Контроль нагрева электрооборудования

Определение температуры обмоток электродвигателей переменного тока

по их сопротивлению

Метод сопротивления

Метод сопротивления — определение температуры обмоток по их сопротивлению постоянному току часто используется для измерения температуры обмоток. Метод основан на свойстве металлов изменять электрическое сопротивление в зависимости от температуры.

Для определения превышения температуры осуществляют измерения сопротивления обмотки в холодном и нагретом состояниях и производят вычисления. Следует учитывать, что с момента отключения двигателя до начала замеров проходит некоторое время, в течение которого обмотка успевает остыть. Поэтому для правильного определения температуры обмоток в момент отключения, т. е. в рабочем состоянии двигателя, после отключения машины по возможности через равные промежутки времени (по секундомеру) производят несколько измерений. Эти промежутки не должны превышать времени от момента выключения до первого замера. Затем производят экстраполяцию измерений, построив график R = f(t).

Метод амперметра-вольтметра

Методом амперметра-вольтметра измеряют сопротивление обмотки. Первое измерение от момента отключения двигателя производят не позднее чем через:

— 1 мин для машин мощностью до 10 кВт;

— 1,5 мин — для машин мощностью 10–100 кВт;

— 2 мин — для машин мощностью выше 100 кВт.

Если первое измерение сопротивления произведено не более чем через 15–20 с момента выключения, то за сопротивление принимают наибольшее из первых трех измерений. Если первое измерение произведено более чем через 20 с после отключения машины, то устанавливают поправку на остывание.

Для этого производят 6–8 измерений сопротивления и строят график изменения сопротивления при остывании:

l по оси ординат откладывают соответствующие измеренные сопротивления;

l по оси абсцисс — время (точно в масштабе), прошедшее от момента выключения электродвигателя до первого измерения, промежутки между измерениями и получают кривую, изображенную на графике сплошной линией.

После этого продолжают эту кривую влево, сохраняя характер ее изменения, до пересечения с осью. Отрезок на оси ординат от начала координат до пересечения с пунктирной линией с достаточной точностью определяет искомое сопротивление обмотки двигателя в горячем состоянии.

Основная номенклатура двигателей, установленных на промышленных предприятиях, включает в себя изоляционные материалы классов А и В. Например, если для пазовой изоляции применен материал на основе слюды класса В, а для обмотки провод ПБД с хлопчатобумажной изоляцией класса А, то двигатель по классу нагревостойкости относится к классу А. Если температура охлаждающей среды ниже 40 °С, то для всех классов изоляции допускаемые превышения температуры могут быть увеличены на столько градусов, на сколько температура охлаждающей среды ниже 40 °С, но не более чем на 10 °С. Если температура охлаждающей среды 40–45 °С, то предельно допустимые превышения температуры, снижаются для всех классов изоляционных материалов на 5 °С, а при температурах охлаждающей среды 45–50 °С — на 10 °С. За температуру охлаждающей среды обычно принимают температуру окружающего воздуха.

Для закрытых машин на напряжение не более 1 500 В предельно допустимые превышения температуры обмоток статоров электродвигателей мощностью менее 5000 кВт или с длиной сердечника менее 1 м, а также

стержневых обмоток роторов при измерении температур методом сопротивления допускается повышать на 5 °С. При измерении температуры обмоток по способу замера их сопротивления определяется средняя температура обмоток. В действительности при работе двигателя отдельные зоны обмоток, как правило, имеют разную температуру. Поэтому максимальная температура обмоток, определяющая долговечность изоляции, всегда немного превышает среднее значение.

Режимы работы электродвигателей

Различают три основных режима работы двигателей: продолжительный, повторно-кратковременный и кратковременный.

Продол­жительным называется режим работы двигателя при по­стоянной нагрузке продолжительностью не менее, чем необходимо для достижения установившейся температу­ры при неизменной температуре окружающего воздуха.

Повторно-кратковременным называется такой режим работы, при котором кратковременная неизменная на­грузка чередуется с отключениями двигателя, причем во время нагрузки температура двигателя не достигает установившегося значения, а во время паузы двигатель не успевает охладиться до температуры окружающего воздуха.

Кратковременным называется такой режим, при котором за время нагрузки двигателя температура его не достигает установившегося значения, а за время паузы успевает охладиться до температуры окружаю­щего воздуха.

