Глава 6 испытания электрических машин

6.1 Общие сведения

Каждая электрическая машина, изготовленная предприятием, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к ней стандартами или техниче­скими условиями.

Целью промышленных испытаний электрических машин является про­верка их пригодности к той работе, к которой они предназначены изготови­телем. Критерием этой пригодности является удовлетворение ряда требова­ний, предъявляемых к машине техническими документами, определяющими ее проектирование, изготовление и эксплуатацию. Именно такими докумен­тами являются стандарты и технические условия.

Общие технические требования на вращающиеся электрические машины постоянного и переменного тока без ограничения мощности, напряжения и частоты устанавливает ГОСТ 183.

Для определения соответствия требованиям стандартов собранные элек­трические машины подвергаются техническому контролю и испытаниям.

Под термином технический контроль (ГОСТ 16504) понимается провер­ка соответствия продукции или процесса, от которого зависит качество про­дукции, установленным техническим требованиям.

Под термином испытание понимается экспериментальное определение количественных или качественных характеристик свойств объекта при его функционировании и в результате воздействий на него. Испытания проводят­ся по заданным программам. Программа испытаний электрических машин предусмотрена ГОСТ 183, а общие методы испытаний указаны в ГОСТ 11828.

Разработана система стандартов на отдельные методы испытаний элек­трических машин:

ГОСТ 25000 устанавливает методы испытаний на нагревание;

ГОСТ 25941 - методы определения потерь и КПД;

ГОСТ 11929 - методы определения уровня шума;

ГОСТ 12379 - методы оценки вибрации;

ГОСТ 17494 - методы определения степени защиты.

Разработаны стандарты на методы испытаний отдельных видов электри­ческих машин, имеющих наибольшее распространение:

ГОСТ 7217 устанавливает методы испытаний трехфазных асинхронных двигателей;

ГОСТ 10159 - методы испытаний машин постоянного тока;

ГОСТ 10169 - методы испытаний трехфазных синхронных машин.

Ряд испытаний электрических машин проводят только на предприятиях электротехнической промышленности, например испытания на надежность. В этих случаях для стандартизации методов испытаний разрабатывают от­раслевые стандарты (ОСТ), обязательные только в пределах электротехниче­ской отрасли. Назначением этих стандартов является установление единства выполнения таких операций всеми предприятиями отрасли для возможности проверки результатов испытаний и их воспроизводимости. Одним из приме­ров отраслевого стандарта является ОСТ 16-0.801.373 «Машины электриче­ские вращающиеся средние свыше 56 до 355 габарита включительно. Двига­тели асинхронные. Надежность. Методы ускоренных испытаний».

Кроме этого, проводится систематическое выравнивание предписаний всех этих стандартов с рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК), что особенно важно при поставках продукции в зарубеж­ные страны и закупках в них.

Число видов испытаний, которым, согласно стандартам, могут подвер­гаться те или иные промышленные изделия, исчисляется десятками. В при­менении к электрическим машинам это число сильно ограничено.

Согласно ГОСТ 183 различают следующие виды испытаний:

1. приемочные;

2. приемо-сдаточные;

3. периодические;

4. типовые;

5. квалификационные;

6. аттестационные.

Приемочные испытания проводятся на опытном образце электрической машины с целью приемки ее для серийного производства. Программа этих испытаний - наиболее подробная и составленная таким образом, чтобы в процессе испытаний можно было установить, что машина данного типа пол­ностью удовлетворяет всем предъявляемым к ней требованиям. Число образ­цов, подвергаемых приемочным испытаниям, устанавливается в стандартах или технических условиях на конкретные типы машин. Для крупных машин обычно считается достаточным выполнить приемочные испытания на одном образце - головном.

Приемо-сдаточные испытания проводятся для каждой электрической машины выпускаемой предприятием. Программы этих испытаний являются выборками из программ приемочных испытаний и проводятся с целью уста­новления общей пригодности данной машины к эксплуатации при мини­мальных затратах времени. Задача приемо-сдаточных испытаний проверка основных технических показателей машины как непосредственно опытами, так и путем сравнения с результатами ранее проведенного приемочного ис­пытания машин данного типа.

Для сложных и ответственных машин, как, например, крупных машин по­стоянного тока, турбогенераторов и некоторых других, электромашинострои­тельные предприятия по собственной инициативе могут расширять програм­мы приемо-сдаточных испытаний.

Для машин малых мощностей при массовом производстве, когда механи­зировано и автоматизировано большинство технологических процессов, в том числе и приемо-сдаточные испытания, появляется возможность сокра­щения последних, выполняя некоторые опыты лишь выборочно.

Периодические испытания проводят в определенные, установленные стандартами или техническими условиями сроки. Цель таких испытаний - контрольная проверка, которая должна показать, насколько обеспечивается производством поддержание качества выпускаемых машин на уровне, соот­ветствующем результатам приемочных испытаний. Поэтому программа пе­риодических испытаний значительно полнее программы приемо-сдаточных испытаний и практически совпадает с программой приемочных испытаний.

Типовые испытания проводят при изменении конструкции, материалов или технологии, если эти изменения могут оказать влияние на характеристи­ки машин. Программа типовых испытаний практически совпадает с про­граммой приемочных испытаний и составляется с таким расчетом, чтобы давать возможность проверки именно тех сторон работы машины, на которые могли повлиять внесенные изменения.

Квалификационные испытания проводятся особой комиссией над ото­бранными образцами установочной серии или первой промышленной партии с целью проверки готовности предприятия к выпуску продукции данного типа в заданном объеме.

