В соответствии с ГОСТ 183-74 оно проводится путем повышения напряжения при холостом ходе до значений (1,3 - 1,5) Uном на 3 - 5мин. Для ЭМ постоянного тока и синхронных это испытание связано с необходимостью увеличения тока возбуждения, а для АД - с увеличением тока холостого хода. Если при этом указанные выше токи могут вызвать чрезмерный нагрев, то время испытания может быть сокращено до I мин. С целью уменьшения этих токов разрешается повышение на 15 % частоты питающей сети, а также частоты вращения ЭМ. Испытание межвитковой изоляции можно совмещать с испытанием при повышенной частоте вращения.
Для ЭМ постоянного тока с числом полюсов 2р > 4 повышение напряжения якорной обмотки ограничивается величиной UKmax, при которой среднее напряжение между коллекторными пластинами ≤ 24В.
UKmax = 24К/2р, где К - число пластин.
Указанные выше стандартные испытания в связи с небольшим значением напряжения между витками являются проверкой исправности обмотки, но не дают информации об электрической прочности межвитковой изоляции. Для самой тонкой изоляции (эмальпровод) пробивное напряжение равно примерно 100 В, в то время как напряжение между витками не превышает десятков вольт.
В практике нашли распространение два метода, дающие возможность подвергнуть межвитковую изоляцию воздействию достаточно высоких напряжений, причем такое воздействие может обеспечиваться на всех стадиях технологического процесса изготовления обмоток и сборки ЭМ.
Первый метод заключается в индуцировании в витках обмотки напряжения повышенной частоты. Для этой цели секции обмотки надеваются на сердечник из листовой стали (со съемным ярмом), в котором с помощью обмотки возбуждения, питающейся от источника тока с частотой примерно 10 кГц, возбуждается магнитный поток. Такое испытание дает возможность повышения ЭДС, приходящейся на один виток, в 200 раз по сравнению с испытаниями частотой 50 Гц. Указанный метод применим и для испытания полюсных многовитковых катушек.
Для обнаружения замыкания между витками применяется ряд методов, простейший из которых - приближение к виткам испытуемой секции П-образного контрольного сердечника из тонкой электротехнической стали с намотанной на нем многовитковой измерительной катушкой, соединенной с электронным вольтметром. Появление тока в короткозамкнутых витках индуцирует в этой катушке ЭДС, регистрируемую чувствительным вольтметром.
После укладки секций в пазы (до соединения параллельных ветвей) ЭДС повышенной частоты индуцируется с помощью П-образного сердечника с обмоткой возбуждения, который прикладывается к головкам двух зубцов, между которыми в пазу лежит сторона испытуемой секции.
Для обнаружения повреждения витковой изоляции используется описанный выше контрольный сердечник, прикладываемый к тем же зубцам на некотором расстоянии (чтобы избежать возникновения взаимной индукции) от индуктора. Оба сердечника крепятся на общей рукоятке.
Если расположить по окружности ротора иди расточки статора на одинаковом расстоянии р индукторных сердечников, р - число пар полюсов, то испытание можно вести с полностью соединенной по схеме обмотки, контрольный сердечник перемещается при этом по окружности ротора или статора.
Метод обнаруживает не только замыкания между витками, но и ошибки в числе витков и шаге секций, схеме соединения, а также наличие двойного замыкания на землю.
Другим методом испытания межвитковой изоляции (и обнаружения различных дефектов обмоток) является метод "бегущей волны". При этом методе на вывод обмотки с помощью тиристорных преобразователей и переключателей подаются импульсы высокого напряжения с крутым фронтом. Частота повторения импульсов 50 - 60 раз в секунду.
При прохождении такой волны напряжение по обмотке (с числом витков в секции до 2 - 3) имеется возможность создать напряжение между витками до 1 - 2 кВ.
Для обнаружения пробоя существует ряд методов. В основе одного из них лежит сравнение формы импульсов, прошедших через две какие-либо части одной обмотки (фазы, секции). Для этой цели с помощью переключателя импульс подается поочередно на входные концы этих частей обмотки. Выходные концы их присоединяются к делителю напряжения, соединенному с экраном электронного осциллографа (ЭО).
При появлении дефекта одной из частей, например, замыкании между витками, форма импульса меняется, и изображение на ЭО раздваивается.
Существуют другие способы установления места повреждения изоляции. При этом вместо сравнения двух частей обмотки можно использовать сравнение испытуемой обмотки и эталонной. Этот метод предоставляет существенные удобства при контроле изоляции в процессе производства.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
Методы определения потерь и КПД вращающихся ЭМ регламентированы ГОСТ 25941–83 и стандартом СЭВ (СТ СЭВ 3243–81).
