Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Наладка электрических машин электроприводов

Общие указания по наладке - Наладка электрических машин электроприводов

Оглавление
Наладка электрических машин электроприводов
Введение
Общие указания по наладке
Основные достоинства и недостатки систем управления электрических машин
Подбор технической документации, подготовка аппаратуры и рабочего места
Внешний осмотр, проверка механической части и сведения о монтаже
Измерение сопротивления и контроль изоляции обмоток
Проверка изоляции подшипников
Измерение сопротивлений обмоток при постоянном токе
Испытание электрической прочности изоляции обмоток повышенным напряжением
Пуск двигателя
Проверка механической части и правильности установки щеток машин постоянного тока
Измерение сопротивлений обмоток  машин постоянного тока
Проверка схемы соединений обмоток  машин постоянного тока
Подъем напряжения генератора постоянного тока
Пуск двигателя постоянного тока
Снятие характеристик при холостом ходе машин постоянного тока
Снятие характеристик хх и кз генератора
Испытание генераторов под нагрузкой и графическое построение характеристик
Испытание и снятие характеристик двигателей постоянного тока при различном виде нагрузок
Наладочные работы при неподвижном состоянии машины переменного тока
Пуск и снятие характеристик асинхронных двигателей
Снятие характеристик синхронных генераторов
Пуск и снятие характеристик синхронных двигателей
Область применения и перспективы развития управляющих и измеряющих машин
Электромашинные усилители
Тахогенераторы
Сельсины
Исполнительные микродвигатели
Осциллографирование токов и напряжений
Осциллографирование скорости и ускорений

Глава первая
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО НАЛАДКЕ ВСЕХ ВИДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

1. Программа наладочных работ

В практике наладки электрических машин принято ориентироваться на общую программу работ, содержащую перечень организационно-технических мероприятий, испытаний и измерений в порядке их рекомендуемой последовательности. Примерные программы работ можно найти в литературных источниках [Л. 2, 7, 9, 25] и служебных материалах специализированных организаций. В зависимости от величины, типа и назначения электрической машины объем и сложность наладочных работ могут быть весьма различны. Необходимый объем работ и выбор приемов испытании должны определяться техническим персоналом.
Ниже приведена общая программа наладочных работ, необходимых для обеспечения безаварийного пуска и полного использования электрической машины.

  1. Изучение технического и рабочего проектов электроустановки и выяснение общих требований, предъявляемых к данной электрической машине.
  2. Подбор технической документации.
  3. Внешний осмотр машины.
  4. Составление календарного плана наладочных работ и списка необходимых испытательных и измерительных устройств.
  5. Подготовка рабочего места с учетом требований техники безопасности.
  6. Проверка механической части машины.
  7. Измерение сопротивления изоляции и оценка необходимости сушки.
  8. Измерение сопротивления обмоток постоянному току.
  9. Испытание электрической прочности изоляции обмоток повышенным напряжением.
  10. У коллекторных машин — проверка установки щеток.
  11. Проверка взаимной согласованности выводов обмоток и схемы внутренних соединений.
  12. Измерение электромагнитных постоянных обмоток, осциллографирование и другие специальные измерения при неподвижной машине.
  13. Пробный пуск машины и контроль работы механической части на холостом ходу.
  14. Снятие характеристик на холостом ходу.
  15. Испытание машины и снятие характеристик под нагрузкой.
  16. Проверка устройств маслосмазки подшипников и проверка вентиляции.
  17. Исследование переходных процессов работы электропривода путем осциллографирования токов в обмотках, напряжений и скорости электрической машины.

Большинство пунктов приведенной программы работ относится к электрическим машинам всех видов; сложность, методика работ, естественно, зависят от величины и назначения электрической машины.

2. Изучение проекта и приближенная проверка правильности выбора электрической машины

Приступая к наладке электрической машины, необходимо определить, какие предъявляются к ней требования со стороны электропривода. Многие проектные организации не приводят в проектах расчетов и обоснований выбора определенных электроприводов. Вместе с тем нередки случаи, когда электриков обвиняют в том, что двигатель «не тянет», но многие проектировщики «про запас» предусматривают избыточно крупные электродвигатели. Поэтому следует заранее подобрать данные о рассчитанных или вероятных моментах сопротивлений, о допустимых люфтах, требуемой точности центровки и пр.
При отсутствии необходимой информации путем ознакомления с технологией работы и с конструкцией установки следует оценить:
а)    максимально возможный статический момент сопротивления;
б)   зависимость производительности привода от времени переходных процессов — разгона, реверса, торможения;
в)   величину среднеквадратичной мощности по сравнению с номинальными данными машины;
г)    специальные условия, например относительное значение махового момента привода, вибрации, влияние внешней среды и др.

