Меню

Измерение температуры обмотки по сопротивлению



Как определить температуру обмоток электродвигателей переменного тока по их сопротивлению

Измерение температуры обмоток при испытаниях электродвигателя на нагревание

Температуру обмоток определяют при испытаниях двигателя на нагревание. Испытания на нагревание производят для определения абсолютной температуры или превышения температуры обмотки или частей электродвигателя относительно температуры охлаждающей среды при номинальной нагрузке Электроизоляционные материалы, применяемые в конструкциях электрических машин, стареют и постепенно теряют электрическую и механическую прочность. Быстрота этого старения зависит главным образом от температуры, при которой работает изоляция.

Многочисленными опытами установлено, что долговечность (срок службы) изоляции сокращается вдвое, если температура, при которой она работает, на 6-8 °С превышает предельную для данного класса нагревостойкости.

ГОСТ 8865-93 устанавливает следующие классы нагревостойкости электроизоляционных материалов и характерные для них предельные температуры:

Класс нагревостойкости — Y А Е В F Н С Предельная температура, соответственно — 90, 105, 120, 130, 155, 180, св.180 гр. С

Испытания на нагревание могут осуществляться при непосредственной нагрузке и косвенным методом (нагревание от основных потерь). Их проводят до установившейся температуры при практически неизменной нагрузке. Установившейся считают температуру, которая в течение 1 ч изменяется не более чем : 1 °С.

В качестве нагрузки при испытаниях на нагревание применяют различные устройства, наиболее простыми из которых являются различные тормоза (колодочные, ленточные и т.д.), а также нагрузки, обеспечиваемые генератором, работающим реостат.

При испытаниях на нагревание определяют не только абсолютную температуру, но и превышение температуры обмоток над температурой охлаждающей среды.

Таблица 2 Предельно допустимые превышения температур частей двигателя

Предельно допустимое пре­ вышение температуры, °С, при изоляционных материа­ лах класса нагревостойкости

Метод измерения температуры

Обмотки переменно­ го тока двигателей 5 000 кВ-А и более или с длиной сер­ дечника 1 м и более

Сопротивления или температурных ин­ дикаторов, уложен­ ных, в пазы

То же, но менее 5 000 кВ А или с длиной сердечника 1 м и более

Термометра или со­ противления

Стержневые обмотки роторов асинхрон­ ных двигателей

Термометра или со­ противления

Термометра или температурных ин­ дикаторов

Сердечники и другие стальные части, со­ прикасающиеся с обмотками

То же, не соприка­ сающиеся с обмот­ ками

Превышение температуры этих частей не должно превышать значений, которые создавали бы опасность повреждения изоляционных или дру­гих смежных материалов

Как видно из таблицы, в ГОСТе предусмотрены различные методы измерения температур в зависимости от конкретных условий и частей машин, у которых необходимо проводить измерения.

Методом термометра определяют температуру поверхности в точке приложения (поверхность корпуса, подшипников, лобовых частей обмотки), температуру окружающей среды и воздуха, поступающего и выходящего из двигателя. Применяют как ртутные, так и спиртовые термометры. Вблизи сильных переменных магнитных полей следует применять только спиртовые термометры, так как в ртути наводятся вихревые токи, искажающие результаты измерения. Для лучшей передачи теплоты от узла к термометру резервуар последнего обертывают фольгой, а затем прижимают к нагретому узлу. Для теплоизоляции термометра поверх фольги накладывают слой ваты или войлока таким образом, чтобы последний не попал в пространство между термометром и нагретой частью двигателя.

При измерении температуры охлаждающей среды термометр следует помещать в закрытый металлический стаканчик, заполненный маслом и защищающий термометр от лучистой теплоты, испускаемой окружающими тепловыми источниками и самой исследуемой машиной, и случайных потоков воздуха.

При измерении температуры наружной охлаждающей среды несколько термометров располагают в разных точках вокруг исследуемой машины на высоте, равной половине высоты машины, и на расстоянии 1 — 2 м от нее. За температуру охлаждающей среды принимают среднее арифметическое значение показаний этих термометров.

Метод термопары , широко применяемый для измерения температур, используется в основном в машинах переменного тока. Термопары закладывают в пазы между слоями обмоток и на дно паза, а также в других труднодоступных местах.

