Учебная работа. Испытание электрических машин

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Испытание электрических машин

Содержание

1. Введение

. Виды и характеристика испытаний электрических машин и трансформаторов

. Испытания электрических машин после ремонта

Испытания трансформаторов после капитального ремонта

. испытания и регулировка контакторов и магнитных пускателей

. Испытание и регулировка реле и командоаппаратов

список литературы

1. Введение

Электрические машины широко используются во всех промышленных и сельскохозяйственных и бытовых устройствах и механизмах, на транспорте и во многих других сферах деятельности человека. Одним из важнейших показателей качества электрических машин является их надежность. Проверка рабочих свойств машин, их соответствие заданным требованиям, в том числе требованиям надежности, осуществляется путем испытаний в процессе изготовления и эксплуатации. По результатам испытаний судят не только о соответствии электрических машин требованиям стандартов и нормалей, но и ведут косвенный контроль за правильностью технологического процесса производства. Только при испытаниях можно доказать или опровергнуть теоретические положения, выдвигаемые в процессе развития теории электрических машин.

По мере развития теории электрических машин (подтверждение положений которой невозможно без проведения соответствующих испытаний) и резкого увеличения выпуска самих машин развивалась теория промышленных испытаний, дающих не только качественные, но и точные количественные соотношения между различными параметрами электрической машины. По мере расширения области применения электрических машин появлялись новые контролируемые параметры (например, стойкость к вибрациям и ударам, к высоким температурам, к высокому давлению и др.). Это в свою очередь требовало создания нового испытательного оборудования и методик оценки результатов испытаний.

На сегодняшний день все испытания в соответствии с их целями условно разделяются на промышленные и исследовательские. В процессе первых подтверждаются (или не подтверждаются) заложенные в машину при проектировании качества и характеристики. Исследовательские испытания позволяют уточнить физические процессы, происходящие в машине, и соответствующие им физические и математические модели. В последние годы при испытаниях электрических машин широкое применение находит вычислительная техника, как для обработки результатов испытаний, так и для нахождения количественных соотношений между отдельными контролируемыми параметрами испытуемых машин. широкое распространение получили испытательные стенды под управлением ЭВМ, которые упрощают процесс испытаний. С технической точки зрения процесс автоматизированных испытаний готовых электрических машин состоит из автоматического сбора данных, программного вычисления измеренных величин и разработки протокола испытаний. Наряду с весьма простыми вычислениями типа определения КПД и коэффициента мощности разработаны более сложные и трудоемкие программы по определению параметров синхронной машины из опыта внезапного короткого замыкания (о которой речь пойдет ниже), определение параметров рабочих характеристик асинхронного двигателя по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания и ряд других программ. Традиционные методы определения параметров машин, основанные на ручной обработке осциллограмм, весьма трудоемки, не точны и дороги. Очевидно, что для повышения качества и достоверности испытаний, а также повышения производительности испытательных стендов требуется, особенно на этапах измерений и идентификации, автоматизация испытаний на базе использования современных микропроцессорных систем. Внедрение автоматизированных систем испытаний (АСИ) позволит снизить себестоимость и повысить качество электрических машин на стадии их производства.

2. Виды и характеристика испытаний электрических машин и трансформаторов

Число различных испытаний, которым должна подвергаться электрическая машина для того, чтобы выявить ее соответствие всем техническим требованиям, достаточно велико. В то же время серийно выпускаемые электрические машины незначительно отличаются друг от друга. поэтому испытания готовых электрических машин подразделены на ряд видов, основными из которых являются приемочные, приемо-сдаточные, периодические и типовые. Программы испытаний каждого из видов различны.

Приемочные испытания: проводятся по наиболее подробным программам, установленным стандартами для данного вида машин. Их целью является проверка соответствия выпускаемых машин всем техническим требованиям. Приемочным испытаниям подвергаются головные образцы — первые промышленные образцы машин данного типа, выпущенные предприятием. Число образцов, которое необходимо взять для проведения приемочных испытаний, устанавливается в стандартах на данный тип машин. Все последующие машины должны выпускаться предприятием без изменения конструкции, технологии или применяемых для изготовления материалов.

