Глава 13. ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОСЛЕ РЕМОНТА
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД, АППАРАТУРА И ПРИБОРЫ
Для проверки электрооборудования после ремонта производят контрольные испытания, программой которых предусматриваются: внешний осмотр машины, измерение сопротивления изоляции обмоток в холодном и горячем состоянии, проверка правильности установки щеток на нейтрали, номинальных параметров машины, замер температуры отдельных частей, испытание электрической прочности изоляции относительно корпуса и между отдельными обмотками, проверка механической прочности машины при повышенной частоте вращения, определение степени искрения (класса коммутации), проверка работы подшипников и испытание машины на перегрузку.
Все отремонтированные электрические машины должны быть подвергнуты специальным испытаниям.
Испытательная станция (рис. 31) имеет необходимые аппаратуру и приборы для проведения испытаний, предусмотренных программой.
В качестве источника переменного тока используют заводскую сеть 380 В и индукционный регулятор 130 кВ-А 380/660 В. В качестве источника постоянного тока используют трехмашинный агрегат, состоящий из двух генераторов П91, 115 В, 50 кВт каждый, и приводного асинхронного двигателя А2-92-4, 380 В, 100 кВт, с короткозамкнутым ротором. Кроме того, для питания небольших Электродвигателей установлены еще два генератора — П62, 230 В, 11,5 кВт и П42, 230 В, 3,6 кВт.
Рис. 31. Станция для испытания электрических машин:
1 — стенд для электродвигателей, предназначенных для работы в воде; 2 — пункт подключения машин переменного тока; 3 — трехмашинный преобразователь; 4 — стенд; 5 — пункт подключения машин постоянного тока; 6 — пульт управления; 7 — электрораспределительный щит; 8 и 9 — нагрузочные реостаты; 10 — индукционный регулятор
При испытании генераторов и электродвигателей в качестве нагрузки используют проволочные реостаты типа МР-120 и три реостата типа МР-1.60.
Электрораспределительный щит имеет две секции: переменного и постоянного тока. Он предназначен для распределения электроэнергии между испытуемыми машинами. Посредством переключателя генераторы П91 могут быть включены раздельно, параллельно и последовательно, что дает более широкий диапазон напряжений и мощностей.
Для установки машин на станции имеется специальный стол, представляющий собой плиту, сваренную из швеллеров и укрепленную на бетонном фундаменте высотой 600 мм. Машина крепится к плите четырьмя специальными зажимами, которые вводятся в паз стола и зажимают лапы испытуемой машины. На плите смонтировано винтовое устройство для натяжения клиновых ремней. На станции имеется также специальный стенд для испытания электродвигателей, работающих в воде. Он представляет собой емкость с фундаментом для испытуемых машин, снабжен системами наполнения и откачки воды,. На нем производят пооперационные и общие испытания электродвигателей. Подключение испытуемых электрических машин к источнику напряжения или к нагрузке производится через пункты питания, состоящие из текстолитовых плит с набором выводов, которые закрываются дверками. Для машин переменного тока такой пункт расположен с одной стороны стенда в нише основания, а для машин постоянного тока — с другой его стороны. Для управления аппаратурой стенда и контроля проведения испытаний на станции имеется специальный пульт управления — стальной каркас, обшитый тонкой листовой сталью, на котором смонтирована вся необходимая аппаратура. Управление нагрузочными устройствами производится с того же пульта управления.
72. ИСПЫТАНИЕ МАШИН И ТРАНСФОРМАТОРОВ
На основании программы контрольных испытаний и с учетом разработанной методики тщательно проверяют состояние электрических машин и трансформаторов. Сначала производят внешний осмотр машины, во время которого проверяют надежность и правильность крепления деталей, состояние контактных колец или коллектора, нажатие щеток, кроме того, убеждаются в отсутствии посторонних предметов внутри машины, в том, что ротор не задевает за статор и выводы имеют маркировку. Затем измеряют сопротивление изоляции машины мегаомметром. Если в машине имеются конденсаторы для защиты от помех радиоприему, то их отключают. Минимальное значение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками должно быть: для всех машин при номинальном напряжении до 500 В — не менее 0,5 МОм; для машин постоянного тока при номинальном напряжении выше 500 В и статоров машин переменного тока при номинальном напряжении в пределах 500—3000 В — не ниже 1 МОм; для ротора машин переменного тока при номинальном напряжении 500—3000 В — не ниже 0,5 МОм.
