Πώς να προσδιορίσετε τη θερμοκρασία των περιελίξεων των κινητήρων AC από την αντίστασή τους
Μέτρηση θερμοκρασίας περιέλιξης κατά τη διάρκεια δοκιμών προθέρμανσης κινητήρα
Η θερμοκρασία των περιελίξεων προσδιορίζεται με δοκιμή του κινητήρα για θέρμανση. Εκτελούνται δοκιμές θέρμανσης για τον προσδιορισμό της απόλυτης θερμοκρασίας ή της αύξησης της θερμοκρασίας της περιέλιξης ή των τμημάτων του κινητήρα σε σχέση με τη θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου στο ονομαστικό φορτίο. Τα ηλεκτρικά μονωτικά υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή ηλεκτρικών μηχανών γερνούν και σταδιακά χάνουν την ηλεκτρική και μηχανική τους αντοχή. Ο ρυθμός αυτής της γήρανσης εξαρτάται κυρίως από τη θερμοκρασία στην οποία λειτουργεί η μόνωση.
Πολυάριθμα πειράματα έχουν αποδείξει ότι η αντοχή (διάρκεια ζωής) της μόνωσης μειώνεται στο μισό εάν η θερμοκρασία στην οποία λειτουργεί είναι 6-8 ° C υψηλότερη από το όριο για μια δεδομένη κατηγορία αντοχής στη θερμότητα.
Το GOST 8865-93 καθορίζει τις ακόλουθες κατηγορίες θερμικής αντίστασης ηλεκτρικών μονωτικών υλικών και τις χαρακτηριστικές οριακές θερμοκρασίες τους:
Κατηγορία αντοχής στη θερμότητα — Y A E B F H C Οριακή θερμοκρασία, αντίστοιχα — 90, 105, 120, 130, 155, 180, πάνω από 180 gr. μικρό
Οι δοκιμές θέρμανσης μπορούν να πραγματοποιηθούν υπό άμεσο φορτίο και έμμεσα (θέρμανση από απώλειες πυρήνα). Εκτελούνται στην καθορισμένη θερμοκρασία με πρακτικά αμετάβλητο φορτίο. Λαμβάνεται υπόψη η θερμοκρασία σταθερής κατάστασης, η οποία εντός 1 ώρας αλλάζει όχι περισσότερο από: 1 °C.
Ως φορτίο στις δοκιμές θέρμανσης, χρησιμοποιούνται διάφορες συσκευές, οι απλούστερες από τις οποίες είναι διάφορα φρένα (παπούτσια, ταινίες κ.λπ.), καθώς και φορτία που παρέχονται από μια γεννήτρια που λειτουργεί με ρεοστάτη.
Κατά τη διάρκεια των δοκιμών θέρμανσης, προσδιορίζεται όχι μόνο η απόλυτη θερμοκρασία, αλλά και η άνοδος της θερμοκρασίας των περιελίξεων πάνω από τη θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου.
Πίνακας 2 Μέγιστες επιτρεπόμενες αυξήσεις θερμοκρασίας εξαρτημάτων κινητήρα
Ανταλλακτικά για ηλεκτροκινητήρες
Μέγιστη επιτρεπτή προ-αύξηση θερμοκρασίας, ° C, με κατηγορία μονωτικού υλικού αντοχής στη θερμότητα
Μέθοδος μέτρησης θερμοκρασίας
ΕΝΑ
μι
V
φά
H
Μεταβλητό ρεύμα περιέλιξης των κινητήρων 5000 kV-A και άνω ή με μήκος του δρεπανιού 1 m και άνω
60
70
80
100
125
Αντίσταση ή θερμοκρασία στους ανιχνευτές που διατάσσονται από τις αυλακώσεις
Ίδιο αλλά μικρότερο από 5000 kV A ή s μήκος πυρήνα 1 m και άνω
50*
65*
70**
85**
105***
Θερμόμετρο ή συνθέσεις
Περιελίξεις ράβδων ασύγχρονων κινητήρων ρότορα
65
80
90
110
135
Θερμόμετρο ή συνθέσεις
Δακτύλιοι ολίσθησης
60
70
80
90
110
Θερμόμετρο ή θερμοκρασία στα ηχεία
Πυρήνες και άλλα χαλύβδινα μέρη, πηνία επαφής
60
75
80
110
125
Θερμόμετρο
Το ίδιο, χωρίς επαφή να διαχωρίζεται από τις περιελίξεις
Η άνοδος της θερμοκρασίας αυτών των εξαρτημάτων δεν πρέπει να υπερβαίνει τις τιμές που θα δημιουργούσαν κίνδυνο ζημιάς σε μονωτικά ή άλλα συναφή υλικά
* Κατά τη μέτρηση με τη μέθοδο αντίστασης, η επιτρεπόμενη θερμοκρασία αυξάνεται κατά 10 ° C. ** Το ίδιο, στους 15 ° C. *** Το ίδιο, στους 20 ° C.