Типовые испытания: проводят в тех случаях, если в конструкцию
выпускаемых машин или в технологию их производства внесены изменения или если заменены материалы, из которых изготовлены детали машин, причем эти изменения могут повлиять на технические свойства или качество машин. программа типовых испытаний обычно повторяет ряд пунктов приемочных, дающих возможность оценить конкретно те данные машины, на которые могли повлиять проведенные изменения. В программу могут быть также введены дополнительные испытания, отсутствующие в программе приемочных.


Приемо-сдаточным испытаниям: подвергаются все машины, выпускаемые предприятием. Программа приемо-сдаточных испытаний формируется из отдельных пунктов программы приемочных таким образом, чтобы при минимальных затратах времени можно было установить соответствие конкретного экземпляра машины основным техническим требованиям.

периодические испытания: проводят в определенные сроки, которые устанавливаются в стандартах на данные типы машин для проверки качества машин, выпускаемых серийно. Программы этих испытаний значительно шире приемо-сдаточных программ и приближаются к программам приемочных испытаний. Сроки проведения периодических испытаний могут быть сокращены, если результаты приемо-сдаточных испытаний покажут, что качество выпускаемых машин ухудшается по сравнению с данными приемочных испытаний. В этих случаях программа периодических испытаний составляется таким образом, чтобы могли быть выявлены причины этого ухудшения. В отдельных случаях испытаниям, проводимым в целом по программам приемочных или с некоторым изъятием из них, придается специальное целевое назначение. Так, под квалификационными испытаниями понимаются испытания, проводимые особой комиссией над отобранными образцами установочной серии или первой промышленной партии с целью проверки готовности предприятия к выпуску продукции данного типа в заданном объеме. Подобным же образом под аттестационными испытаниями понимаются испытания, проводимые для оценки уровня качества продукции при ее аттестации. В процессе эксплуатации крупных электрических машин в определенные сроки проводятся эксплуатационные испытания, целью которых является проверка исправности машины; их программы устанавливаются самим потребителем.

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

Наиболее характерными задачами исследовательских испытаний являются: получение исходных данных для проектирования новых типов или технического усовершенствования существующих; установление возможной экономии применяемых материалов и замены их другими материалами; разработка новых методов расчета и уточнение существующих; проверка влияния новых технологических процессов, применяемых при изготовлении машин, на их качества. В последние годы развиваются испытания на математических моделях с применением ЭВМ, т. е. проводятся испытания без изготовления электрической машины. В процессе производства электрической машины предусмотрен ряд испытаний ее отдельных ответственных узлов — проверка электрической прочности и сопротивления изоляции обмоток, проверка формы и качества поверхности коллектора, проверка чистоты охлаждающих каналов при непосредственном охлаждении обмотки, а также правильность схемы охлаждения, испытание отдельных механических частей машины на прочность (в частности испытание механической прочности роторов турбогенераторов и бандажей).

. испытания электрических машин после ремонта

Программой испытаний двигателей переменного тока после капитального ремонта предусмотрены следующие операции:

испытание стали статора двигателей с обмотками из прямоугольного провода; испытание электрическая машина трансформатор

измерение сопротивления изоляции обмоток статора, ротора, термоиндикаторов с соединенными проводами и подшипников;

испытание обмоток статора и ротора при собранном двигателе повышенным напряжением промышленной частоты в течение 1 мин. Результаты испытаний считаются положительными, если не наблюдалось скользящих разрядов, толчков тока утечки или нарастания его установившегося значения, пробоев или перекрытий и если сопротивление изоляции, измеренное мегомметром после испытаний, осталось прежним;

измерение сопротивлений обмоток статора и ротора постоянному току (проводится для двигателей мощностью 300 кВт и более или для двигателей с Uн>3 кВ), а также реостатов и пускорегулирующих резисторов. отклонения сопротивления обмоток от паспортных данных и по фазам должно быть не более ±2 %, для реостатов — не более ±10%;

