Як визначити температуру обмоток електродвигунів змінного струму по їх опору

Вимірювання температури обмоток при випробуваннях електродвигуна на нагрівання

Температуру обмоток визначають при випробуваннях мотора на нагрівання. Тести на нагрівання створюють для визначення абсолютної температури або перевищення температури обмотки або частин електродвигуна щодо температури охолоджуючої середовища при номінальному навантаженні Електроізоляційні матеріали, використовувані в конструкціях електронних машин, старіють і поступово втрачають електронну та механічну міцність. Швидкість цього старіння залежить головним чином від температури, при якій працює ізоляція.

Численними дослідами встановлено, що довговічність (термін служби) ізоляції скорочується в два рази, якщо температура, при якій вона працює, на 6-8 ° С перевершує граничну для даного класу нагрівостійкості.

ГОСТ 8865-93 встановлює наступні класи нагрівостійкості електроізоляційних матеріалів і відповідні для їх граничні температури:

Клас - Y А Е В F Н С Гранична температура, відповідно - 90, 105, 120, 130, 155, 180, св.180 гр. З

Тести на нагрівання можуть здійснюватися при конкретної навантаженні і непрямим способом (нагрівання від головних втрат). Їх проводять до сталої температури при практично незмінною навантаженні. Усталеною вважають температуру, яка протягом 1 ч змінюється менш ніж: 1 ° С.

Як навантаження при випробуваннях на нагрівання використовують різні пристрої, більш простими з яких є різні гальма (колодкові, стрічкові і т.д.), також навантаження, що забезпечуються генератором, що працює реостат.

При випробуваннях на нагрівання визначають не тільки абсолютну температуру, так і перевищення температури обмоток над температурою охолоджуючої середовища.

Таблиця 2 Максимально допустимі перевищення температур частин мотора

60

70

80

90

110

Термометра або температурних індикаторів

Сердечники та інші металеві частини, що стикаються з обмотками

60

75

80

110

125

термометра

Те ж, не стикаються з обмотками

Перевищення температури цих частин не повинно перевищувати значень, які робили б небезпека пошкодження ізоляційних або інших суміжних матеріалів

Як видно з таблиці, в Гості передбачені різні способи вимірювання температур залежно від конкретних умов і частин машин, у яких потрібно проводити вимірювання.

Способом термометра визначають температуру поверхні в точці прикладання (поверхню корпусу, підшипників, лобових частин обмотки), температуру середовища і повітря, що надходить і виходить з мотора. Використовують як ртутні, так і спиртові термометри. Поблизу сильних змінних магнітних полів слід використовувати тільки спиртові термометри, тому що в ртуті наводяться вихрові струми, які спотворюють результати вимірювання. Для найкращої передачі теплоти від вузла до покажчика температури резервуар останнього обгортають фольгою, а потім притискають до підігрітому вузлу. Для термоізоляції термометра поверх фольги накладають шар вати або повсті таким чином, щоб останній не потрапив в місце між термометром і нагрітої частиною мотора.

При вимірюванні температури охолоджуючої середовища термометр слід поміщати в закритий залізний стаканчик, заповнений маслом і захищає термометр від променевої теплоти, що випускається навколишніми термічними джерелами і самої досліджуваної машиною, і випадкових потоків повітря.

При вимірюванні температури зовнішнього середовища, що охолоджує кілька термометрів розташовують в різних точках навколо досліджуваної машини на висоті, що дорівнює половині висоти машини, і на відстані 1 - 2 м від неї. За температуру охолоджуючої середовища приймають середнє арифметичне значення показань цих термометрів.

Спосіб термопари, широко використовуваний для вимірювання температур, використовується в основному в машинах змінного струму. Термопари закладають в пази між шарами обмоток і на дно паза, також в інших недоступних місцях.

Для вимірювання температур в електронних машинах зазвичай використовують мідно-константанові термопари, що складаються з мідної і константановой дротів діаметром близько 0,5 мм. В одній парі кінці термопари спаяні між собою. Місця спаяний зазвичай поміщають в ту точку, де потрібно виміряти температуру ( «гарячий спай»), а другу пару решт підключають безпосередньо до затискачів чутливого мілівольтметра з величезним внутрішнім опором. У тому місці, де ненагревающіеся кінець константановой дроту з`єднується з мідним провідником (на клеми вимірювального приладу або перехідною клеми), з`являється так званий «холодний спай» термопари.