Для измерения температур в электрических машинах обычно применяют медно-константановые термопары, состоящие из медной и константановой проволок диаметром около 0,5 мм. В одной паре концы термопары спаяны между собой. Места спая обычно помещают в ту точку, где необходимо измерить температуру («горячий спай»), а вторую пару концов подключают непосредственно к зажимам чувствительного милливольтметра с большим внутренним сопротивлением. В том месте, где ненагреваемый конец константановой проволоки соединяется с медным проводником (на клемме измерительного прибора или переходной клемме), образуется так называемый «холодный спай» термопары.

На поверхности контакта двух металлов (константана и меди) возникает ЭДС, пропорциональная температуре в месте контакта, причем на константане образуется минус, а на меди плюс. ЭДС возникает как на «горячем», так и на «холодном» спае термопары. Однако поскольку температуры спаев разные, то и значения ЭДС различны, а так как в контуре, образованном термопарой и измерительным прибором, эти ЭДС направлены навстречу друг другу, то милливольтметр всегда измеряет разность ЭДС «горячего» и «холодного» спаев, соответствующую разности температур.

Опытом установлено, что ЭДС медно-константановой термопары составляет 0,0416 мВ на 1 °С разности температур «горячего» и «холодного» спаев. В соответствии с этим можно отградуировать шкалу милливольтметра в градусах Цельсия. Так как термопара фиксирует только разность температур, то для определения абсолютной температуры «горячего» спая следует к показаниям термопары прибавить температуру «холодного» спая, из-меренную термометром.

Метод сопротивления — определение температуры обмоток по их сопротивлению постоянному току часто используется для измерения температуры обмоток. Метод основан на известном свойстве металлов изменять свое 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).

Методом амперметра — вольтметра измеряют сопротивление обмотки. Первое измерение производят не позднее чем через 1 мин от момента отключения двигателя для машин мощностью до 10 кВт, через 1,5 мин — для машин мощностью 10—100 кВт и через 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. По оси ординат откладывают соответствующие измеренные сопротивления, а 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 ординат (изображена пунктирной линией). 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 (нормы для которой приведены в табл.), 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, указанные в табл., 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.

Читайте также:  Определение погрешности измерений методом границ

Источник

Определение температуры обмоток электродвигателя переменного тока по их сопротивлению

Цель работы: определение температуры обмоток трехфазного асинхронного двигателя.

Краткие теоретические сведения

Испытания на нагревания производят для определения абсолютной температуры или превышения температуры обмотки или частей электродвигателя относительно температуры охлаждающей среды при номинальной нагрузке.

Электроизоляционные материалы, применяемые в электрических машинах, стареют и постоянно теряют электрическую и механическую прочность. Скорость этого старения зависит главным образом от температуры.

Установлено, что долговечность изоляции сокращается вдвое, если температура, при которой она работает, на 60-80С превышает предельную температуру для данного класса нагревостойкости.

ГОСТ устанавливает следующие классы нагревостойкости электроизоляционных материалов.

Предельная температура, 0С

При испытаниях на нагревание определяют не только абсолютную температуру, но и превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды (табл.1).

Таблица 1. Предельно допустимые превышения температур частей двигателя

Предельно допустимые превышения температуры, 0С, при изоляционных материалах класса нагревостойкости

Обмотки переменного тока двигателей

5000 кВ·А и выше или с длиной сердечника 1 м и более

температурных индикаторов, уложенных в пазы

То же, но менее 5000

кВ·А или с длиной сердечника менее 1 м

сопротивления. Данные приведены для измерения методом термометра.

роторов асинхронных двигателей

температурных индикаторов, уложенных в пазы

Сердечника и другие

стальные части, соприкасающиеся с обмотками

То же, не соприкасающиеся с обмотками

Превышение температуры этих частей не должно превышать

значений которые создавали бы опасность повреждения изоляционных или других смежных материалов

*при измерении методом сопротивления допускаемая температура увеличивается на 10 0С;

ГОСТ предусматривает различные методы измерения температур в зависимости от конкретных условий.