измерение воздушного зазора (если позволяет конструкция) в четырех сдвинутых на 90° точках (измеренные зазоры не должны отключаться от среднего более чем на 10 %) и зазоров в подшипниках скольжения. Если зазор больше допустимого, необходимо перезолить вкладыш подшипника;

испытание витковой изоляции обмоток из прямоугольного провода импульсным напряжением высокой частоты в течение 5…10 с.;

проверка работы двигателя на холостом ходу (для двигателей мощностью 100 кВт и более и напряжением 3 кВ и выше). Ток холостого хода не должен отличаться более чем на 10 % от указанного при продолжительности испытания 1 ч;

измерение вибрации подшипников для двигателей напряжением 3 кВ и выше и двигателей ответственных механизмов. Максимально допустимая амплитуда вибрации составляет 50, 100, 130 и 160 мкм для двигателей с частотой вращения соответственно 3000, 1500. 1000 и 750 об/мин и менее;

измерение разбега ротора в осевом направлении проводится для двигателей с подшипниками скольжения, двигателей ответственных механизмов и при выемке ротора в ходе ремонта (допустимый разбег — не более 4 мм);

проверка работы двигателя под нагрузкой для двигателей напряжением свыше 1 кВ или мощностью 300 кВт и более (величина нагрузки не менее 50% от номинальной);

гидравлическое испытание воздухоохладителя (проводится в течение 5…10 мин при избыточном давлении 0,2…0,25 МПа);

проверка исправности стержней короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных электродвигателей мощностью 100 кВт и более (все стержни должны быть целыми);

проверка срабатывания защиты машин напряжением до 1000 В при питании от сети с заземленной нейтралью (проводится у машин с Uн > 42 В, работающих в опасных и особо опасных условиях, а также у всех машин с Uн > 380 В).

программой испытаний машин постоянного тока после капитального ремонта предусмотрены следующие операции:

измерение сопротивления изоляции обмоток и бандажей;

испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты в течение 1 мин. Эти испытания не проводятся для машин мощностью до 200 кВт с напряжением до 440 В;

измерение сопротивления обмоток, реостатов и пускорегулирующих резисторов постоянному току в практически холодном состоянии. Значения сопротивлений обмоток возбуждения не должны отличаться от заводских значений более чем на 2 %, обмотки якоря — 10 %. В цепях реостатов и пускорегулирующих резисторов не должно быть обрыва цепей;

снятие характеристик холостого хода и испытание витковой изоляции. характеристика холостого хода снимается у генераторов (максимальное напряжение — 1,3 номинального; отклонение характеристики от заводской не нормируется). Продолжительность испытания витковой изоляции составляет 5 мин, а среднее напряжение между соседними коллекторными пластинами, если 2р > 4, не должно превышать 24 В.

Испытания трансформаторов после капитального ремонта

При измерении электрического сопротивления обмоток постоянному току различие сопротивлений на одноименных ответвлениях разных фаз не должно превышать 2 %. Проверка работы переключающего устройства проводится согласно инструкции завода-изготовителя. Трансформаторное масло подвергают испытанию на электрическую прочность (на пробой), на диэлектрические потери и на химический анализ. Для эксплуатационного масла должен быть не более 7% при 70°С (для свежего сухого масла < 1,5...2,5%). Химический анализ масла заключается в определении содержания механических примесей, кислотного числа и содержания водорастворимых кислот и щелочей. температура вспышки паров масла может снижаться не более чем на 5°С от первоначальной (135°С). Масло трансформаторов с азотной или пленочной защитой проверяют на влага- и газосодержащие, которые должны соответствовать заводским нормам.