Оценка пригодности и запаса надежности электрической машины должна базироваться на особенностях режима ее работы. В практике проектирования и стандартах предусматриваются три основных режима: продолжительный, кратковременный а повторно-кратковременный. Фактические режимы работы обычно носят смешанный характер.

Продолжительный режим работы (S1) [Л. 16, 24] характеризуется редкими пусками и длительным пребыванием двигателей под нагрузкой при определенной скорости. В таком режиме работают: насосы, вентиляторы, мельницы, компрессоры, многие прокатные установки, транспортные механизмы, различные станки. При наладке приводов продолжительного режима обычно нет надобности создавать интенсивный разгон, но в некоторых приводах (например у непрерывных прокатных станов) для снижения динамической посадки скорости требуется высокое быстродействие.
В общем случае для повышения к. п. д. на якоре или статоре двигателей следует поддерживать напряжение, близкое к номинальному. Специальное внимание должно быть уделено контролю температуры, вентиляции, смазке подшипников.

Кратковременный режим работы (S2) [Л. 24] характерен для механизмов небольших перемещений. К таким механизмам относятся: задвижки, толкатели, клапаны, стартеры; всевозможные устройства поворота крупных рабочих площадок (например, оснований сцены в театрах, тупиковых кругов для электровозов, ворот шлюзов, вагоноопрокидывателей) и мелких барабанчиков (например командоаппаратов, светофильтров); устройства натяжения пружин, включения автоматов и множество иных операционных элементов.

Рис. 1-1. График изменения скорости и тока электрического двигателя при сложном технологическом цикле.
п — скорость двигателя; Μ, I — электромагнитный момент и ток двигателя; I1, I2 —усредненные значения токов за периоды времени ί1, ί2, .. ., ίκ; Tц — время цикла.

Двигатели таких крупных и мелких механизмов не успевают равномерно нагреться за время включения, и поэтому их номинальные мощности и токи не являются показательными. Для проверки выбора двигателя необходимо знать величины пусковых моментов двигателей по сравнению с максимально возможными моментами сопротивлений. Кроме того, при больших маховых моментах привода (приведенных к валу двигателя) следует проверить обмотки двигателя на допустимую энергию разгона.
Механизмы кратковременных перемещений во многих случаях сбалансированы, и их моменты сопротивлений в зависимости от состояния поверхностей сопрягаемых деталей, от смазки, температуры, наконец, от загрязнения могут изменяться в широких пределах. В этой связи для механизмов кратковременных перемещений особое значение имеет правильное определение коэффициентов трения скольжения и трения качения [Л. 42, 41, 29].
Помимо рассмотрения проектных и литературных данных для оценки пригодности двигателей желательно произвести измерения нагрузок на аналогичных электродвигателях. Следует учесть, что при трогании с места, когда трение носит «сухой» характер, коэффициент трения может быть в 5—10 раз выше, чем на ходу.
В общем случае пусковые моменты Мц электродвигателей механизмов кратковременных перемещений должны быть в 1,5—2 раза выше статических моментов трогания Мц = 1,5-2Мтр. Некоторые электродвигатели, входящие в технологическую линию, во избежание простоев производства должны обеспечить перемещение механизма даже при условии затвердевания смазки, заклинивания подвижных связей или иных непредвиденных перегрузках.

Рис. 1-2. Графики моментов сопротивления механизмов кратковременных перемещений и осциллограммы изменения токов двигателей.
а — рольганг (система Г—Д с контакторным управлением); б — коксовыталкиватель (асинхронный двигатель с фазным ротором); в — «пушка» доменной печи (асинхронный двигатель с фазным ротором); г —рудничный электровоз (постоянный ток, контакторное управление); д — шаровая мельница (синхронный двигатель); е — ворота шлюза (автоматическое поддержание пускового тока); Мс — момент сопротивления; iя — ток якоря; iс — ток статора.
У таких электроприводов двигатели должны допускать создание пускового момента, превышающего обычные моменты трогания в 5 раз и более. Для иллюстрации на рис. 1-2 приведены графики моментов сопротивления некоторых механизмов, нанесенные на осциллограммы изменения токов двигателей.
Повторно-кратковременный режим работы (S3) [Л. ,16, 24, 29] с частыми пусками, остановками, реверсами и изменением скорости характерен для механизмов кранов, перегружателей, экскаваторов, реверсивных прокатных приводов, реверсивных рольгангов и множества иных механизмов. При повторно-кратковременном режиме электрические машины во время включения нагреваются, а во время пауз остывают и температура всех их частей постепенно достигает среднего установившегося уровня.