Όπως φαίνεται από τον πίνακα, η GOST παρέχει διαφορετικές μεθόδους μέτρησης θερμοκρασίας, ανάλογα με τις συγκεκριμένες συνθήκες και τα μέρη των μηχανημάτων που πρόκειται να μετρηθούν.
Η μέθοδος του θερμομέτρου χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας της επιφάνειας στο σημείο εφαρμογής. (επιφάνεια περιβλήματος, ρουλεμάν, περιελίξεις), θερμοκρασία περιβάλλοντος και αέρας που εισέρχεται και εξέρχεται από τον κινητήρα. Χρησιμοποιούνται θερμόμετρα υδραργύρου και αλκοόλης. Μόνο θερμόμετρα αλκοόλης πρέπει να χρησιμοποιούνται κοντά σε ισχυρά εναλλασσόμενα μαγνητικά πεδία, καθώς περιέχουν υδράργυρο προκαλούνται δινορεύματαπαραμόρφωση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων. Για καλύτερη μεταφορά θερμότητας από τον κόμβο στο θερμόμετρο, η δεξαμενή του τελευταίου τυλίγεται σε αλουμινόχαρτο και στη συνέχεια πιέζεται πάνω στον θερμαινόμενο κόμβο. Για τη θερμομόνωση του θερμομέτρου, μια στρώση από βαμβάκι ή τσόχα εφαρμόζεται στο φύλλο, ώστε το τελευταίο να μην πέφτει στο χώρο μεταξύ του θερμομέτρου και του θερμαινόμενου τμήματος του κινητήρα.
Κατά τη μέτρηση της θερμοκρασίας του ψυκτικού μέσου, το θερμόμετρο πρέπει να τοποθετείται σε ένα κλειστό μεταλλικό κύπελλο γεμάτο με λάδι και να προστατεύει το θερμόμετρο από την ακτινοβολούμενη θερμότητα που εκπέμπεται από τις γύρω πηγές θερμότητας και το ίδιο το μηχάνημα και από ακούσια ρεύματα αέρα.
Κατά τη μέτρηση της θερμοκρασίας του εξωτερικού ψυκτικού μέσου, πολλά θερμόμετρα βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία γύρω από το εξεταζόμενο μηχάνημα σε ύψος ίσο με το μισό ύψος του μηχανήματος και σε απόσταση 1-2 m από αυτό. Η μέση αριθμητική τιμή των ενδείξεων αυτών των θερμομέτρων λαμβάνεται ως η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου.
Η μέθοδος θερμοστοιχείου, που χρησιμοποιείται ευρέως για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, χρησιμοποιείται κυρίως σε μηχανές AC. Τα θερμοστοιχεία τοποθετούνται στα κενά μεταξύ των στρωμάτων των πηνίων και στο κάτω μέρος της σχισμής, καθώς και σε άλλα δυσπρόσιτα σημεία.
Για τη μέτρηση των θερμοκρασιών σε ηλεκτρικές μηχανές, χρησιμοποιούνται συνήθως θερμοστοιχεία χαλκού-σταθεράς που αποτελούνται από σύρματα χαλκού και κονταντάνης με διάμετρο περίπου 0,5 mm. Σε ένα ζευγάρι, τα άκρα του θερμοστοιχείου συγκολλούνται μεταξύ τους. Τα σημεία διασταύρωσης τοποθετούνται συνήθως στο σημείο όπου είναι απαραίτητο να μετρηθεί η θερμοκρασία («καυτή διασταύρωση») και το δεύτερο ζεύγος άκρων συνδέεται απευθείας στους ακροδέκτες του ευαίσθητου χιλιοβολτομέτρου. με υψηλή εσωτερική αντίσταση… Στο σημείο όπου το μη θερμαινόμενο άκρο του σύρματος κονταντάν συνδέεται με το χάλκινο σύρμα (στον ακροδέκτη της συσκευής μέτρησης ή στον ακροδέκτη μετάβασης), σχηματίζεται η λεγόμενη «ψυχρή διασταύρωση» του θερμοστοιχείου.