При испытаниях для определения потерь и КПД ЭМ должны быть в исправном состоянии и работать с уровнями шума и вибраций, не превышающих норму.
Подшипники, коллекторы, контактные кольца и щетки ЭМ следует приработать и начинать с испытания при установившейся температуре опор (подшипников, подпятников).
В случае, если непосредственное изменение температуры опор невозможно, машина должна до начала испытаний проработать без нагрузки при номинальной частоте вращения в течение времени, указанного в табл. 2.2.
Таблица 2.2
| Мощность машины, кВт (кВ·А) | Продолжение вращения машин, мин | |
| При периодических испытаниях с подшипниками качения или при приемосдаточных испытаниях с подшипниками скольжения | При приемосдаточных испытаниях с подшипниками качения | |
| до 1 | 10 | 5 |
| 1..10 | 30 | 15 |
| 10..100 | 60 | 30 |
| 100..1000 | 120 | 60 |
| свыше 1000 | 240 | 120 |
При определении потерь и КПД имеет значение температура окружающей среды. Поэтому, чтобы не вносить поправок в измеренные значения отдельных потерь и КПД, рекомендуется проводить такие испытания при температуре окружающей среды 10..300С.
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ПОТЕРЬ
В электрических машинах можно выделить следующие составляющие потерь: Рмех – механические; Рс – в стали (к ним можно отнести добавочные потери холостого хода); Рщ – электрические в щетках; Рд – добавочные при нагрузке; Рм – электрические в основных обмотках; Рв – на возбуждение.
Механические потери обусловлены трением всех видов: в подшипниках, подпятниках и уплотнениях вала, щеток на коллекторах и контактных кольцах, вращающейся части машины о среду, заполняющую полость машины, в каналах вращающейся части, обусловленные работой вентиляторов, водяных и масляных насосов и всяких иных механизмов, приводимых в действие от вала испытуемой машины и предназначенных только для обслуживания этой машины.
Потери в стали и добавочные потери холостого хода обусловлены гистерезисом и вихревыми токами при перемагничивании сердечника якоря, а также вихревыми токами на поверхностях сердечников от разного рода пульсаций магнитного поля при отсутствии нагрузки машины и вихревыми токами во всех прочих частях машины, активных и конструктивных» потоками рассеяния при холостом ходе.
Электрические потери в основных обмотках равны произведению I2R, где R - суммарное сопротивление обмотки якоря и других обмоток, соединенных последовательно с якорем, I - ток в цепи обмотки якоря. Сопротивление обмотки измеряется при постоянном токе и приводится пересчетом к расчетной рабочей температуре; эти температуры составляют 75°С - для классов изоляции А, Е, В и 115 °С - для классов изоляции F и H.
В случаях, когда измерить сопротивление не представляется возможным из-за механической недоступности (например, в обмотке короткозамкнутого ротора АД). Применяется косвенные методы определения потерь в таких обмотках. Так, потери в обмотке к.з. ротора Рм2 определяется как произведение электромагнитной мощности РЭМ (передаваемой со статора на ротор) на скольжение
PМА = РЭМS.
Электромагнитная мощность РЭМ вычисляется как разность между подводимой мощностью Р1 и потерями в стали Рс (включая добавочные потери при холостом ходе) и основными потерями в обмотке статора РМ1
РЭМ = Р1 - Рс - РМ1.
Потери на возбуждение равны произведению 
(Rв - сопротивление цепи обмотки возбуждения).
Электрические потери в щетках равны РЭЩ = I∆UЩ, ∆UЩ - принимается по справочникам для каждого типа щеток.
Добавочные потери при нагрузке связаны в основном с вихревыми токами в активных и конструктивных частях машины от полей рассеяния, создаваемых током нагрузки. Оценить эти потери сложно. Поэтому они оцениваются в процентах от отдаваемой мощности (для генераторов) и от подводимой (для двигателей). Для машины постоянного тока добавочные потери при больших частотах вращения (в продолжительном режиме работы), отличающихся от номинальной в 1,5; 2; 3 и 4 раза, следует находить умножением добавочных потерь при номинальной частоте вращения соответственно на коэффициенты 1,4; 1,7; 2,5 и 3,2.
Потери и КПД ЭМ определяются непосредственным или косвенным методом. Метод непосредственного определения менее точен, чем косвенный, поэтому его рекомендуют применять лишь для электрических машин с относительно малым значением КПД - не более 85 %.
В связи с большей точностью косвенного метода его можно применять и для электрических машин со значением КПД менее 85 %.
МЕТОДЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ И КПД
Для непосредственного определения потерь и КПД используют следующие методы.