Определяется температура поверхности в точке приложения. Применяют как ртутные, так и спиртовые термометры. Вблизи сильных электромагнитных полей следует применять только спиртовые термометры. Для улучшения передачи теплоты от узла к термометру резервуару термометра обволакивают

фольгой, а затем прижимают к нагретому узлу, покрывая слоем

• Откройте дверь шкафа.

• Отключите выключатели QF1 и SF1.

• Создайте механический момент сопротивления на валу двигателя M1, исключающий его пуск. Для этого снимите кожух, защищающий от прикосновения к валу двигателя Ml. Закрепите на валу двигателя стопорное устройство так, чтоб исключалось вращение вала в обе стороны.

• Нажмите выступающий шток электротеплового реле КК1.

• Включите выключатели QF1 и SF1.

• Закройте дверь шкафа ключом,

• Подайте на шкаф электропитание от сети лаборатории. О наличии последнего должна сигнализировать загоревшаяся зеленая лампа HLG1 («ГОТОВ»).

• Нажмите кнопку SB1 («ВПЕРЕД»). В результате произойдет подключение двигателя Ml к электрической сети, о чем должна будет сигнализировать загоревшаяся красная лампа HLR1 («ВПЕРЕД»). Стрелки вольтметра PV1 и амперметра РА1 укажут напряжение и увеличившийся ток двигателя Ml. Зеленая лампа HLG1 («ГОТОВ») погаснет. Двигатель Ml останется неподвижным и начнет издавать характерный гудящий звук. Через некоторое время должно сработать электротепловое реле, в результате чего двигатель Ml должен аварийно отключиться от электрической сети.

• По завершении эксперимента отключите шкаф от сети электропитания лаборатория, снимите стопорное устройство с вала двигателя Ml и установите защитный кожух.

• Если включены выключатели QF1 и SF1, то отключите их.

• Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической принципиальной. Для соединения аппаратуры, установленной на двери шкафа, с аппаратурой внутри шкафа используйте в качестве промежуточных контактов блоки зажимов Х5, Х6, расположенные на шасси шкафа.

• Если выступает шток электротеплового реле КК1, то нажмите его.

• Включите выключатели QF1 и SF1.

• Закройте дверь шкафа ключом.

• Подайте на шкаф электропитание от сети лаборатории. О наличии последнего должна сигнализировать загоревшаяся зеленая лампа HLG1 («ГОТОВ»).

• Нажмите кнопку SB1 («ВПЕРЕД»). В результате произойдет прямой пуск двигателя Ml, о чем должна будет сигнализировать загоревшаяся красная лампа HLR1 («ВПЕРЕД»). Стрелки вольтметра PV1 и амперметра РА1 укажут напряжение и ток двигателя Ml. Зеленая лампа HLG1 («ГОТОВ») погаснет.

• Нажмите кнопку SB2 («СТОП»). В результате произойдет отключение двигателя M1 от электрической сети и последующий его останов. Двигатель Ml будет готов к очередному пуску, о чем будет сигнализировать загоревшаяся зеленая лампа HLG1 («ГОТОВ»). Красная лампа HLR1 («ВПЕРЕД») погаснет.

• Осуществите повторный пуск двигателя нажатием кнопки SB1 («ВПЕРЕД»).

• Смоделируйте обрыв фазы двигателя M1 выниманием перемычки, например, в фазе «В» на его терминальной панели. Двигатель Ml начнет издавать характерный гудящий звук. Амперметр укажет увеличившийся ток двигателя Ml. Через некоторое время должно сработать электротепловое реле, в результате чего двигатель Ml должен аварийно отключиться от электрической сети и остановиться.

• Устраните искусственно созданный обрыв фазы «В» двигателя

• Отключите шкаф от сети электропитания лаборатории.

За температуру окружающей среды принимают среднее арифметическое значение показателей нескольких термометров.

Применяется для измерения температур, используется в основном в машинах переменного тока. Термопары укладываются в пазы между слоями обмоток и на дно пазов.

Термопару образуют две изолированные друг от друга проволоки из различных материалов. Для измерения температур в электрических машинах применяют медно-константановые термопары.

Метод основан на свойстве проводников изменять свое сопротивление под воздействием тока, т.е. под влиянием температуры.