Рис. 1-3. Графики основных номинальных режимов работы электрических машин. а — продолжительный; б — кратковременный; в — повторно-кратковременный.
п — скорость; N — мощность; р — потери; τ° — температура.
Следует иметь в виду, что в технических требованиях (в ГОСТ 183-55) на электрические машины нормировался простой повторно-кратковременный режим (S3) и машины испытывались на заводах-изготовителях только в этом режиме (рис. 1-3,в). Новый ГОСТ 183-66 предусматривает проведение испытаний в различных повторно-кратковременных режимах (см. ниже режимы S4—S8).
Нагрев машин зависит от выделяемых в них тепловых потерь и от теплоотдачи.
Как известно, потери в обмотках машин [Л. 1, 2, 8, 24] пропорциональны квадратам токов (рм=I2), потери в стали зависят от индукции В, а следовательно, и от приложенного напряжения в дробной степени (рс =B1,6:1,8=U1,5:2), потери в подшипниках и на коллекторе пропорциональны скорости (рмех=n); вентиляционные
потери, пропорциональные квадрату или кубу скорости (рв—п2:3), составляют обычно малую часть от общих потерь. Все виды потерь прямо пропорциональны времени (р=1)·

Теплоотдача и охлаждение машин, не имеющих принудительной вентиляции, в большой степени зависят от скорости вращения собственного вентилятора. Поэтому во время разгона и торможения, а особен о при стоянке охлаждение происходит менее интенсивно, чем при полной рабочей скорости (в расчетных зависимостях среднеквадратичных величин время разгона и торможения рекомендуется учитывать с поправочным коэффициентом 0,4—0,8, а время стоянки — с коэффициентом 0,25—0,5).
Рис. 1-4. Оптимальный по быстродействию режим работы двигателя.
Мп, Мизб, Мс — пусковой, избыточный и статический моменты; ар, ат, арв — ускорения при разгоне, торможении и реверсе; η — скорость вращения.

ГОСТ на электрические машины (Л. 16, 13) предусматривает нормируемую продолжительность включения ПВ 15, 25, 40, 60% с продолжительностью одного цикла не более 10 мин. Проверяя выбор электрической машины, наладчик должен сопоставить графики нагрузки с каталожными (заводскими) данными машин при фактических величинах ПВ.

Развитие технологии агрегатов с повторно-кратковременным циклическим режимом работы характеризуется стремлением свести к минимуму время пауз, разгона и торможения. При этом во многих случаях электрические машины определяют производительность промышленных установок. Оптимальные по быстродействию режимы исследуются во многих книгах и статьях. В общем случае принято считать, что при разгоне, торможении и реверсе пусковой Мп и избыточный Мизб моменты (рис. 1-4) должны быть неизменными. Это определяет неизменные величины ускорений (ар, ат, арв) и линейное изменение скорости п. Подобные режимы могут быть обоснованы и рассчитаны для двигателей постоянного тока [см. Л. 31], у которых момент пропорционален току якоря (М=сФI=I); выбор оптимальных режимов значительно сложнее в управляемых электроприводах переменного тока. Трудность состоит в том, что у двигателей переменного тока электромагнитные моменты и токи в большой степени зависят от величины скорости.

Рис. 1-5. Графики повторно-кратковременных и перемежающихся номинальных режимов.
а — повторно-кратковременный номинальный (S4) с частыми пусками: б —то же, но с частыми пусками и электрическим торможением (S5); в — перемежающийся номинальный (S6) — основной; г — то же, но с частыми реверсами при электрическом торможении (S7); д — то же, но с изменением скорости вращения (S8); п — скорость; N — мощность; р — потери; τ° - температура.

Приведенные замечания показывают, что настройка работы электрических машин, определяющих нередко производительность агрегатов, требует от наладчика вдумчивого подхода с использованием всех возможных расчетных и экспериментальных материалов.
Новый стандарт ГОСТ 183-66 на электрические машины ставит перед завода ми-изготовителями требование обеспечить надежность работы при перемежающейся нагрузке (ПН) (режим S6) с длительностью цикла 10 мин и ПВ—15, 25, 40 и 60% (рис. 1-5,в). Заводам-изготовителям рекомендуется проверять машины также в повторно-кратковременных режимах с частыми пусками с числом включений в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции F 1, 2; 1,6; 2,5 и 4 (рис. 1-5,а). Коэффициентом инерции F называется отношение Махового момента привода (приведенного к валу двигателя) к маховому моменту самого электродвигателя

Продолжительность нагрузки на каждой из скоростей вращения согласовывается заказчиком с заводом-изготовителем.
В связи с расширением технических требований, предъявляемых к поставщикам, материалы испытаний, выполненных на заводах-изготовителях, должны позволить наладчикам оценивать электрические машины в режимах нагрузки, приближающихся к технологическим графикам.



 
« Наименьшие номинальные мощности трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым и фазным роторами напряжением выше 1 кВ   Намагничивание машин постоянного тока »
электрические сети