1. Цель работы

1.1. Изучить методы испытаний электрических машин на нагрев.

1.2. 0пределить температуру нагрева обмоток электричес- ких машин методом сопротивления.

2. Теоретические пояснения

Испытанию на нагревание подвергаются все виды электрических машин. ГОСТ 25000-81 устанавливает методы испытаний на нагревание и ГОСТ 183-74 определяет предельные длительно допустимые превышения температуры частей электрических машин при различных способах измерения температуры. Задачей испытания на нагревание является определение теплового состояния машины, установившегося при ее нагрузке в номинальном (или ином заданном) режиме работы, характеризуемого превышением температуры отдельных частей, а для некоторых видов машин - температурой, поскольку температура охлаждающей среды для них достаточно определена.

2.1. Режимы работы электрических машин

Электрические машины могут работать в различных режимах.

Режим S1 -продолжительный номинальный.

Режим S2 - кратковременный номинальный.

Режим S3 - повторно-кратковременный номинальный.

Режим S4- повторно-кратковременный номинальный с

13

частыми пусками.

Режим S5 - повторно-кратковременный номинальный с частыми пусками и электрическим торможением.

Режим S6 - перемежающийся номинальный.

Режим S7 - перемежающийся номинальный с частыми реверсами и электрическим торможением.

Режим S8 - перемежающийся номинальный с двумя частотами вращения я более.

Испытание машины на нагревание в режиме S2 проводят при условии, что к началу испытания все части машины находятся в практически холодном состоянии. Во всех других режимах испытание на нагревание можно начинать независимо от теплового состояния частей машины. Испытания на нагревание заканчиваются для режима S1 при достижении практически установившейся температуры; для S2 - после окончания нормальной длительности режима; для S3, S4, S5 - по достижении в местах измерений практически повторяющейся температуры в конце рабочих периодов и пауз; для режимов S6, S7, S8 - после достижения в местах измерения практически повторяющейся температуры в конце соответствующей части цикла

2.2. Пределы допускаемых превышений температуры

В зависимости от предельной температуры, характеризующей нагревостойкость, изоляционные материалы разделяются на классы. В электромашиностроении применяются материалы семи классов: Y, А, Е, В, F, Н, С.

Класс Y - с предельной нагревостойкостью до 90 °С.

Класс А - предельной нагревостойкостью 105 °С.

Класс Е - предельной нагревостойкостью 120 °С.

Класс В - предельной нагревостойкостью 130 °С.

Класс F - предельной нагревостойкостью 155 °С.

Класс Н - предельной нагревостойкостью 180 °С.

Класс С - предельной нагревостойкостью 180 °С и выше.

14

2.3. Методы измерения температуры

Температура отдельных частей электрических машин может быть измерена : методом заложенных термопреобразователей; методом встроенных тер-моприемников; методом термометра и методом сопротивления.

2.3.1.Метод заложенных термоприемников

Термоприемниками, которые закладываются при изготовлении электрических машин, могут служить термометры сопротивления, полупроводниковые терморезисторы, термопары. Они закладываются в места машины, где ожидаются наибольшие температуры. Для изготовления термометров сопротивления используют медь и платину. Их достоинства: стабильный температурный коэффициент сопротивления; линейная зависимость сопротивления от температуры. Для температур до 200 °С пригодны медные термометры сопротивления, для более высоких температур (до 650 °С) - платиновые.

Терморезисторы. Характерная их особенность - значительное изменение их сопротивлений с повышением температуры. Материалом для изготовления металлических терморезисторов служит платина, медь, никель, вольфрам. Медные и никелевые терморезисторы изготавливают из калиброванного микропровода в стеклянной изоляции. Существенный недостаток терморезисторов по сравнению с термометрами сопротивления - большой разброс их характеристик, что требует градуировки каждого терморезистора

Термопары - наиболее распространенный вид термоприемников. Для электрических машин применяют стандартные хромель-алюминиевые и хромель-копелевые термометры. Первые создают ЭДС 0,04 мВ на 1 °С, а вторые -0,07 мВ на 1 °С. Применяют также нестандартные термопары из медьконстантанта с ЭДС 0,04 мВ на 1 °С.

15

2.3.2. Метод встроенных термоприемников

В отличие от метода заложенных термоприемников, когда термоприемники закладываются при изготовлении электрической машины и служат для контроля температуры как при испытаниях, так и во время ее эксплуатации. В данном случае приемники встраиваются в отдельные части электрических машин на время испытаний. Термоприемникам и могут служить термометры сопротивлений, терморезисторы или термопары.

2.3.3. Метод термометра

Этот метод позволяет определить температуру поверхности в точке приложения термометра Под термином «термометр» понимают не только лабораторные стеклянные термометры расширения - ртутные пли спиртовые, с ценой деления не более 1 °С, но и любые переносные термоприемники, в том числе и термометры сопротивления. При использовании термометров расширения элемент, соприкасающийся с измеряемой частью машины, следует обернуть оловянной или алюминиевой фольгой и плотно прижать к нагреваемой поверхности машины. При наличии переменных магнитных полей в месте измерения следует применять спиртовые термометры, т.к. в ртутных могут индуцироваться вихревые токи, вызывающие нагрев ртути. Теплочувствительные элементы термометра следует изолировать от охлаждающего воздуха

2.3.4. Метод сопротивления

Метод сопротивления широко используется для определения среднего превышения температуры изолированных обмоток электрических машин. Метод основан на измерении сопротивления обмотки от ее температуры. Для определения превышения температуры обмотки над температурой охлаждающей среды измеряют сопротивление обмотки при постоянном токе в практически холодном и в нагретом

16

состоянии, Превышение температуры обмотки над

температурой охлаждающей среды можно определить по формуле

, (2.1)

где , - соответственно температура обмотки в нагретом и в практически холодном состоянии, °С;

- температура охлаждающей среды °С;

-температура, к которой отнесен температурный коэффициент сопротивления материала , °С;

, - соответственно сопротивление обмотки в нагретом и в практически холодном состоянии.

При температуре = 15 °С температурный коэффициент меди = 0,004 = 1/250, тогда 1/ - = 235. Для медной обмотки превышение температуры может быть определено по

формуле

(2.2)

Для алюминиевой

(2.3)

2.3.5.Непосредственные методы определения нагрева электрических машин.

Непосредственные методы определения нагрева электрических машин дают наиболее правильные результаты и поэтому предпочтительны. Особое внимание следует уделять испытанию на нагревание асинхронных машин,

17

проектируемых с высоким использованием материалов. Обычно ток асинхронного двигателя, соответствующий номинальной полезной мощности, определяют после испытания на нагревание, поэтому он может несколько отличаться от номинального тока двигателя. Превышение температуры обмотки двигателя должно быть определено при номинальной мощности. Для получения требуемого результата проводят испытания на нагревание непосредственным методом при номинальном токе, а затем пересчитывают результаты на номинальную мощность по формуле

, (2.4)

где - искомое значение превышения температуры обмотки двигателя, °С; - превышение температуры двигателя при номинальном токе, °С;

- ток двигателя, соответствующий номинальной полезной мощности, А;

- номинальный ток двигателя, А.