Аттестационные испытания проводятся с целью определения уровня качества электрической машины при ее аттестации. Для этого назначается специальная комиссия, члены которой принимают участие в испытаниях вместе с постоянным персоналом испытательной станции.

В процессе эксплуатации крупных электрических машин в определенные потребителем сроки проводятся эксплуатационные испытания, целью ко­торых является проверка исправности машины. Программы таких испытаний разрабатываются самим потребителем.

Кроме перечисленных видов испытаний, являющихся промышленными, могут проводиться еще специальные и исследовательские испытания.

Специальные испытания проводятся дополнительно к приемочным или приемо-сдаточным испытаниям по специальным программам. Цель испыта­ния - установление соответствия машины особым требованиям, определяе­мым стандартами или техническими условиями на машины данного вида и выходящим из пределов требований общих стандартов.

Исследовательские испытания проводятся над машиной по программе, разработанной для каждого отдельного случая. Цель испытаний - получение рекомендаций для проектирования новых электрических машин или их мо­дернизации.

Программа этих испытаний может быть весьма разнообразна. Необходи­мо отметить, что в последние годы широко применяют испытания па мате­матических моделях с применением ЭВМ, т. е. проводят испытания без из­готовления электрической машины.

Специальные и исследовательские испытания могут в значительной части состоять из тех же опытов, которые входят в программы приемочных испы­таний. Однако нередко в них включаются особые опыты, которые выходят из пределов этих программ.

Некоторые электрические машины испытывают на надежность. Такие испытания предполагают получение надежностных характеристик электри­ческой машины - вероятность безотказной работы, наработка на отказ, закон распределения отказов и т. д. Это весьма длительные испытания, которые проводятся до отказа большинства испытуемых машин. Испытания на на­дежность являются дорогостоящими испытаниями, поэтому им подвергают лишь малую часть выпускаемых электрических машин.

Основным документом, регистрирующим результаты опыта, является протокол испытаний. Он составляется по определенной форме, принятой на предприятии. В него вносятся все данные измерений и те сопутствующие факторы, которые могут оказывать на них влияние. Так, например, при испы­таниях на нагревание подобным фактором может явиться атмосферное дав­ление.

В протокол желательно вносить номера всех измерительных приборов, применяемых в опыте, а также время начала и окончания опыта. Протокол должен быть датирован и подписан составителем.

При проведении приемочных испытаний, состоящих из большого числа опытов, оформляют технический отчет. В него вносятся протоколы всех опы­тов, а в конце дается техническое заключение по испытанию в целом.

При проведении приемо-сдаточных испытаний используют, как правило, печатные бланки для каждого вида испытуемых машин. В такие бланки впи­сывают все необходимые данные испытания, а также к какой машине оно относится и кем оно проведено.

Если получены неудовлетворительные результаты опытов приемочных или типовых испытаний, в результате чего в машину следует внести те или иные изменения или исправления, то причины этого должны быть обстоя­тельно отмечены в протоколе данного опыта.

При получении неудовлетворительных результатов опытов приемо­сдаточного или периодического испытаний машину бракуют и в протоколе опыта указывают причины, по которым машину отправляют либо на исправ­ление брака, либо в лом.

Все проводимые испытания необходимо регистрировать в журнале испы­таний, куда вносятся сведения, определяемые системой кодирования произ­водства, существующей на данном предприятии.

При массовом производстве машин малой мощности, особенно с механи­зированным процессом испытания, нет ни возможности, ни надобности со­ставлять протокол приемо-сдаточных испытаний отдельно каждой машины. Вместо этого основные результаты испытаний вносят в таблицу, общую для целой партии машин.

Весь процесс испытания при высокой степени автоматизации сводится к оценке «годен - не годен», а машины, не удовлетворяющие какому-либо ис­пытанию, автоматически маркируются как брак.

При испытаниях электрических машин производятся многочисленные из­мерения как электрических, так и неэлектрических величин. Требования к измерительным приборам и способам измерения определяет ГОСТ 11828. Для измерения электрических величин (напряжения, тока, мощности, сопро­тивления с помощью мостов и т. н.) при частотах до 400 Гц включительно должны применяться электроизмерительные приборы класса точности не ниже 0,5, а для измерения сопротивления изоляции обмоток - класса точно­сти не ниже 2,5.

Необходимая точность измерений достигается при условии, что измеряе­мые значения параметров электрических машин находились в пределах 20...95 % шкалы приборов.

Если при испытаниях измерения производятся более чем одним прибо­ром, то отсчеты по всем приборам для каждого измерения необходимо про­изводить одновременно. Соблюдения этого условия особенно важно при из­мерении сопротивления методом вольтметра и амперметра, а также мощно­сти трехфазных машин методом двух вольтметров.

В процессе испытания электрических машин приходится определять и не­электрические величины, которые могут быть измерены как электрическими, так и неэлектрическими способами. Измерительные приборы со стрелочными или цифровыми индикаторами (показывающие приборы) имеют то преиму­щество, что позволяют получить результат непосредственно в момент изме­рения. Недостатком таких приборов является то, что они могут быть приме­нены только для статических или медленно изменяющихся процессов.

Частоту вращения электрических машин следует измерять стробоскопи­ческим способом, тахометром (механическим или электрическим) или дру­гими методами, обеспечивающими необходимую точность измерения. При измерении частоты вращения необходимо учитывать влияние измерительно­го приспособления на изменение частоты вращения электрической машины.