, a), la maggiore sarà la resistenza tra le linee, misurata alle estremità delle fasi senza cortocircuiti, le altre due resistenze saranno uguali l'uno all'altro e sarà più piccolo del primo. Nel caso di un motore elettrico a collegamento di fase con un triangolo (Fig. 1, b) la resistenza più piccola sarà ai capi della fase che ha un cortocircuito, le altre due misure daranno valori di resistenza grandi ed entrambi lo faranno essere lo stesso.

Gruppi di bobine o bobine che presentano un cortocircuito si possono trovare quando l'intera bobina è alimentata con corrente alternata o solo la fase difettosa per riscaldamento o per il valore della caduta di tensione ai loro capi. Le bobine o gli avvolgimenti in cortocircuito saranno molto caldi e avranno una caduta di tensione inferiore (durante la misurazione della tensione, è conveniente utilizzare sonde affilate che perforano l'isolamento dei fili di collegamento). In questo caso, come sopra, le bobine difettose possono essere individuate dal valore della resistenza DC.

I cortocircuiti nell'avvolgimento del generatore possono essere rilevati dal valore dell'EMF indotto nelle fasi dell'avvolgimento, nei suoi gruppi di avvolgimenti o nelle bobine. Per fare ciò si mette in funzione il generatore, si dà una leggera eccitazione e si misurano le tensioni di fase; se gli avvolgimenti sono collegati a triangolo, le fasi devono essere disconnesse. La fase chiusa avrà una tensione inferiore. Per trovare un gruppo di bobine o una bobina in cortocircuito, misurare la tensione alle loro estremità. Per macchine ad alta tensione, l'esperimento può essere fatto con tensione residua.

Nei casi in cui è necessario determinare se vi è un difetto nell'avvolgimento dello statore o del rotore, procedere come segue.

L'avvolgimento dello statore viene acceso a tensione ridotta (1/3 — 1/4 del valore nominale) con il rotore aperto e la tensione sugli anelli del rotore viene misurata ruotando lentamente il rotore. Se le tensioni degli anelli del rotore (a coppie) non sono uguali tra loro e variano a seconda della posizione del rotore rispetto allo statore, ciò indica un cortocircuito nell'avvolgimento dello statore.

In caso di cortocircuito nell'avvolgimento del rotore (con guasto dello statore), la tensione tra gli anelli del rotore sarà irregolare e non varierà a seconda della posizione del rotore.

L'esperimento può essere fatto alimentando il rotore e misurando la tensione del morsetto dello statore, nel qual caso si otterrà l'immagine opposta. La tensione fornita al rotore dovrebbe essere 1/3 - 1/4 della tensione nominale degli anelli del rotore, ovvero la tensione degli anelli con rotore fermo e statore accesi alla tensione nominale.

Dopo aver determinato quale degli avvolgimenti (rotore o statore) ha una connessione spira-giro, la fase difettosa, il gruppo di avvolgimento o l'avvolgimento viene determinato con i metodi discussi sopra.

In casi difficili (quando un gran numero di avvolgimenti è chiuso) o quando per qualche motivo non è possibile rilevare un cortocircuito, ricorrono al metodo di divisione dell'avvolgimento in parti. Per fare ciò, la bobina viene prima divisa a metà e la connessione tra queste parti viene controllata con un megaohmmetro. Una di queste parti viene quindi nuovamente divisa in due parti e ciascuna viene controllata per la connessione alla prima metà e così via finché non vengono trovate bobine che hanno una connessione.

Per maggiore chiarezza, fig. 2 mostra schematicamente questo metodo di rilevamento di un guasto in una fase con otto gruppi di avvolgimento quando c'è una connessione tra le bobine 2 e 6 dei gruppi di avvolgimento. La divisione della bobina in parti è mostrata in ordine sequenziale.

Il metodo di divisione sequenziale in parti uguali consente di gestire un numero inferiore di cablaggi rispetto alla divisione dell'intera bobina in gruppi di bobine.

Riso. 2 Trovare un cortocircuito tra le bobine di una fase

Se si verifica un cortocircuito tra due fasi, la giunzione si trova in modo simile alla precedente, dividendo gli avvolgimenti in fasi Gli avvolgimenti di una delle fasi che hanno una connessione sono divisi in due parti e con un megaohmmetro controllano la presenza di collegamenti di ciascuno di tali mezzi con la seconda fase . Quindi la parte che è collegata all'altra fase viene nuovamente divisa in due parti e ciascuna di esse viene ricontrollata, e così via.

Il metodo della separazione in serie delle parti viene utilizzato quando si trovano cortocircuiti negli avvolgimenti con rami paralleli.In questo caso, è necessario dividere le fasi difettose in rami paralleli e determinare prima quali rami hanno una connessione, e solo successivamente applicare ad essi questo metodo.

Poiché i cortocircuiti tra fasi o gruppi di avvolgimenti si riscontrano più spesso nelle parti anteriori degli avvolgimenti o dei fili di collegamento, a volte è possibile trovare immediatamente il punto di connessione sollevando e spostando le parti anteriori e controllando contemporaneamente con un megaohmmetro.