Для определения превышения температуры, 0С, производят измерения сопротивления в холодном и нагретом состоянии по формулам:

для меди ∆Т = R г − R x (235 + T

для алюминия ∆Т = R г − R x (245 + T

где ∆Т – превышение температуры обмотки, 0С;

Тх и Rх – температура и сопротивление в холодном состоянии;

Тг и Rг – температура и сопротивление в нагретом состоянии,

R0 – температура охлаждающей среды, 0С.

Для правильного определения температуры обмоток в

момент отклонения, т.е. в рабочем состоянии двигателя, поступают следующим образом:

после отклонения машины через равные промежутки времени производят измерения и строят зависимость R=f(t) (рис. 11).

Рис. 11. График изменения сопротивления обмоток при остывании

Метод амперметра – вольтметра

Первое измерение сопротивления обмотки производят не позднее чем через 1 минуту от момента отключения для машин мощностью до 10 кВт, через 1,5 минут – для машин мощностью

10-100 кВт и через две минуты – для машин мощностью выше

Отрезок от оси ординат с достаточной точностью определит искомое сопротивление обмотки двигателя в горячем состоянии.

Если температура охлаждающей среды 40-450С, то предельно допустимые превышения температуры, указанные в таблице 6 снижаются для всех классов изоляционных материалов на 5 0С, а при температурах охлаждающей среды обычно применяют температуру окружающей среды 45-50 0С – на 10 0С. За температуру охлаждающей среды обычно принимают температуру окружающего воздуха.

Для закрытых машин напряжением не более 1500В предельно допустимые превышения температуры обмоток статора электродвигателей мощностью менее 5 кВт или с длиной сердечника менее 1м, а также стержневой обмоток роторов при измерении температур методом сопротивления допускается повышать на 5 0С.

При измерении температуры обмоток по способу замера их сопротивления определяется их средняя температура обмоток. В действительности же при работе двигателя отдельные зоны обмоток, как правило, имеют разную температуру. Поэтому максимальная температура обмоток, определяющая долгота ж и наладка шкафов управления» присущи следующие качества.

Универсальность, которая выражается в возможности воспроизведения не только базовых экспериментов, но и более широкого круга задач моделирования.

Гибкость, которая обеспечивается возможностью компоновки требуемой конфигурации комплекта сообразно с задачами каждого конкретного эксперимента.

Наглядность, достигаемая за счет малой мощности силовых элементов, защитой электрических цепей от эксплуатационных коротких замыканий и неумелого обращения.

Электробезопасность, которая обеспечена выполнением элементов классам защиты от поражения электрическим током

Читайте также:  Средство измерения стоимости товаров услуг

01 и 1, а также применением устройства защитного отключения,

защитных гнезд и проводников.

Компактность, которая обеспечивает устанавливаемость малую мощность элементов и использованием только требуемых для данного эксперимента аппаратов.

Современный дизайн комплекта с учетом, требований эргономики, инженерной психологии и эстетики.

Порядок допуска к выполнению эксперимента

Лабораторная работа выполняется бригадой студентов состоящих из 3 – 4 человек.

Перед выполнением лабораторной работы необходимо ознакомиться с правилами техники безопасности, принципиальной схемой лабораторной установки, с назначением и размещением прибора, сигнальных ламп, клемм, кнопок управления.

Указания по проведению эксперимента

• Обеспечьте, чтобы шкаф управления асинхронным двигателем (далее шкаф) был заперт и отключен от сети электропитания лаборатории внешним коммутационным аппаратом, например, автоматическим выключателем.

• Откройте дверь шкафа.

Материал взят из книги Монтаж и эксплуатация электрооборудования предприятий и установок (Амирова С.С.)

Источник

Перегрузки по току. Температура обмоток электродвигателя.

Влияние токовых перегрузок

на работу и срок службы электродвигателей

Анализ повреждений асинхронных двигателей показывает, что основной причиной их выхода из строя является разрушение изоляции из-за перегрева.

Температура нагрева обмоток электродвигателя зависит от теплотехнических характеристик двигателя и параметров окружающей среды. Часть выделяемого в двигателе тепла идет на нагрев обмоток, а остальное отдается в окружающую среду. На процесс нагрева влияют такие физические параметры, как теплоемкость и теплоотдача.

