Перед испытаниями на нагревание должно быть измерено сопротивление обмотки ротора гидрогенератора постоянному току в холодном состоянии rx и зафиксирована температура, при которой производилось измерение tx. Значение этого сопротивления является исходным для определения превышения температуры обмотки ротора во время испытаний на нагревание.
За холодное состояние генератора принимается такое, при котором температура любой части машины отличается от температуры окружающего воздуха не более чем на 3°С. Температуру обмотки в холодном состоянии на открытом гидрогенераторе измеряют несколькими ртутными термометрами, устанавливаемыми на разных полюсах вдоль обмотки.
Если по условиям эксплуатации гидрогенератор не, может быть открыт, допускается измерять rx на закрытом генераторе. При этом необходимо вести периодический контроль за остыванием гидрогенератора по всем установленным температурным индикаторам (термометрам сопротивления или термопарам и ртутным термометрам) и измерять rx только по достижении практически холодного состояния.
Температура по всем установленным термометрам измеряется одновременно с измерением rx. За температуру обмотки принимается средняя температура во всех измеренных точках. Ртутные термометры должны быть проверены.
Измерять rx можно методом амперметра-вольтметра или двойным мостом. Измерительные приборы должны иметь класс не ниже 0,5. Шунт при измерении методом амперметра-вольтметра должен быть класса точности 0,2.
Ток подводится к обмотке ротора посредством специальных зажимов из алюминиевых или медных шин, надеваемых на контактные кольца. Вольтметр должен подсоединяться непосредственно к кольцам ротора, для чего пользуются обычно медными щупами.
Отсчеты по приборам следует производить одновременно после окончания переходного процесса, обусловленного индуктивностью обмотки ротора. Величина rx принимается как средняя по нескольким отсчетам, при этом разница между максимальными и минимальными значениями не должна превышать 0,5%. Количество отсчетов, по которым подсчитывается средняя величина rx, должно быть не менее пяти. При измерении двойным мостом следует брать не менее трех отсчетов. В качестве источника постоянного тока при измерении методом амперметра-вольтметра можно пользоваться аккумуляторной батареей, обеспечивающей устойчивый ток порядка 10 А.
При большом токе, порядка 0,3—0,5 номинального, целесообразно измерять rx теми же приборами (на тех же пределах), что и при испытании на нагревание. Во избежание ошибки в результате повышения температуры обмотки при прохождении по ней большого тока следует производить измерения как можно быстрее. Для роторов гидрогенераторов, которые имеют косвенное охлаждение обмотки и у которых номинальная плотность тока не превышает 3,5—4 А/мм2, допустимое время отсчета, в течение которого обмотка нагревается не более чем на 1°С, составляет 1—2 мин при питании током, равным 0,3—0,5 номинального.
Для учета ошибки и введения необходимой поправки рекомендуется пользоваться комбинированной схемой измерения, которая предусматривает определение сопротивления обмотки в холодном состоянии при питании ее током от силовой цепи (например, от резервного возбудителя В) и от аккумуляторной батареи (рис. 9. 11). В последнем случае подогрев обмотки в процессе измерения практически исключен.
Измерения производятся следующим образом. Вначале при температуре обмотки t определяют сопротивление приборами схемы 2, причем время измерения не ограничивают. Затем в обмотку подают ток от силовой цепи 1 и в течение 80—100 с производят не менее пяти измерений тока и напряжения. После этого силовую цепь размыкают и вновь повторяют измерения при питании от аккумуляторной батареи.
Результаты измерений наносят на общий график (рис. 9.11,б). Сопоставление значений сопротивления, измеренного при питании от аккумуляторной батареи первоначально и в момент отключения силовой цепи, позволяет определить величину ∆t, на которую подогрелась обмотка в процессе измерения при питании от силовой цепи.
Сопротивлением обмотки в холодном состоянии является его значение rx, полученное в момент отключения силовой цепи. При этом температура обмотки в холодном состоянии равна ее температуре t до измерения плюс подогрев ∆t при измерении:
Полученное значение rx следует обязательно сравнить с результатами предыдущих измерений. Расхождение с предыдущими измерениями более чем на 1 % свидетельствует или о неисправности обмотки, или о погрешностях измерения. Поэтому следует проверить измерения rx, подвергнув проверке измеряемые приборы. В случае подтверждения результатов измерений необходимо провести соответствующее испытание по выявлению витковых замыканий или нарушения контакта в обмотке в зависимости от характера расхождения значений сопротивлений. Определять rx следует очень тщательно, так как ошибка в этом измерении сказывается на всех последующих измерениях (ошибка в 1% при измерениях rx дает ошибку в 3°С при определении температуры).
Рис. 9.11. Схема измерения сопротивления обмотки ротора мощного гидрогенератора в холодном состоянии (а) и графическое пояснение к определению rx (б)
Превышение средней температуры обмотки ротора над температурой входящего охлаждающего воздуха определяется по изменению сопротивления обмотки ротора постоянному току при ее нагревании. Для этого во время опытов на нагрев измеряют сопротивление обмотки в нагретом состоянии rг. Обычно пользуются методом амперметра-вольтметра. При наличии эталонного сопротивления, рассчитанного на больший ток, может быть применена мостовая схема. Напряжение измеряется непосредственно на кольцах ротора, чтобы исключить падение напряжения в токоведущих щетках. Лучше всего пользоваться медносетчатыми измерительными щетками с изолированными рукоятками, которые накладываются на кольца только на время замера.
При отсутствии медносетчатых щеток можно использовать медно-графитовые с большим содержанием меди. Когда пользоваться щетками с отдельными рукоятками неудобно, можно установить в щеткодержателях меднографитовые измерительные щетки, изолированные бакелитовой бумагой (приутюженной к щетке). Для надежности желательно иметь на каждом кольце по две щетки. Не следует устанавливать в щеткодержателях медносетчатые щетки, так как они быстро расщепляются.
Применять в качестве измерительных угольные щетки не рекомендуется, так как при малых токах контактное сопротивление между щеткой и кольцом быстро увеличивается вследствие образования пленки на поверхности щетки. Пленка может также образоваться и на меднографитовых щетках с малым содержанием меди, поэтому при применении таких щеток их надо периодически осматривать и подчищать.
Для того чтобы проверить, надежно ли изолированы измерительные щетки от щеточного аппарата, следует сравнить значения напряжения, измеренного непосредственно на кольцах и траверсах. Напряжение на траверсах должно быть больше на величину падения напряжения на щетках (примерно на 2—5 В в зависимости от тока возбуждения) .
Отсчеты по контрольным приборам, измеряющим ток и напряжение, должны производить одновременно два наблюдателя. При каждом измерении следует производить не менее трех отсчетов. Сопротивление обмотки ротора подсчитывают как среднее трех-пяти отсчетов.
Превышение температуры обмотки ротора, определяют по формуле
где tx — температура, при которой измерялось сопротивление обмотки ротора rx в холодном состоянии, °C; t0 — температура входящего газа, °C; А — коэффициент, равный 235 для медной обмотки; rx и rг — сопротивления обмотки ротора, измеренные соответственно в холодном и нагретом состояниях, Ом.
Подсчет превышения температуры следует производить непосредственно после каждого измерения.
