Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Испытание синхронных двигателей на нагревание

Испытание синхронных двигателей на нагревание

Испытание на нагревание производят приложением к двигателю непосредственной нагрузки, равной его номинальной мощности, при номинальном напряжении до практически установившейся температуры отдельных частей двигателя, т. е. до такого состояния, когда в течение последнего часа испытания температура охлаждающей или окружающей среды, а также все измеряемые температуры частей машины изменяются не более чем на 1°С.
Для нагрузки асинхронного двигателя при его испытании на нагревание допустимы различные методы; наиболее простые из них — это различные тормоза (колодочный, ленточный и т. д.), а также нагрузка при помощи генератора, работающего на реостат.
При применении этих методов энергия, расходуемая при испытаниях, теряется безвозвратно.
Существуют схемы испытаний на нагревание, при которых большая часть используемой энергии возвращается в сеть. Естественно, что эти схемы более предпочтительны, однако испытательные устройства при этом усложняются и удорожаются, поэтому в испытательных схемах электроремонтных предприятий такие установки применяются редко.
Если определение установившейся температуры обмотки производится методом экстраполяции путем построения кривой остывания после отключения двигателя, то для асинхронных двигателей с фазным ротором построение приходится производить дважды: один раз для обмотки статора и второй раз для обмотки ротора, для чего двигатель после построения кривой остывания обмотки статора вторично приводят во вращение с прежней нагрузкой до установления прежних температур и затем вторично отключают.
Испытание на нагревание иногда проводят не при номинальной нагрузке, а при некотором токе /н, который может несколько отличаться от тока I, соответствующего номинальной нагрузке; в этих случаях измеренное превышение температуры обмотки можно пересчитать по формуле

где в' — искомое превышение температуры обмотки при номинальной нагрузке.
Целью испытания отремонтированного электродвигателя на нагревание является сравнение установившейся температуры его частей при номинальной нагрузке с нормами, установленными ГОСТ 183-74. Это испытание производят только в тех случаях, когда при ремонте изменены электромагнитные нагрузки двигателя (плотность тока, магнитный поток), в частности, при измерении мощности или частоты вращения двигателя.
ГОСТ 183-74 нормирует не температуру, а превышение температуры какого-то тела (или части тела), т. е. разность между его температурой и температурой окружающей среды. Поэтому при испытании на нагрев необходимо измерять не только температуры частей испытываемого двигателя, но и температуру охлаждающей среды. В машинах с принудительной вентиляцией за температуру охлаждающей среды принимают температуру входящего в машину охлаждающего воздуха (или газа), в остальных машинах — температуру окружающего воздуха.
Например, если при испытании электродвигателя на нагревание измеренная температура обмотки равна 100°С, а измеренная температура воздуха, входящего в машину (при принудительной вентиляции) или окружающего машину (при отсутствии принудительной вентиляции), 30°С, то превышение температуры обмотки равно 100°С—30°С=70°С.

Таблица 1


ЧаСти двигателя

Предельно допустимые превышения температуры, °С, при изоляционных материалах класса нагревостойкости

Метод измерения температуры

А

Е

в

F

н

 

Обмотки переменного тока двигателей 5000 кВ-А и выше или с длиной сердечника 1 м и более

60

70

80

100

125

Сопротивления или температурных индикаторов, уложенных в паз. Данные — вне зависимости от метода измерения

То же, но менее 5000 кВ-А или с длиной сердечника менее 1 м

50*

65*

70*

85**

105**

Термометра или сопротивления. Данные приведены для измерения методом термометра

Стержневые обмотки роторов асинхронных двигателей

65

80

90

110

135

Термометра или сопротивления. Данные—вне зависимости от метода измерения

Контактные кольца

60

70

80

90

ПО

Термометра или температурных индикаторов, уложенных в пазы

Сердечники и другие стальные части, соприкасающиеся с обмотками

60

75

80

110

125

Термометра

То же, не соприкасающиеся с обмотками

Превышение температуры этих частей не должно превышать значений, которые создавали бы опасность повреждения изоляционных или других смежных материалов

При измерении методом сопротивления допускаемая температура увеличивается на 10°С.

В табл. 1 приведены предельно допускаемые превышения температур частей двигателя, причем для одной и той же части приведены разные нормы в зависимости от класса нагревостойкости изоляции двигателя. Остановимся на этом вопросе несколько подробнее.


* То же на 15°С.