Метод измерения механической мощности
Механическая мощность на валу машины определяется как произведение измеренного вращающего момента на угловую частоту вращения. Эта мощность в случае двигателя является отдаваемой, а в случае генератора - подводимой. Вращающий момент находят с помощью динамометра, а при испытании двигателя также с помощью электромагнитного, механического или гидравлического тормоза.
Метод измерения электрической мощности
Он применяется при необходимости определить потери и КПД агрегата, состоящего, как минимум, из двух механически соединенных машин (двигатель-генератор). С помощью электроизмерительных приборов находят подводимую и отдаваемую мощность агрегата; разность их определяет полные потери в машинах, составляющих агрегат.
Метод тарированной вспомогательной машины
Испытуемая машина соединяется с тарированной; в зависимости от того, двигателем или генератором является испытуемая машина, тарированная машина должна быть соответственно генератором или двигателем. Тарирование вспомогательной машины, т.е. определение ее подводимой и отдаваемой мощности, производится (для повышения точности) методом отдельных потерь.
При испытании двигателя КПД находит как отношение суммы мощности, отдаваемой тарированной машиной, и потерь в ней к мощности, подводимой к испытуемой машине. При испытании генератора КПД определяется как отношение мощности, отдаваемой испытуемой машиной, к разности между мощностью, подводимой к тарированной машине и потерями в ней. При всех перечисленных методах непосредственного определения КПД его находят по формуле
где Р1 и Р2 - соответственно подводимая, и отдаваемая мощности.
Методы косвенного определения потерь и КПД
Косвенный метод определения потерь и КПД, называемый также методом отдельных потерь, основан на том, что опытным или расчетным путем находят отдельно каждый вид потерь, суммируют их, а КПД рассчитывают по формуле
где РΣ – сумма потерь.
Известны следующие методы косвенного определения потерь и КПД.
Метод взаимной нагрузки
Две одинаковые машины определяются механически и электрически таким образом, что одна из них работает в режиме двигателя и передает всю развиваемую ею механическую мощность второй машине, работающей в режиме генератора и возвращающей всю генерируемую ею электрическую мощность первой машине. Тогда сумма потерь в одной машине может быть определена по формуле
Метод ненагруженного двигателя
Этим способом можно определить потери в стали и механические в машинах всех видов, допускающих вращение в режиме ненагруженного двигателя. Испытуемую машину вращают вхолостую с номинальной частотой при изменяемом напряжении от значения, при котором обычно снимается характеристика холостого хода, но не менее 110% номинального напряжения, и до наименьшего напряжения, обеспечивающего вращение с этой частотой.
В асинхронных машинах, работающих в режиме ХХ, коэффициент мощности имеет малые значения. Поэтому для повышения точности измерений потребляемой мощности рекомендуется применять специальные ваттметры, которые предназначены для измерения коэффициента мощности при низких значениях.
|
Разделение суммы потерь в стали и механических на составляющие производят, строя зависимость суммы потерь в стали и механических (Рс + Рмех) от квадрата приложенного напряжения. Нижняя прямолинейная часть построенной зависимости, экстраполированная на нулевое значение приложенного напряжения, на оси ординат механические потери, т.к. при напряжении равном нулю, потери в стали также равны нулю.
В машинах постоянного тока с номинальным напряжением 100В сумму потерь в стали и механических строят от квадрата ЭДС в якоре.
Метод самоторможения и калориметрический
Эти методы достаточно сложны и имеют ограниченную область применения – лишь для гидрогенераторов с вертикальным валом.
При использовании метода самоторможения испытуемая машина подвергается свободному выбегу и затормаживается потерями в ней или какой-либо нагрузкой, поддающейся достаточно точному измерению. Потери определяются отрицательным ускорением самоторможения в момент прохождения частоты вращения через номинальное значение
где Р – потери, Вт; nн – номинальная частота вращения, об/мин; С= 
– постоянная торможения, Дж.
При использовании калориметрического метода потери в испытуемой машине определяются по количеству теплоты, создаваемой потерями в машине. Потери вычисляются как произведение расхода охлаждающей среды на превышение ее температуры с учетом теплоты, рассеиваемой в окружающую среду. Потери могут быть также найдены путем определения тарировочной характеристики, представляющей зависимость превышения температуры охлаждающей среды от потерь, выделяемых в машине, при условии, что потери могут быть измерены непосредственно электрическими методами. Потери выносимые из машины охлаждающей средой, равны
где Q – измеренный расход этой среды; с – ее теплоемкость; γ – плотность и Δv = v2 - v1 – превышение ее температуры на выходе v2 над температурой на входе v1.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 266.