На поверхні контакту 2-ух металів (константана і міді) з`являється ЕРС, пропорційна температурі в місці контакту, при цьому на константане з`являється мінус, а на міді плюс. ЕРС з`являється як на «гарячому», так і на «холодному» спае термопари. Але так як температури спаїв різні, то і значення ЕРС різні, а тому що в контурі, утвореному термопарою і вимірювальним приладом, ці ЕРС орієнтовані назустріч один одному, то мілівольтметр завжди визначає різницю ЕРС «гарячого» і «холодного» спаев, відповідну різниці температур .

Досвідом встановлено, що ЕРС мідно-константановой термопари становить 0,0416 мВ на 1 ° С різниці температур "гарячого" і "холодного" спаев. Відповідно до цього можна отградуировать шкалу мілівольтметра в градусах Цельсія. Тому що термопара фіксує тільки різниця температур, то для визначення абсолютної температури «гарячого» спаю слід до свідчень термопари додати температуру «холодного» спаю, через вимір термометром.

Спосіб опору - визначення температури обмоток по їх опору постійному струму нерідко вживається для вимірювання температури обмоток. Спосіб заснований на відомому властивості металів змінювати свій опір залежно від температури.

Для визначення перевищення температури виробляють вимірювання опору обмотки в прохолодному і нагрітому станах і створюють обчислення.

Слід врахувати, що з моменту відключення мотора до початку вимірів проходить деякий час, протягом якого обмотка встигає охолонути. Тому для правильного визначення температури обмоток в момент відключення, тобто в робочому стані мотора, після відключення машини по можливості через рівні проміжки часу (за секундоміром) створюють кілька вимірів. Ці проміжки не повинні перевищувати часу від моменту виключення до першого виміру. Потім створюють екстраполяцію вимірювань, побудувавши графік R = f (t).

Способом амперметра - вольтметра визначають опір обмотки. 1-ий вимір створюють не пізніше ніж через 1 хв від моменту відключення мотора для машин потужністю до 10 кВт, через 1,5 хв - для машин потужністю 10-100 кВт і через 2 хв - для машин потужністю вище 100 кВт.

Якщо 1-ий вимір опору вироблено менше ніж через 15 - 20 з моменту виключення, то за опір приймають найбільше з перших 3-х вимірів. Якщо 1-ий вимір вироблено більш ніж через 20 секунд після відключення машини, то встановлюють поправку на охолодження. Для цього створюють 6 - 8 вимірювань опору і будують графік конфігурації опору при охолодженні. По осі ординат відкладають належні виміряні опору, а по осі абсцис - час (точно в масштабі), що минув від моменту виключення електродвигуна до першого виміру, проміжки між вимірами і отримують криву, зображену на графіку суцільною лінією. Після чого продовжують цю криву на ліво, зберігаючи характер її конфігурації, до схрещення з віссю ординат (зображена пунктирною лінією). Відрізок на осі ординат від початку координат до схрещення з пунктирною лінією з достатньою точністю визначає шукане опір обмотки мотора в жаркому стані.

Основна номенклатура движків, встановлених на промислових підприємствах, містить в собі ізоляційні матеріали класів А і В. Наприклад, якщо для пазової ізоляції використаний матеріал на базі слюди класу В, а для обмотки провід ПБД з бавовняної ізоляцією класу А, то движок по класу нагрівостійкості відноситься до класу А. Якщо температура охолоджуючої середовища нижче 40 ° С (норми для якої наведені в табл.), то для всіх класів ізоляції допускаються перевищення температури можуть бути збільшені на стільки градусів, на скільки температу а охолоджуючої середовища нижче 40 ° С, але менш ніж на 10 ° С. Якщо температура охолоджуючої середовища 40 - 45 ° С, то максимально допустимі перевищення температури, позначені в табл., Знижуються для всіх класів ізоляційних матеріалів на 5 ° С, а при температурах охолоджуючої середовища 45-50 ° С - на 10 ° С. За температуру охолоджуючої середовища зазвичай приймають температуру навколишнього повітря.