Στην επιφάνεια επαφής δύο μετάλλων (constantan και χαλκός) εμφανίζεται ένα EMF, ανάλογο με τη θερμοκρασία στο σημείο επαφής, και σχηματίζεται ένα μείον στο κονταντάν και ένα συν στον χαλκό. Το EMF εμφανίζεται τόσο στις «ζεμένες» και στις «κρύες» συνδέσεις του θερμοστοιχείου.Ωστόσο, δεδομένου ότι οι θερμοκρασίες των διασταυρώσεων είναι διαφορετικές, τότε οι τιμές EMF είναι διαφορετικές και δεδομένου ότι στο κύκλωμα που σχηματίζεται από το θερμοστοιχείο και τη συσκευή μέτρησης, αυτά τα EMF κατευθύνονται το ένα προς το άλλο, το millivoltmeter μετρά πάντα τη διαφορά στο EMF των κόμβων «θερμών» και «κρύων» που αντιστοιχούν στη διαφορά θερμοκρασίας.
Διαπιστώθηκε πειραματικά ότι το EMF ενός θερμοστοιχείου χαλκού-σταθερής είναι 0,0416 mV ανά 1 ° C της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ των «ζεστών» και «κρύων» συνδέσεων. Αντίστοιχα, η κλίμακα millivoltmeter μπορεί να βαθμονομηθεί σε βαθμούς Κελσίου. Εφόσον το θερμοστοιχείο καταγράφει μόνο τη διαφορά θερμοκρασίας, για να προσδιορίσετε την απόλυτη θερμοκρασία "ζεστή" διασταύρωση, προσθέστε την "κρύα" θερμοκρασία διασταύρωσης που μετρήθηκε με το θερμόμετρο στην ένδειξη του θερμοστοιχείου.
Μέθοδος αντίστασης — Ο προσδιορισμός της θερμοκρασίας των περιελίξεων από την αντίστασή τους συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιείται συχνά για τη μέτρηση της θερμοκρασίας των περιελίξεων. Η μέθοδος βασίζεται στη γνωστή ιδιότητα των μετάλλων να αλλάζουν την αντίστασή τους ανάλογα με τη θερμοκρασία.
Για τον προσδιορισμό της αύξησης της θερμοκρασίας, μετράται η αντίσταση του πηνίου σε ψυχρή και θερμαινόμενη κατάσταση και γίνονται υπολογισμοί.
Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι από τη στιγμή που σβήνει ο κινητήρας μέχρι την έναρξη των μετρήσεων, περνάει κάποιος χρόνος, κατά τον οποίο το πηνίο έχει χρόνο να κρυώσει. Επομένως, για να προσδιοριστεί σωστά η θερμοκρασία των περιελίξεων τη στιγμή της διακοπής λειτουργίας, δηλαδή στην κατάσταση λειτουργίας του κινητήρα, μετά την απενεργοποίηση του μηχανήματος, εάν είναι δυνατόν, σε τακτά χρονικά διαστήματα (σύμφωνα με το χρονόμετρο), γίνονται αρκετές μετρήσεις .Αυτά τα διαστήματα δεν πρέπει να υπερβαίνουν το χρόνο από τη στιγμή της διακοπής λειτουργίας έως την πρώτη μέτρηση. Οι μετρήσεις στη συνέχεια προεκτείνονται με διάγραμμα R = f (t).
Η αντίσταση της περιέλιξης μετράται με τη μέθοδο αμπερόμετρο-βολτόμετρο. Η πρώτη μέτρηση πραγματοποιείται το αργότερο 1 λεπτό μετά το σβήσιμο του κινητήρα για μηχανές με ισχύ έως 10 kW, μετά από 1,5 λεπτό — για μηχανές ισχύος 10-100 kW και μετά από 2 λεπτά — για μηχανές με ισχύς μεγαλύτερη από 100 kW.