В зависимости от теплового состояния электродвигателя и окружающего воздуха степень их влияния может быть различной. Если разность температур двигателя и окружающей среды невелика, а выделяемая энергия значительна, то ее основная часть поглощается обмоткой, сталью статора и ротора, корпусом двигателя и другими его частями. Происходит интенсивный рост температуры изоляции.

По мере нагрева все больше проявляется влияние теплоотдачи. Процесс устанавливается после достижения равновесия между выделяемым теплом и теплом, отдаваемым в окружающую среду.

Повышение тока сверх допустимого значения не сразу приводит к аварийному состоянию. Требуется некоторое время, прежде чем статор и ротор нагреются до предельной температуры. Поэтому нет необходимости в том, чтобы защита реагировала на каждое превышение тока. Она должна отключать машину только в тех случаях, когда возникает опасность быстрого износа изоляции.

С точки зрения нагрева изоляции большое значение имеют величина и длительность протекания токов, превышающих номинальное значение. Эти параметры зависят, прежде всего, от характера технологического процесса.

Перегрузки электродвигателя технологического происхождения

Рассмотрим перегрузки электродвигателей, вызванные периодическим увеличением вращающего момента на валу рабочей машины. В таких станках и установках мощность электродвигателя все время изменяется. Трудно заметить сколько-нибудь длительный промежуток времени, в течение которого ток оставался бы неизменным по величине. На валу двигателя периодически возникают кратковременные большие моменты сопротивления, создающие броски тока.

В других машинах могут возникать сравнительно небольшие, но длительные перегрузки. Обмотки электродвигателя постепенно нагреваются до температуры, близкой к предельно допустимому значению. Обычно электродвигатель имеет некоторый запас по нагреву, и небольшие превышения тока, несмотря на продолжительность действия, не могут создать опасной ситуации. В этом случае отключение не обязательно.

Аварийные перегрузки электродвигателя

Кроме перегрузок технологического происхождения, могут быть аварийные перегрузки, возникающие по другим причинам (авария в питающей линии, заклинивание рабочих органов, снижение напряжения и др). Они создают своеобразные режимы работы асинхронного двигателя и выдвигают свои требования к средствам защиты.

Перегрузки при длительном режиме работы с постоянной нагрузкой

Обычно электродвигатели выбирают с некоторым запасом по мощности. Кроме того, большую часть времени машины работают с недогрузкой. В результате ток двигателя часто значительно ниже номинального значения. Перегрузки возникают, как правило, при нарушениях технологии, поломках, заедании и заклинивании в рабочей машине.

Внимание. Защита должна отключать электродвигатель при возникновении перегрузок, вызывающих опасный перегрев обмоток.

С точки зрения влияния длительных превышений тока на изоляцию следует различать:

— сравнительно небольшие перегрузки (до 50%);

— большие перегрузки (более 50%).

Действие первых проявляется не сразу, а постепенно, в то время как последствия вторых проявляются через короткое время. Если превышение температуры над допустимым значением невелико, то старение изоляции происходит медленно. Небольшие изменения в структуре изолирующего материала накапливаются постепенно. С ростом температуры процесс старения экспоненциально ускоряется.

Примечание.Из закона Аррениуса следует, что перегрев сверх допустимого на каждые 810 °С сокращает срок службы изоляции обмоток электродвигателя в два раза. Таким образом, перегрев на 40 °С сокращает срок службы изоляции в 32 раза!

При больших перегрузках (более 50%) изоляция быстро разрушается под действием высокой температуры.

Зависимость допустимой длительности перегрузки от ее величины называется перегру-

зочной характеристикой электродвигателя. Теплофизические свойства электродвигателей разных типов имеют некоторые отличия, также отличаются и их характеристики. На рис. 21 сплошной линией показана одна из таких характеристик.