Сопротивление обмоток до 1 Ом измеряют с помощью двойного моста, а свыше 1 Ом — с помощью одинарного моста. Сопротивление обмоток можно также измерить методом амперметра и вольтметра. Приборы для измерения должны иметь класс точности не ниже 0,5. Для получения более точных результатов по второму методу производят 3—4 замера, а затем находят среднеарифметическое значение сопротивления и приводят его к стандартной рабочей температуре 75°С по формуле
где R — сопротивление обмотки, Ом;
t — температура окружающего воздуха, °C.
Сопротивление обмоток не должно отличаться от приведенного в паспорте более чем на 5%.
Электрическую прочность изоляции обмоток проверяют на специальной установке ВИП-3. Значения испытательных напряжений для электрических машин приведены в § 1.
Рис. 32. Схема для определения нейтрали коллектора
Испытание трансформаторов производят так же, как и машин переменного тока.
Правильность установки щеток на нейтраль проверяют методом реверсирования или индуктивным методом.
Метод реверсирования применяется только для электродвигателей. Щетки сдвигают по коллектору в ту или другую сторону до такого положения, при котором частота вращения якоря в обоих направлениях будет одинаковой. Индуктивным методом пользуются для электродвигателей и генераторов. Его применяют в соответствии со схемой (рис. 32). К параллельной обмотке через регулировочный реостат и выключатель подводят питание напряжением 6—12 В, а к щеткам присоединяют милливольтметр со шкалой на 50 мВ и с нулем посередине. Замыкая и размыкая выключатель и перемещая траверсы, добиваются отсутствия показания милливольтметра.
Электрическую прочность изоляции между витками испытывают повышенным напряжением (30% сверх номинального) в течение 5 мин, причем напряжение между пластинами коллектора не должно превышать 24 В. У трехфазного асинхронного электродвигателя с фазовым ротором напряжение повышают при неподвижном и разомкнутом роторе, а у двигателей с короткозамкнутым ротором — при холостом ходе.
Испытание при повышенной частоте вращения позволяет проверить прочность и качество бандажей и крепления обмоток. Электрические машины должны в течение 2 мин выдерживать без повреждений и остаточных деформации следующую частоту вращения: электродвигатели постоянного и переменного тока с последовательным возбуждением на 20% выше наибольшей, указанной в паспорте, но не менее чем на 50% поминальной; электродвигатели с регулировкой частоты вращения — на 20% выше наибольшей, указанной в паспорте; все остальные электрические машины — на 20% сверх поминальной.
Изменения частоты вращения механизмов приводов от электродвигателей постоянного тока достигают изменением тока возбуждения, а от остальных электрических машин — подбором сменных шкивов.
Машину, рассчитанную на длительный режим работы, испытывают при номинальной нагрузке до достижения установившейся температуры ее отдельных частей. Продолжительность испытания: 2 ч — для машин мощностью до 1 кВт, 4 ч — мощностью от 1 до 20 кВт и 6 ч — мощностью свыше 20 кВт. Продолжительность испытания электрических машин, рассчитанных на кратковременный режим работы, принимается согласно паспортным данным.
Для машин, работающих в повторно-кратковременном режиме, испытания производят также до практически установившейся температуры и при относительной продолжительности включения (ПВ %), указанной в паспорте. Продолжительность одного рабочею цикла принимают равной 10 мин, если нет других указаний в технических условиях (стандартные значения ПВ равны 15; 25; 40 и 60%).
При испытаниях машин, работающих в продолжительном и повторно-кратковременном режимах работы, через каждые 30 мин записывают все важнейшие ее параметры и температуру окружающей среды. В процессе испытаний проверяют работу подшипников. Предельно допустимая температура их нагрева не должна превышать для подшипников скольжения 80° С; для подшипников качения 100° С.