Εάν η πρώτη μέτρηση αντίστασης δεν γίνει περισσότερο από 15 — 20 από τη στιγμή της αποσύνδεσης, τότε η μεγαλύτερη από τις τρεις πρώτες μετρήσεις λαμβάνεται ως αντίσταση. Εάν η πρώτη μέτρηση γίνει περισσότερο από 20 δευτερόλεπτα μετά την απενεργοποίηση του μηχανήματος, τότε ορίζεται διόρθωση ψύξης. Για να το κάνετε αυτό, κάντε 6-8 μετρήσεις αντίστασης και δημιουργήστε ένα γράφημα της αλλαγής αντίστασης κατά την ψύξη. Στον άξονα τεταγμένων απεικονίζονται οι αντίστοιχες μετρούμενες αντιστάσεις και στην τετμημένη είναι ο χρόνος (ακριβώς σε κλίμακα) που μεσολάβησε από τη στιγμή που σβήνει ο ηλεκτροκινητήρας μέχρι την πρώτη μέτρηση, τα διαστήματα μεταξύ των μετρήσεων και της καμπύλης που φαίνεται στο γράφημα ως συμπαγής γραμμή. Αυτή η καμπύλη συνεχίζει στη συνέχεια προς τα αριστερά, διατηρώντας τη φύση της αλλαγής της, έως ότου τέμνει τον άξονα y (που φαίνεται με μια διακεκομμένη γραμμή). Το τμήμα κατά μήκος του άξονα τεταγμένων από την αρχή του σημείου τομής με τη διακεκομμένη γραμμή καθορίζει με επαρκή ακρίβεια την επιθυμητή αντίσταση της περιέλιξης του κινητήρα σε θερμή κατάσταση.
Η κύρια ονοματολογία των κινητήρων που εγκαθίστανται σε βιομηχανικές επιχειρήσεις περιλαμβάνει μονωτικά υλικά των κατηγοριών Α και Β.Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείται υλικό με βάση τη μαρμαρυγία κατηγορίας Β για τη μόνωση του αυλακιού και για την περιέλιξη του σύρματος PBB με βαμβακερή μόνωση κατηγορίας Α, τότε ο κινητήρας ανήκει στην κατηγορία αντοχής στη θερμότητα. στην κατηγορία Α. Εάν η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου είναι κάτω από 40 ° C (τα πρότυπα για τα οποία δίνονται στον πίνακα), τότε για όλες τις κατηγορίες μόνωσης οι επιτρεπόμενες αυξήσεις θερμοκρασίας μπορούν να αυξηθούν κατά τόσους βαθμούς όσο η θερμοκρασία του Το ψυκτικό μέσο είναι κάτω από 40 ° C, αλλά όχι περισσότερο από 10 ° C. Εάν η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου είναι 40 — 45 ° C, τότε οι μέγιστες επιτρεπόμενες αυξήσεις θερμοκρασίας που αναφέρονται στον πίνακα μειώνονται για όλες τις κατηγορίες μονωτικών υλικών κατά 5 ° C και σε θερμοκρασίες του μέσου ψύξης 45-50 ° C — στους 10 ° C. Η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου συνήθως λαμβάνεται ως η θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα.
Για κλειστές μηχανές με τάση όχι μεγαλύτερη από 1500 V, η μέγιστη επιτρεπόμενη αύξηση θερμοκρασίας των περιελίξεων του στάτη ηλεκτρικών κινητήρων με ισχύ μικρότερη από 5000 kW ή με μήκος πυρήνα μικρότερο από 1 m, καθώς και περιελίξεων από Οι ρότορες ράβδων σε θερμοκρασίες μέτρησης με τη μέθοδο αντίστασης μπορούν να αυξηθούν κατά 5 ° C. Κατά τη μέτρηση της θερμοκρασίας των περιελίξεων με τη μέθοδο μέτρησης της αντίστασής τους, προσδιορίζεται η μέση θερμοκρασία των περιελίξεων. Στην πραγματικότητα, όταν ο κινητήρας λειτουργεί, οι επιμέρους περιοχές περιέλιξης τείνουν να έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες. Επομένως, η μέγιστη θερμοκρασία των περιελίξεων, η οποία καθορίζει την ανθεκτικότητα της μόνωσης, είναι πάντα ελαφρώς υψηλότερη από τη μέση τιμή.