Рис. 21. Перегрузочная характеристика электродвигателя (сплошная линия) и желаемая характеристика защиты (пунктирная линия)

Из приведенной характеристики можно сформулировать одно из основных требований к защите от перегрузок, действующей в зависимости от тока. Она должна срабатывать в зависимости от величины перегрузки. Это дает возможность исключить ложные срабатывания при неопасных бросках тока, возникающих, например, при пуске двигателя. Защита должна срабатывать только при попадании в область недопустимых значений тока и длительности его протекания. Ее желаемая характеристика, показанная на рис. 21 пунктирной линией, должна всегда располагаться под перегрузочной характеристикой двигателя.

Перегрузки при переменном длительном режиме работы

Некоторые рабочие органы и механизмы создают нагрузку, изменяющуюся в больших пределах, как, например, в машинах для дробления, измельчения. Здесь периодические перегрузки сопровождаются недогрузками вплоть до работы на холостом ходу.

Каждое увеличение тока, взятое в отдельности, не приводит к опасному росту температуры. Однако если их много и они повторяются достаточно часто, действие повышенной температуры на изоляцию быстро накапливается.

Примечание. Повторно-кратковременный режим работы можно отнести к наиболеенеблагоприятному сточки зрения действия защиты. Периодическое включение в работу предполагает возможность кратковременной перегрузки двигателя. Величина перегрузки должна быть ограничена по условию нагрева обмоток не выше допустимого значения.

Защита, «следящая» за состоянием нагрева обмотки, должна получать соответствующий сигнал. Так как в переходных режимах ток и температура могут не соответствовать друг другу, то защита, действие которой основано на измерении тока, не может выполнять свою роль должным образом.

Контроль температуры нагрева электрических двигателей

Допустимый нагрев электрических двигателей зависит от класса изоляции обмоток. Переход на более высокий класс изоляции электродвигателя может быть осуществлен только при капитальном ремонте.

Внимание. Необходимо знать, что с повышением температуры обмоток электродвигателей сверх допустимых значений, резко сокращается срок службы изоляции.

Температурой окружающего воздуха, при которой электродвигатель может работать с номинальной мощностью, считается 40 °С. При повышении температуры окружающего воздуха выше 40 °С нагрузка на электродвигатель должна быть снижена настолько, чтобы температура отдельных его частей не превышала допустимых значений. Предельные допустимые превышения температуры активных частей электродвигателей и при температуре окружающей среды 40 °С не должна превышать:

— 65 °С — для изоляции класса А;

— 80 °С — для изоляции класса Е;

— 90 °С — для изоляции класс В;

— 110 °С — для изоляции класса Г;

— 135 °С — для изоляции класса Н.

У асинхронных двигателей с уменьшением напряжения питающей сети уменьшается мощность на валу двигателя. Кроме того снижение напряжения ниже 95% от номинального приводит к значительному росту тока двигателя и нагреву обмоток.

Рост напряжения выше 110% от номинального также ведет к росту тока в обмотках двигателя, и увеличивается нагрев статора за счет вихревых токов.

Внимание. Независимо от снижения температуры окружающего воздуха увеличивать токовые нагрузки более чем на 10% от номинального не допускается.

Способы контроля нагрева электрооборудования в процессе эксплуатации

Методы контроля нагрева электрооборудования

Читайте также:  Политическое сознание есть субъективное измерение политики оно осуществляется

Для контроля нагрева электрооборудования применяют метод:

контроль нагрева электрооборудования по методу термометра

Метод термометра применяют для измерения температуры доступных поверхностей. Используют ртутные (избегать, токсично!), спиртовые и толуоловые стеклянные термометры, погружаемые в специальные гильзы, герметически встроенные в крышки и кожухи оборудования.

Ртутные термометры обладают более высокой точностью, но применять их в условиях действия электромагнитных полей не рекомендуется ввиду высокой погрешности, вносимой дополнительным нагревом ртути вихревыми токами.

При необходимости передачи измерительного сигнала на расстояние нескольких метров (например, от теплообменника в крышке трансформатора до уровня 2–3 м от земли) используют термометры манометрического типа, например, термосигнализаторы ТСМ-10.

Термосигнализатор ТСМ-10 состоит из термобаллона и полой трубки, соединяющей баллон с пружиной показывающей части прибора. Термосигнализатор заполнен жидким метилом и его парами. При изменении температуры изменяется давление паров хлористого метила, который передается стрелке прибора. Достоинство манометрических приборов заключается в их вибрационной устойчивости.