Испытание электрической прочности изоляции включает: определение пробивного напряжения масла или другого жидкого диэлектрика, которым заполнен трансформатор; испытание изоляции обмоток напряжением 35 кВ и ниже вместе с вводами повышенным напряжением промышленной частоты, приложенным от внешнего источника (в течение 1 мин); испытание изоляции доступных для испытания стяжных шпилек, прессующих колец и ярмовых балок напряжением 1 кВ промышленной частоты (в течение 1 мин). Испытательные напряжения превышают номинальные и зависят от условий эксплуатации. Трансформаторы, предназначенные для эксплуатации в электроустановках, подвергающихся воздействию грозовых перенапряжений при обычных мерах грозозащиты, испытывают по нормам для нормальной изоляции, а трансформаторы, предназначенные для эксплуатации в электроустановках, не подверженных воздействию грозовых перенапряжений, или при специальных мерах грозозащиты — по нормам для облегченной изоляции. изоляция трансформатора до проведения испытаний подвергается обработке в соответствии с установленным технологическим процессом.

При испытании изоляции напряжением промышленной частоты, приложенным от внешнего источника, проверяется электрическая прочность главной изоляции (каждой обмотки по отношению к другим обмоткам, включая отводы и выводы, а также по отношению к баку и другим заземленным частям трансформатора). Изоляцию каждой обмотки испытывают поочередно. При этом испытательное напряжение прикладывается между испытываемой обмоткой, замкнутой накоротко, и заземленным баком. остальные вводы других обмоток соединяют между собой и заземляют вместе с баком и магнитной системой. Напряжение к первичной обмотке повышающего трансформатора подводят от генератора переменного тока с регулируемым возбуждением или от регулировочного автотрансформатора. Испытательное напряжение поднимают плавно и выдерживают в течение 1 мин. Возрастание силы тока и снижение напряжения, фиксируемое приборами, обычно указывают на наличие дефекта в изоляции испытательного трансформатора. Повреждение в трансформаторе также проявляется в виде потрескивания и разрядов.

Трансформатор считают выдержавшим испытания, если в процессе испытания не наблюдалось полного разряда (по звуку), разряда на защитном шаровом промежутке, выделения газа и дыма или изменения показания приборов. Если при испытании отмечены разряды в баке, сопровождающиеся изменением режима в испытательной установке или появлением дыма, активная часть подлежит осмотру, а при необходимости — разборке для выяснения и устранения причины разрядов или пробоя. Продольная изоляция обмотки (изоляция между витками, катушками, слоями, фазами) испытывается повышенным напряжением, индуктированным в самом трансформаторе. Испытания проводят путем приложения к одной из обмоток двойного номинального напряжения этой обмотки при повышенной частоте (но не более 400 Гц). Повышение частоты необходимо во избежание чрезмерного увеличения индукции и намагничивающего тока. Испытания проводят по схеме опыта холостого хода напряжением частоты не менее 2fном и продолжительностью 1 мин (при более высоких частотах продолжительность испытания уменьшается, но не должна быть менее 15 с).

Основным дефектом, который выявляется при таком испытании, является замыкание между витками или слоями обмотки, а также между отводами. Если имеются признаки дефекта, то важно до разборки трансформатора измерениями токов и напряжений по фазам установить дефектную фазу. затем эта фаза подвергается тщательному осмотру. Дефектное место обмотки можно определить индукционным методом или измерением электрического сопротивления. Индукционный метод нахождения короткозамкнутого витка основан на наличии электромагнитного поля вокруг короткозамкнутого витка, созданного в нем индуктированным током короткого замыкания. Поле вокруг остальных витков отсутствует. Наличие и положение короткозамкнутого витка обнаруживают особой катушкой, называемой искателем, к которой подключен чувствительный прибор. Измерительный аппарат состоит из искателя и указателя. Искатель представляет собой многовитковую катушку, насаженную на магнитопровод, состоящий из нескольких пластин электротехнической стали, и присоединенного к ней указателя. Напряжение в проверяемой обмотке индуктируется «питателем», представляет собой длинный стержень с намотанными по всей длине витками. Обмотка питателя подключается к сети напряжением 36, 127 или 220 В. Если проверяемая обмотка насажена на стержень магнитной системы, возбуждение осуществляется обычным путем (при подаче небольшого напряжения безопасного для персонала). Перемещая искатель сначала вдоль обмотки, а затем в радиальном направлении, устанавливают место замыкания по наибольшему показанию прибора.

