Глава девятая
АВТОМАТИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ
Увеличение объема выпуска ЭМ и, особенно, необходимость снижения трудоемкости их производства приводят к необходимости автоматизации испытаний, в первую очередь приемо-сдаточных.
Комплексная автоматизация испытаний предполагает взаимосвязанную автоматизацию управления испытательной установкой, сбора, обработки, анализа и регистрации получаемых данных.
Автоматизация испытаний позволяет уменьшить трудоемкость подготовки и проведения испытаний, увеличить точность результатов и их достоверность, сократить число испытателей.
Автоматизация улучшает условия труда и технику безопасности [9.2,9.15].
В системах автоматизированных испытаний можно выделить три подсистемы:
- Автоматическое измерение контролируемых величин, их обработку и сравнение с допустимыми значениями, выдачу протоколов испытаний.
- Механические операции по перемещению изделий, подключение и отключение питающих и измерительных проводов, прижим и отвод ВИП, термопреобразователей, соединение с моментомерами, нагрузочными или приводными установками, торможение АЭМ в опыте КЗ и т. п.
Для этих операций необходимо применение элементов робототехники [9.9,9.10,9.11], конвеерных или роторных устройств [9.7].
- Систему управления, обеспечивающую необходимую последовательность и синхронизацию операций в соответствии с программой испытания. Функции 1-й и 3-й подсистем и управление 2-й подсистемой осуществляются с помощью управляющих вычислительных машин.
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ИСПЫТАНИЙ
Следует иметь в виду, что автоматизация испытаний может быть успешной лишь в том случае, если она предусматривается уже на стадии проектирования электрических машин, при разработке технологии изготовления и технологии контроля на всех операциях в процессе производства, при разработке технических условий и программы испытаний [9.7].
При проектировании электрических машин должна быть обеспечена доступность ко всем местам подключения токоведущих элементов схемы испытания и ко всем местам установки измерительных преобразователей.
Одновременно с внедрением автоматизации приемо-сдаточных испытаний (ПСИ) ЭМ целесообразно использование автоматизации сборочных работ (операции узловой и общей сборки) и автоматизации технологического контроля на таких операциях, как, например, сборка статора и якоря (контроль сопротивления обмоток, межвитковой изоляции и сопротивления изоляции обмоток), статическая и динамическая балансировка роторов и вентиляторов с соответствующей маркировкой в сопроводительной документации узла.
Наибольшую эффективность автоматизация ПСИ будет иметь тогда, когда имеется хорошо отлаженный производственный процесс с устойчивой технологией. В этом случае программа ПСИ может быть существенно упрощена в связи с переводом некоторых видов испытаний, наиболее трудных для автоматизации (например, испытания под нагрузкой), в категорию выборочных периодических. При этом возможно также сокращение времени некоторых видов испытаний (например, испытания прочности изоляции по ГОСТ 183-74 и др.). В полной мере должна использоваться также такая возможность уменьшения трудоемкости и энергоемкости ПСИ, как выбор простейших параметров (например, параметров холостого хода и короткого замыкания) , сочетание которых определяет значения нормируемых параметров (см. гл. 3) и применение искусственных методов нагружения, не требующих механического соединения нагрузочного устройства с испытуемой электрической машины.
Оценка контролируемых параметров может проводиться двумя способами. Для таких испытаний, как проверка сопротивления обмоток, сопротивления изоляции, электрической прочности изоляции, испытание на отсутствие межвитковых замыканий, результаты испытаний могут отмечаться по способу ДА—НЕТ (годен—негоден), путем сравнения измеренного значения с заданным. Такой же метод оценки применим и для других параметров. Для изучения стабильности технологического процесса могут использоваться также измерение и фиксация значения контролируемого параметра, если оно выходит за пределы допуска, или (для более крупных электрических машин) измерение и фиксация контролируемых параметров независимо от того, попадают они в зону допуска или нет, но с отметкой о годности или негодности на основе автоматического сравнения с заданными предельными значениями.
ПРОГРАММА ИСПЫТАНИЙ
В программу-минимум автоматизированных приемо-сдаточных испытаний (АПСИ), если нет других указаний в стандартах или ТУ на конкретные виды ЭМ, могут быть включены следующие испытания (измерения).
Для всех ЭМ. Измерение сопротивления изоляции, сопротивления обмоток, напряжения тока, мощности, частоты вращения при XX (после обкатки). Определение максимального и минимального моментов. Нагружение обмоток номинальным током (искусственными методами, см. ниже). Проверка механической прочности при реверсах. Измерение шума и вибрации в режиме XX. Измерение электрической прочности изоляции.
для асинхронных двигателей (помимо испытаний, указанных для всех ЭМ) измерение напряжения, тока, мощности и пускового момента при КЗ. Определение максимального и минимального моментов производится выборочно методом, указанным в гл. 3 (по ускорению).
Для коллекторных электрических машин (помимо испытаний, указанных для всех ЭМ). Отладка и проверка коммутации при номинальном режиме. Измерение радиопомех.
С точки зрения упрощения и удешевления систем АПСИ желательно, чтобы максимальное число испытаний проводилось методами, не требующими соединения с валом испытуемой электрической машины. В основе таких методов лежит измерение частоты вращения и ее изменений (при пуске, выбеге и т. п.) с помощью фотодатчиков и обработки этих данных с помощью электронных схем. Таким методом можно определять частоту вращения и скольжения, пусковой и др. моменты (в процессе разгона, см. гл. 3), потери (по выбегу) [3.4,9.6].
Для СМ нагружение рабочих обмоток током, близким к номинальному, может проводиться без сочленения с другой электрической машины в режиме синхронного компенсатора.
Для АЭМ нагружение обмоток статора и ротора током может проводиться в режиме двухчастотного питания (гл. 3). Можно также использовать схемы Костенко—Кузнецова с питанием последовательно включенных статорных обмоток однофазным переменным и постоянным током.
Класс коммутации может определяться автоматически приборами ПКО (гл. 6). Следует отметить, что для применения этих приборов и для измерения радиопомех в схеме питания испытуемой электрической машины должны предусматриваться фильтры, защищающие от проникновения радиопомех, генерируемых источниками питания.
Определение уровня шума в том случае, когда он выше уровня шума в помещении испытательной станции не менее чем на 3 дБА и постоянная помещения составляет 7 дБА (см. ГОСТ 12.1.028-80 и гл. 7), может проводиться без транспортировки ИМ в заглушенную камеру. В других случаях в системе АПСИ должна предусматриваться такая камера. О стендах для измерения вибрации см. в [9.7].
Температура неподвижных обмоток переменного тока, в частности АД герметичных моноблочных механизмов, например холодильных компрессоров, может измеряться методами, изложенными в п. 5.2.1.
Скольжение герметичных АД в большинстве случаев можно измерить методом измерительной катушки (п. 3.3.2).
Температура деталей ЭМ, превышающих температуру окружающей среды на 30—40 °С, может измеряться дистанционно с помощью тепловизоров [5.2]. Определение скоростей и объемов вентилирующего воздуха для систем автоматизированного испытания может измеряться термоанемометрами и масс-метрами (гл. 5).