Контроль нагрева электрооборудования термометром с указателем манометрического типа

Метод сопротивления основан на учете изменения величины сопротивления металлического проводника от его температуры. Для мощных трансформаторов и синхронных компенсаторов применяют термометры с указателем манометрического типа. Схема включения дистанционного электротермометра показаны на рис. 22.

Рис. 22. Дистанционный электротермометр манометрического типа

В дистанционном электротермометре стрелки указателя имеют два контакта для сигнализации температуры, заданной установкой. При замыкании контактов срабатывает соответствующее реле в схеме сигнализации.

Для измерения температуры в отдельных точках синхронных компенсаторов (в пазах для измерения стали, между стержнями обмоток для измерения температуры обмоток и других точках) устанавливаются терморезисторы. Сопротивление резисторов зависит от температуры в точках измерения.

Терморезисторы изготовляют из платиновой или медной проволоки, их сопротивления калиброваны.

Схема измерения температур с помощью терморезистора показана на рис. 23.

Рис. 23. Схема измерения температур с помощью терморезистора

Такой терморезистор R4 включается в плечо резистивного моста. В одну из диагоналей моста включается источник питания, в другую — измерительный прибор. Резисторы R1—R4 в плечах моста подбираются таким образом, что при номинальной температуре мост находится в равновесии, и ток в цепи прибора отсутствует.

При отклонении температуры в любую сторону от номинальной изменяется сопротивление терморезистора R4, нарушается баланс моста и стрелка прибора отклоняется, показывая температуру измеряемой точки. Перед измерением стрелка прибора должна находиться в нулевом положении.

Контроль нагрева электрооборудования с помощью термометров сопротивления

Средством дистанционного измерения температуры обмотки и стали статора генераторов, синхронных компенсаторов, температуры охлаждающего воздуха, водорода являются термометры сопротивления, в которых также использована зависимость величины сопротивления проводника от температуры.

Конструкции термометров сопротивления разнообразны. В большинстве случаев — это бифилярно намотанная на плоский изоляционный каркас тонкая медная проволока, имеющая входное сопротивление 53 Ом при температуре 0 °С. В качестве измерительной части, работающей в совокупности с термометрами сопротивления, применяют автоматические электронные мосты и логомеры, снабженные температурной шкалой.

Установку термометров сопротивления в статор машины выполняют при ее изготовлении на заводе. Медные термометры сопротивления укладывают между стержнями обмотки и на дно паза.

Контроль нагрева электрооборудования по методу термопары

Метод термопары основан на использовании термоэлектрического эффекта, т. е. температурной зависимости ЭДС, возникающей на концах электрической цепи из разнородных проводников при условии разности температур точки их спая и свободных концов этих проводников. Наиболее часто для измерений используют медь-константановые, хромель-копелевые, платино-родиевые термопары.

Если измеряемая температура не превышает 100–120 °С, то между термоЭДС и разностью температур нагретых и холодных концов термопары существует прямопропорциональная зависимость.

Откалиброванные термопары присоединяют к измерительным приборам компенсационного типа, потенциометрам постоянного тока и автоматическим потенциометрам, которые предварительно градуируют. С помощью термопар измеряют температуры конструктивных элементов турбогенераторов, охлаждающего газа, активных частей, например, активной стали статора.

Контроль нагрева электрооборудования по методу инфракрасного излучения

Метод инфракрасного излучения положен в основу приборов, измеряющих температуру по интенсивности или спектру инфракрасного излучения, испускаемого нагретыми поверхностями.

В энергетике получили применение как тепловизоры (термовизоры), так и радиационные пирометры. Тепловизоры обеспечивают возможность получения картины теплового поля исследуемого объекта и его температурного анализа. С помощью радиационного пирометра определяется только температура объекта контроля.

Очень часто тепловизор используется совместно с пирометром. Сначала с помощью тепловизора выявляют объекты с повышенным нагревом, а затем, используя пирометр, определяют его температуру. Поэтому точность измерения температуры определяется, прежде всего, параметрами применяемого пирометра.

Определение температуры обмоток электродвигателей переменного тока

по их сопротивлению

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).

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.

Источник