У электрических машин, предназначенных для работы в продолжительном и повторно-кратковременном режимах, температуру отдельных частей замеряют при достижении установившеюся ее значения, а для машин, работающих в кратковременном режиме, — по истечении 15, 30 или 60 мин (соответственно ее поминальному режиму). Замер начинают сразу после остановки η заканчивают не позже чем через 5 мин с момента остановки. У машин постоянного тока замеряют температуру лобовых частей обмотки якоря, катушек полюсов, коллектора и подшипников, а у машин переменного тока — лобовых частей обмоток статора, ротора и подшипников. У электрических машин, где возможен доступ для замеров или встроены датчики, температуру замеряют термометром, а у остальных машин — методом сопротивления, т. е. косвенным путем, по увеличению сопротивления обмоток в горячем состоянии по сравнению с сопротивлением в холодном состоянии. Предельно допустимые значения перегрева отдельных частей машины при температуре окружающего воздуха 40°С приводятся в технической документации любой электрической машины для заданного класса изоляции.
Искрение на коллекторе электрических машин оценивают по степени искрения под сбегающим краем щетки. Степень искрения коллекторных машин указывается в государственных стандартах, а при их отсутствии — в технических условиях. Если степень искрения не оговорена, то ее принимают при номинальном режиме не выше 1/2 балла.
Состояние коллектора и щеток проверяют по истечении определенного времени: для машин, работающих в продолжительном режиме, — необходимого для достижения установившейся температуры, но не раньше чем через 2 ч после начала работы машин мощностью до 100 кВт включительно и через 4 ч — машин мощностью 100—300 кВт; для машин, работающих в кратковременном режиме, — нескольких рабочих циклов общей длительностью, не меньшей времени, указанного для продолжительного номинального режима работы; для машин, работающих в повторно-кратковременном режиме, — общей длительностью рабочих циклов, которая должна быть не менее времени, указанного для продолжительного номинального режима работы.
Испытание электрических машин под нагрузкой производят на испытательном стенде. Рассмотрим стенд, разработанный ГЦКБ. При испытании электродвигателей переменного тока мощностью до 4 кВт в качестве нагрузки применяют генератор П42 (3,6 кВт, 230В, 1450 об/мин), который работает на нагрузочный реостат МР-120; при испытании электродвигателей мощностью до 13 кВт — генератор П62 (11,5 кВт, 230 В, 1450 об/мин), который работает на нагрузочный реостат МР-160; при испытании электродвигателей мощностью 15—100 кВт — генераторы Π91 (50 кВт, 115 В, 1460 об/мин), которые работают на два нагрузочных реостата МР-160. Вращение от испытуемых электродвигателей передается на нагрузочные генераторы с помощью клиноременной передачи, а номинальную частоту вращения электродвигателей и генераторов обеспечивают за счет подбора сменных шкивов.
При испытании электродвигателей постоянного тока мощностью до 13 кВт используют ту же нагрузку, что и для электродвигателей переменного тока. Пуск электродвигателей выполняется при пониженном напряжении от генераторов П91 трехмашинного агрегата.
Электродвигатели мощностью свыше 13 кВт испытывают следующим образом. Посредством клиноременной передачи их соединяют с асинхронным электродвигателем А2-92-4 (100 кВт, 1460 об/мин) трехмашинного агрегата. При увеличении частоты вращения испытуемого двигателя по сравнению с частотой штатного приводного двигателя нагрузка на нем увеличивается. При этом генераторы П91, получающие вращение от асинхронного двигателя, обеспечивающего питание испытуемого двигателя, дополнительно нагружают реостатами МР-160.
Испытание генераторов переменного тока мощностью до 100 кВт под нагрузкой производят вращением их посредством клиноременной. передачи от асинхронного двигателя А2-92-4, а в качества нагрузки используют специальные активно-индуктивные реостаты.
Испытание генераторов постоянного тока под нагрузкой производят вращением их посредством клиноременной передачи от асинхронного двигателя А2-92-4 и нагружают при мощности до 15 кВт реостатом МР-120, а свыше 15 кВт — реостатом МР-160.
Испытание на перегрузку электрических машин переменного тока производят током, равным 1,5 номинального, при мощности до 0,6 кВт в течение 1 мин; свыше 0,6 кВт — 2 мин.
Синхронные двигатели, кроме того, должны испытываться на ударный ток короткого замыкания при холостом ходе, равный 105% его номинального значения.
Электрические машины постоянного тока испытывают на перегрузку током, равным 1,5 номинального, в течение 1 мин.
Трансформаторы испытывают, как асинхронные двигатели.