** То же на 20°С.

Все электроизоляционные материалы, применяемые в конструкциях электрических машин, стареют и постепенно теряют электрическую и механическую прочность. Скорость этого старения зависит главным образом от температуры, при которой изоляция работает.
При рассмотрении различных изоляционных материалов с точки зрения длительности срока службы при различных температурах было установлено, что их можно разделить на несколько классов по нагревостойкости таким образом, что материалы, относящиеся к одному классу, имеют примерно одинаковый срок службы, когда они работают при одинаковых температурах.
Для каждого класса нагревостойкости установлена характерная для этого класса предельная температура, при которой изоляция работает длительно и при превышении которой срок службы изоляции резко сокращается.
Согласно ГОСТ 8865-70 установлены следующие классы нагревостойкости электроизоляционных материалов и характерные для них предельные температуры:


Класс нагревостойкости     

Y

А

Е

В

F

Н

С

Предельная температура, *С      

90

105

120

130

155

180

Выше 180

Все изоляционные материалы очень чувствительны к высоким температурам. Многочисленными опытами установлено, что долговечность (срок службы) изоляции уменьшается вдвое, если температура, при которой она работает, на 6—8°С превосходит предельную, характерную для данного класса нагревостойкости изоляции (правило Монтзингера).
В электродвигателях применяют электроизоляционные материалы, относящиеся к указанным ниже классам нагревостойкости, а именно А, Е, В, F, Н и С; для различных классов нагревостойкости в табл. 1 приведены предельно допускаемые превышения температуры частей электродвигателя.
ГОСТ 8865-70 следующим образом относит изоляционные материалы, применяемые в конструкциях электрических машин, к указанным классам нагревостойкости:
класс А — пропитанные или погруженные в жидкий электроизоляционный материал волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка, натурального, синтетического или искусственного шелка; сюда относятся бумаги, картоны, ткани из хлопчатой бумаги, искусственного и натурального шелка и большинство органических пленок и эмалей;
класс Е — некоторые синтетические органические пленки, теплостойкие эмали, пластмассы с органическим заполнителем;
класс В — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые с органическими связующими и пропитывающими составами; сюда относятся миканит с его модификациями, стеклолакоткани, асбестовые бумаги и ткани;
класс F — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающими составами;
класс Н —материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с кремний- органическими связующими и пропитывающими составами;
класс С — материалы на основе стекла, слюды, кварца, применяемые без связующих.
Зная, из каких изоляционных материалов выполнена при ремонте изоляция электродвигателя, можно определить, к какому классу нагревостойкости она относится, и выбрать по табл. 1 соответствующее предельно допускаемое превышение температуры. При этом необходимо учитывать, что класс нагревостойкости изоляции двигателя в целом определяется по примененному в конструкции изоляции материалу с наиболее низким классом нагревостойкости. Например, если для пазовой изоляции применен материал на основе слюды класса В, а для обмотки — провод ПБД с хлопчатобумажной изоляцией класса А, то двигатель
по классу нагревостойкости изоляции относится к классу А.
Нормы, приведенные в табл. 1, зависят не только от класса нагревостойкости изоляции, но и от примененного метода измерения температур. Причины этого, а также описание различных методов измерения температуры, применяемых при испытании на нагревание, изложены выше.
Нормы, приведенные в табл. 14, относятся к двигателям, работающим при температуре охлаждающей среды 40°С и на высоте над уровнем моря не более 1000 м.
Для закрытых машин на напряжение не более 1500 В предельно допускаемые превышения температуры обмоток статоров электродвигателей мощностью менее 5000 кВ-А или с длиной сердечника менее 1 м, а также стержневых обмоток роторов при измерении температур методом сопротивления допускается повышать на 5°С.
Если температура охлаждающей среды находится в пределах 40—45°С, предельно допускаемые превышения температуры, указанные в табл. 12, снижаются для всех классов изоляционных материалов на 5°С, а при температурах охлаждающей среды в пределах 45—50°С — на 10°С.
Если температура охлаждающей среды ниже 40°С, то для всех классов изоляции допускаемые превышения температуры могут быть увеличены на столько градусов, на сколько температура охлаждающей среды ниже 40°С, но не более чем на 10°С.
ГОСТ 183-74 предусматривает также некоторое изменение предельных допускаемых температур для электродвигателей на номинальное напряжение выше 11000 В и при установке выше 1000 м над уровнем моря. Здесь эти указания не приводятся.
При пользовании табл. 1 следует учитывать, что упомянутый в ней термин «метод термометра» для измерения температур включает все измерения, когда можно прикладывать измерители к доступным поверхностям частей электрической машины и определять температуру в той точке поверхности, к которой они приложены. С этой точки зрения к методу термометра относятся измерения температуры на доступных поверхностях, когда они производятся не только термометрами расширения, но и другими измерителями, если только эти измерители прикладывают к поверхности части машины (например, поверхностные термопары). Кроме того, сюда же относятся и измерения температуры охлаждающей среды, которые могут выполняться как термометрами расширения, так и термопарами и термометрами сопротивления.
Очевидно, что в результате измерения по методу термометра нельзя учесть более высокие температуры внутри нагретого тела. Поэтому, когда требованиями стандартов или технических условий допускается измерение температуры не только методом термометра, но и другими методами, которые в той или другой степени учитывают и температуру внутри нагретого тела, допускаемые предельные температуры неодинаковы, и как правило, для измерения методом термометра они ниже.

 
« Испытание рудничных электродвигателей при ремонте   Испытание электрических машин »
электрические сети