Оценка состояния изоляции производится на основании указанного комплекса испытаний. Измерение сопротивления изоляции обмоток производится при температуре не ниже 10°С мегомметром класса 1000 В в трансформаторах класса напряжения до 35 кВ и мощностью до 16 мВ∙А и класса 2500 В с пределами измерения 0…10000 МОм — во всех остальных случаях. При этом за температуру изоляции в масляных трансформаторах принимают температуру масла в верхних слоях, в сухих — температуру окружающего воздуха.

. испытания и регулировка контакторов и магнитных пускателей

Контакторы являются наиболее ответственными аппаратами управления электроприводами, поэтому необходимо уделять большое внимание их испытанию и регулировки. Во время проверки и регулировки магнитных контакторов следует:

Состояния поверхности сухарей. Обнаружив на сухарях наплывы или застывшие капли металла, их удаляют напильником. Зачистка наждачной бумагой, а также смазка контактных поверхностей не допускается (при зачистке наждаком его частицы остаются на контактной поверхности и могут увеличить контактное сопротивление в 10 — 20 раз)

Правильность положения сухарей, которые должны при включенном контакторе плотно прилегать к друг к другу.

Легкость хода контактора и наличие заедания. Контактор должен четко включаться.

Исправность всех электрических соединения и затяжку гаек.

Зазор и степень нажатия пружин главных контакторов, своевременность включения блок-контактов, состояния изоляции катушки и токоведущих частей.

Степень износа сухарей, которая характеризуется величиной зазора. По мере износа сухарей зазор уменьшается.

Механическую часть контакторов, исходя из того, что наибольшее отклонение от вертикали не должно превышать 100 .

Механическую блокировку регулируют так, чтобы при включенном положении одного контактора невозможно было замыкание контактов второго, сблокированного с ним контактора. Расстояния между блокируемого контактора в этом случае должно быть не меньше 3 мм. Механическая блокировка не должна мешать свободному и полному включению одного из контакторов. Для контакторов постоянного тока неполное включение влечет за собой перегрев контактов; у контакторов переменного тока, кроме того, будет перегреваться катушка.

. Испытание и регулировка реле и командоаппаратов

испытания и регулировка электромагнитных реле, применяемых в схемах автоматического управления электроприводами, во многом подобны испытаниям и регулировки контакторов. При испытаниях реле проверяют и регулируют зазоры, величину нажатия и провал контактов, легкость хода подвижной системы и изоляцию токоведущих частей. Методика проверки такая же, как и для контакторов. Перед пуском электроустановки все реле управления и защиты настраивают в соответствии с проектными данными.

При настройке реле напряжения и тока всегда фиксируют напряжения (или ток) втягивания и напряжения (или ток) отпускания. На основании этих данных вычисляют коэффициент возврата реле, представляющий собой отношения напряжения (или тока) отпускания к напряжению (или току) втягивания. При устойчивой работе реле коэффициент возврата всегда меньше единицы. Исходя из этого коэффициента, заранее обуславливают только одну величину тока или напряжения для настройки реле (на втягивание или отпускание), а вторая величина должна находиться в допустимых пределах. Наименьший предел напряжения отпускания ограничивается прилипанием якоря; наименьший предел напряжения втягивания определяется величиной напряжения, при которой реле еще надежно втягивает якорь.

У любого электромагнитного реле напряжение и ток втягивания зависят от начального зазора между якорем и сердечником (при отпущенном якоре) и от натяжения пружины. Напряжения и ток отпускания определяются величиной конечного зазора (при втянутом якоре) и натяжением пружины.

При проверке и регулировке, кроме удаления пыли, грязи и ржавчины с частей реле, его контакты проверяют согласно правилам, рекомендованным для блок-контактов контакторов, проверяют и регулируют также установки реле на время и напряжения (ток) втягивания и отпускания.