Рисунок 1. Схема нагрева и охлаждения двигателей: а — продолжительного режима работы, б — повторно-кратковременного, в — кратковременного

На рис. 1 изображены кривые нагрева и охлажде­ния двигателя и подводимые мощности Р для трех ре­жимов работы. Для продолжительного режима работы изображены три кривые нагрева и охлаждения 1, 2, 3 (рис. 1, а), соответствующие трем различным нагруз­кам на его валу. Кривая 3 соответствует наибольшей нагрузке на валу; при этом подводимая мощность P3>P2>Pi. При повторно-кратковременном режиме двигателя (рис. 1, б) температура его за время нагрузки не достигает установившейся. Температура дви­гателя повышалась бы по пунктирной кривой, если бы время нагрузки было более длительным. Продолжитель­ность включения двигателя ограничивается 15, 25, 40 и 60% времени цикла. Продолжительность одного цикла tц принимается равной 10 мин и определяется суммой времени нагрузки N и времени паузы R, т. е.

tц = N + R

Для повторно-кратковременного режима работы вы­пускаются двигатели с продолжительностью работы ПВ 15, 25, 40 и 60%: ПВ = N : (N + R) * 100%

На рис. 1 в изображены кривые нагрева и охлаж­дения двигателя при кратковременном режиме работы. Для этого режима делаются двигатели с длитель­ностью периода неизменной номинальной нагрузки 15, 30, 60, 90 мин.

Теплоемкость двигателя – величина значительная, поэтому нагрев его до установившейся температуры может продолжаться несколько часов. Двигатель кратко­временного режима за время нагрузки не успевает на­греться до установившейся температуры, поэтому он работает с большей нагрузкой на валу и большей под­водимой мощностью, чем такой же двигатель продол­жительного режима работы. Двигатель повторно-крат­ковременного режима работы также работает с большей нагрузкой на валу, чем такой же двигатель продолжи­тельного режима работы. Чем меньше продолжитель­ность включения двигателя, тем больше допустимая нагрузка на его валу.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=No0vwNGLo-0

Для большинства машин (компрессоры, вентилято­ры, картофелечистки и др.) применяются асинхрон­ные двигатели общего применения продолжительного режима работы. Для подъемников, кранов, кассовых аппаратов применяются двигатели повторно-кратковре­менного режима работы. Двигатели кратковременного режима работы используются для машин, применяёмых во время ремонтных работ, например электрических талей и кранов.

Сушка индукционными потерями

Однако необходимость разбирать двигатель, выполнять расчет и намотку намагничивающей обмотки несколько усложняет и затрудняет сушку. Поэтому практически методом потерь в стали электродвигатели сушат в том случае, если нет возможности применить другие методы. При этом метод потерь в стали применяется главным образом для сушки крупных электродвигателей (свыше 100 кВт).

Если двигатель имеет выносные подшипники, то сушка его может быть выполнена без разборки. В этом случае один из подшипников изолируется от фундаментной рамы и вал ротора используется в качестве намагничивающего витка.

Пример. Расчет витков для сушки электродвигателя типа ДАМСО-185-4, 680 кВт, 1480 об/мин, 6000 В.

l = 43 см; lкан = 1 см; nкан = 9 шт.;Dвнутр = 45 см; Dвнешн = 80 см; hзуб = 7,5 см.

Определяем осевую длину активной стали

lс = k × (l – nкан × hкан) ,

где k – коэффициент заполнения для лакированной стали, равный 0,93,

lс = 0,93 × (43 – 9 × 1) = 0,93 × 34 = 30,7 см;

высоту спинки статора

поперечное сечение спинки статора

Q = lс × hсп = 30,7 × 10 =307 см2 .

Принимая индукцию B = 1 Тл и напряжение сушки Uс = 220 В, определяем число витков намагничивающей обмотки

Для индукции B = 0,5 Тл и того же напряжения (установившийся режим) число витков

а F для индукции B = 1 Тл и динамной стали выбираем, как указано выше F = 5 А.

Диаметр активной стали, соответствующей середине спинки статора:

D = Dвнешн – hсп = 80 – 10 = 70 см .

Полная намагничивающая сила

F = π × D × F = 3,14 × 70 × 5 = 1100 А .

Ток намагничивания

Полная мощность, необходимая для сушки:

Сечение провода намагничивающей обмотки выбираем для тока

По справочнику находим, что сечение провода марки ПР должно быть равно 10 мм2.

Намагничивающую обмотку выполняем с 65 витками. Для ускорения прогрева двигателя на обмотке делаем отпайку от 32-го витка.

Проверка паек лобовых частей обмотки статора.

Проверка качества паек проводится у генераторов, пайки лобовых частей обмотки статора которых выполнены оловянистыми припоями. ИК-контроль паек рекомендуется осуществлять при питании обмотки статора постоянным током, при снятых торцевых щитах у турбогенераторов.
В качестве источников постоянного тока следует использовать установки, применяемые при сушке генераторов методом потерь в меди обмоток. Значения тока, протекающего по обмотке статора, не должны превышать (0,5 — 0,7)/ном. Измерение температуры осуществляется с помощью тепловизора или пирометра с лазерной наводкой. В качестве репера используется поверхность изолирующей коробочки паяного контактного соединения стержня, который имеет термопару на меди.
В процессе ИК-контроля составляется теплокарта с температурами на поверхности коробочек паяных контактных соединений. Снятие коробочек с паяных контактных соединений и ревизию последних начинают с паек, имевших максимальную температуру.

Ссылка на основную публикацию