Jak určit teplotu vinutí střídavých motorů podle jejich odporu
Měření teploty vinutí při zkouškách zahřívání motoru
Teplota vinutí je určena testováním motoru na zahřívání. Topné testy se provádějí pro stanovení absolutní teploty nebo nárůstu teploty vinutí nebo částí motoru vzhledem k teplotě chladicího média při jmenovité zátěži. Elektroizolační materiály používané při konstrukci elektrických strojů stárnou a postupně ztrácejí svou elektrickou a mechanickou pevnost. Rychlost tohoto stárnutí závisí především na teplotě, při které izolace funguje.
Četné experimenty prokázaly, že životnost (životnost) izolace je snížena na polovinu, pokud je teplota, při které pracuje, o 6-8 °C vyšší než limit pro danou třídu tepelné odolnosti.
GOST 8865-93 stanovuje následující třídy tepelné odolnosti elektrických izolačních materiálů a jejich charakteristické mezní teploty:
Třída tepelné odolnosti — Y A E B F H C Mezní teplota, respektive — 90, 105, 120, 130, 155, 180, nad 180 gr. S
Zkoušky ohřevu lze provádět při přímém zatížení i nepřímém (ohřev ze ztrát aktivní zóny). Provádějí se na stanovenou teplotu s prakticky nezměněným zatížením. Bere se v úvahu teplota v ustáleném stavu, která se během 1 hodiny nezmění o více než: 1 °C.
Jako zátěž při testech ohřevu se používají různá zařízení, z nichž nejjednodušší jsou různé brzdy (botky, pásy atd.), jakož i zátěže poskytované generátorem pracujícím s reostatem.
Při topných zkouškách se zjišťuje nejen absolutní teplota, ale i teplotní vzestup vinutí nad teplotu chladicího média.
Tabulka 2 Maximální přípustné zvýšení teploty částí motoru
Díly pro elektromotory
Maximální přípustné předzvýšení teploty, °C, u izolačního materiálu třídy tepelné odolnosti
Metoda měření teploty
A
E
PROTI
F
H
Proměnný proud vinutí motorů 5000 kV-A a více nebo při délce srpovnice 1 m a více
60
70
80
100
125
Odpor nebo teplota v detektorech uspořádaných drážkami
Stejné, ale méně než 5000 kV A nebo s délka jádra 1 m a více
50*
65*
70**
85**
105***
Teploměr nebo cooposition
Tyčová vinutí asynchronních rotorových motorů
65
80
90
110
135
Teploměr nebo cooposition
Skluzové kroužky
60
70
80
90
110
Teploměr nebo teplota v reproduktorech
Jádra a ostatní ocelové díly, kontaktní cívky
60
75
80
110
125
Teploměr
Totéž, aniž by se kontakt oddělil od vinutí
Nárůst teploty těchto dílů nesmí překročit hodnoty, které by vytvářely riziko poškození izolačních nebo jiných souvisejících materiálů
* Při měření odporovou metodou se přípustná teplota zvýší o 10 °C. ** Totéž, při 15 °C. *** Totéž, při 20 °C.
Jak je vidět z tabulky, GOST poskytuje různé metody měření teploty v závislosti na konkrétních podmínkách a částech měřených strojů.
Teploměrová metoda se používá ke stanovení povrchové teploty v místě aplikace. (povrch skříně, ložiska, vinutí), okolní teplota a vzduch vstupující a vystupující z motoru. Používají se rtuťové a lihové teploměry. V blízkosti silných střídavých magnetických polí by se měly používat pouze lihové teploměry, protože obsahují rtuť indukují se vířivé proudyzkreslení výsledků měření. Pro lepší přenos tepla z uzlu do teploměru je nádrž teploměru zabalena do fólie a poté přitlačena k vyhřívanému uzlu. Pro tepelnou izolaci teploměru je na fólii nanesena vrstva vaty nebo plsti, aby tato nepropadala do prostoru mezi teploměrem a vyhřívanou částí motoru.
Při měření teploty chladícího média musí být teploměr umístěn v uzavřené kovové nádobce naplněné olejem a chránící teploměr před sálavým teplem vyzařovaným okolními zdroji tepla a samotným strojem a náhodnými proudy vzduchu.
Při měření teploty vnějšího chladicího média je několik teploměrů umístěno na různých místech kolem zkoumaného stroje ve výšce rovné polovině výšky stroje a ve vzdálenosti 1 — 2 m od něj. Průměrná aritmetická hodnota odečtů těchto teploměrů se bere jako teplota chladicího média.
Metoda termočlánku, široce používaná pro měření teploty, se používá hlavně v AC strojích. Termočlánky jsou umístěny v mezerách mezi vrstvami cívek a na dně štěrbiny, stejně jako na jiných těžko dostupných místech.
K měření teplot v elektrických strojích se obvykle používají měděno-konstantanové termočlánky složené z měděných a konstantanových drátů o průměru asi 0,5 mm. V páru jsou konce termočlánku připájeny k sobě. Spojovací body se obvykle umisťují na místo, kde je potřeba měřit teplotu ("horký spoj") a druhý pár konců se připojuje přímo na svorky citlivého milivoltmetru. s vysokým vnitřním odporem… V místě, kde se nezahřívaný konec konstantanového drátu připojuje k měděnému drátu (na svorce měřicího zařízení nebo přechodové svorce), vzniká tzv. „studený spoj“ termočlánku.