При регулировке контактов реле особое внимание следует обращать на устранение повторных разрывов нормально замкнутых контактов. В момент удара якоря об упорный винт (в момент замыкания контактов) обычно возникают небольшие вибрации якоря. поэтому необходимо иметь некоторый провал на контактном мостике (1,5 — 2 мм), чтобы вибрация не вызывала повторного разрыва контактов.

Независимую (от тока) регулировку напряжения втягивания производят упорным винтом. При его вывинчивании увеличивается зазор между якорем и сердечником, что приводит к увеличению втягивания якоря. При большем напряжении втягивания создается и большее электромагнитное усилие, способное преодолеть больший зазор; ввинчивание же винта приводит к уменьшению напряжения втягивания.

Независимую регулировку напряжения отпускания производят изменением толщены немагнитной прокладки (от 0,1 до 0,5 мм). При толстых прокладках напряжения отпускания больше, чем при тонких. Можно регулировать напряжение и пружиной, меняя ее натяжения либо заменяя ее на более сильную или слабую. Этим методом одновременно регулируется и напряжение втягивания и напряжение отпускания.

ток втягивания токового реле может быть отрегулирован таким же способами от 30 до 70% от номинального тока катушки реле, а ток отпускания может быть доведен до 30% от тока втягивания. Таким образом, отпускания катушки реле может быть осуществлено при токе, примерно равным 10% номинального тока катушки реле. ток втягивания и ток отпускания регулируют так же, как это указано выше для реле напряжения. Выдержку времени (это время перед замыканием (или размыканием) первичной цепи реле и срабатыванием его механической части, при котором замыкается или размыкается вторичная цепь реле.) регулируют изменением толщены немагнитной прокладки якоря или изменением натяжением натяжения пружины реле. Точную регулировку осуществляют изменением натяжения пружины. Чем сильнее затянута пружина, тем меньше будет выдержка времени, и наоборот. На выдержку времени оказывает влияние величина напряжения, приложенного к катушке реле.

Электромагнитные реле с шунтовыми катушками регулируют при нагретых катушках. В электромагнитных реле чаще всего встречаются следующие дефекты: несвободный ход якоря вследствие некачественной сборки; пружины установлены повышенной сборки; неправильная установка катушек и т.п.

Тепловые реле проверяют через каждые шесть месяцев. При проверке пыль и грязь удаляю, продувают или вытирают реле сухой щеткой, а контакты и биметаллическую пластинку очищают напильником, следя, чтобы она не погнулась и не появились заусеницы у краев пластинки. Края не должны быть острыми и должны иметь небольшое закругление.

После замены нагревательного элемента нужно проверить, чтобы реле не срабатывало при номинальном токе двигателя на протяжении двух часов. Если ток двигателя возрастает до 130% номинального, то при тепловом реле типа ТТ-10 (либо до 115% при реле типа ТТ-20 или ТТ-30) оно должно срабатывать при выдержки времени не свыше 30 мин. При проверке надо обратить внимание на то, чтобы через оба нагревательных элемента реле проходил одинаковый ток. Температура окружающей среды должна быть 350. Если эта температура отличается от 350 , то для испытания при данной температуре надо в двигателе определить величину измененного тока.

Тепловые реле могут работать на постоянном и переменном токе. Поэтому (при отсутствии соответствующего источника постоянного тока) можно для проверки воспользоваться переменным током от трансформатора. В последнее время применяют также тепловые реле типа ТРА и ТРВ.

список литературы:

Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. — 4-е изд., сокр. и перераб. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие, 1984. — 408 с.

Котеленец Н.Ф., Кузнецов Н.Л. испытания и надежность электрических машин: Учеб. пособие для вузов. — М.: Высш. шк.,1988. — 232с.

Котеленец Н.Ф. испытания, эксплуатация и ремонт электрических машин: Учеб. для вузов/ Котеленец Н.Ф., Акимова Н.А., Антонов М.В. — М.: издат. центр Академия., 2003. — 384 с.

Андреевский С.К. Ремонт электрических машин и пускорегулирующей аппаратуры. 1959. — 277 с.

Учебная работа. Испытание электрических машин