МЕЖДУ СМЕЖНЫМИ ВИТКАМИ ОБМОТКИ
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

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.

 
Для определения искомой суммы потерь в стали и механических следует вычесть из измеренной подводимой мощности основные электрические потери, создаваемые в обмотках рабочей цепи машины потребляемым при опыте током, и потери в переходных контактах щеток. При расчете основных электрических потерь, равных произведению квадрата тока в рабочей цепи на ее сопротивление, последнее должно быть измерено немедленно по окончании опыта.

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: 221.