Na kontaktní ploše dvou kovů (konstantanu a mědi) vzniká EMF, úměrné teplotě v místě kontaktu, a na konstantanu se tvoří mínus a na mědi plus. EMF se vyskytuje na "horkých" i "studených" spojích termočlánku.Protože jsou však teploty přechodů různé, pak jsou hodnoty EMF různé, a protože v obvodu tvořeném termočlánkem a měřicím zařízením jsou tyto EMF nasměrovány k sobě, milivoltmetr vždy měří rozdíl v EMF «horký» a «studený» spoj odpovídající rozdílu teplot.
Experimentálně bylo zjištěno, že EMF měděno-konstantního termočlánku je 0,0416 mV na 1 °C teplotního rozdílu mezi «horkými» a «studenými» spoji. V souladu s tím může být milivoltmetrová stupnice kalibrována ve stupních Celsia. Vzhledem k tomu, že termočlánek zaznamenává pouze teplotní rozdíl, pro určení absolutní teploty "horkého" spoje přidejte k naměřené hodnotě termočlánku teplotu "studeného" spoje naměřenou teploměrem.
Odporová metoda — Určení teploty vinutí z jejich stejnosměrného odporu se často používá k měření teploty vinutí. Metoda je založena na známé vlastnosti kovů měnit svůj odpor v závislosti na teplotě.
Pro určení nárůstu teploty se změří odpor cívky ve studeném a zahřátém stavu a provedou se výpočty.
Je třeba mít na paměti, že od vypnutí motoru do začátku měření uplyne nějaký čas, během kterého má cívka čas vychladnout. Proto, aby se správně určila teplota vinutí v době odstavení, tedy v provozním stavu motoru, po vypnutí stroje pokud možno v pravidelných intervalech (podle stopek), se provádí několik měření .Tyto intervaly by neměly přesáhnout dobu od okamžiku vypnutí do prvního měření. Měření jsou poté extrapolována vynesením R = f (t).
Odpor vinutí se měří metodou ampérmetr-voltmetr. První měření se provádí nejpozději 1 minutu po vypnutí motoru u strojů s výkonem do 10 kW, po 1,5 minutě — u strojů o výkonu 10-100 kW a po 2 minutách — u strojů s s výkonem vyšším než 100 kW.
Pokud je první měření odporu provedeno ne více než 15 — 20 od okamžiku odpojení, pak se jako odpor považuje největší z prvních tří měření. Pokud je první měření provedeno více než 20 s po vypnutí stroje, nastaví se korekce chlazení. Chcete-li to provést, proveďte 6-8 měření odporu a vytvořte graf změny odporu během chlazení. Na svislé ose jsou vyneseny odpovídající naměřené odpory a na vodorovné ose je čas (přesně v měřítku) uplynulý od okamžiku vypnutí elektromotoru do prvního měření, intervaly mezi měřeními a křivka znázorněná v grafu jako plná čára. Tato křivka pak pokračuje doleva, přičemž si zachovává charakter své změny, dokud neprotne osu y (znázorněno přerušovanou čarou). Úsek podél svislé osy od začátku průsečíku s přerušovanou čarou určuje s dostatečnou přesností požadovaný odpor vinutí motoru v horkém stavu.
Hlavní nomenklatura motorů instalovaných v průmyslových podnicích zahrnuje izolační materiály tříd A a B.Pokud je například k izolaci drážky a navíjení drátu PBB s bavlněnou izolací třídy A použit materiál na bázi slídy třídy B, pak motor patří do třídy tepelné odolnosti. do třídy A. Pokud je teplota chladicího média nižší než 40 °C (normy pro které jsou uvedeny v tabulce), pak pro všechny třídy izolace lze přípustné zvýšení teploty zvýšit o tolik stupňů, jako je teplota teplota chladicího média je nižší než 40 °C, ale ne více než 10 °C. Pokud je teplota chladicího média 40 – 45 °C, pak se maximální přípustná zvýšení teploty uvedená v tabulce snižují pro všechny třídy izolačních materiálů o 5 °C a při teplotách chladicího média 45-50 °C — při 10 °C. Teplota chladicího média se obvykle bere jako teplota okolního vzduchu.
U uzavřených strojů s napětím nejvýše 1500 V je maximální přípustné zvýšení teploty statorových vinutí elektromotorů s výkonem menším než 5000 kW nebo s délkou jádra menší než 1 m, jakož i vinutí z tyčových rotorů při měření teplot odporovou metodou lze zvýšit o 5 °C. Při měření teploty vinutí metodou měření jejich odporu se zjišťuje průměrná teplota vinutí. V reálu při běžícím motoru mívají jednotlivé oblasti vinutí různé teploty. Proto je maximální teplota vinutí, která určuje trvanlivost izolace, vždy o něco vyšší než průměrná hodnota.