Эксплуатация генераторов — Дефекты статора гидрогенератора
Ослабление прессовки активной стали сердечника. Высокая степень монолитности пакетов шихтованного сердечника является одним из основных требований, предъявляемых к производственно-технологическим процессам изготовления статоров ГГ Необходимая степень монолитности пакетов может быть обеспечена только достаточно большим давлением прессовки. В случае снижения давления при работе ГГ происходит расслоение (распушевка) активной стали и возникает аксиальная вибрация ее сегментов, которая является причиной развития ряда характерных дефектов и следующих затем отказов ГГ.
Вибрация сегментов активной стали ведет к нарушению изоляции вследствие повреждения лаковой пленки. Поскольку наружная сторона спинки сердечника замкнута призмами, на которых собирается сердечник, то в образующихся зонах повышенной электропроводности протекают добавочные токи, вызывающие местное увеличение потерь энергии и повышенный нагрев активной стали до 250-300 гр. Повышенный нагрев вызывает дальнейшее разрушение пленки лака. Развитие дефекта может привести к тяжелому повреждению — «пожару» активной стали, т.е. местному плавлению пакетов сердечника. Возникновение очага перегрева особенно опасно в зубцовой зоне, в которой развитие дефекта идет более интенсивно, чем в зоне спинки сердечника. Пожар стали сравнительно редкое событие, но может привести к большому объему ремонтных работ вплоть до замены статора ГГ.
Развитие дефекта может привести к отказу до возникновения пожара активной стали из-за пробоя изоляции обмотки статора, который наступает вследствие ускоренного старения и снижения электрической прочности под действием высокой температуры.
Вибрирующие листы зубцов активной стали постепенно разрушают верхние слои изоляции стержней обмотки статора. Прежде всего нарушается полупроводящий слой, который служит для предотвращения появления короны. При короне воздух ионизируется, образовавшийся озон — активный окислитель — вступает в реакцию с азотом, при наличии в воздухе влаги образуются азотная и азотистая кислоты, разрушающие изоляцию. Механическое разрушение может быть весьма глубоким и само по себе снижать электрическую прочность изоляции.
Большую опасность представляет вибрация сегментов крайних пакетов зубцовой зоны сердечника из-за быстро развивающихся усталостных сколов листочков активной стали, так как отломившиеся листы могут прорезать изоляцию обмотки статора, вызвать ее пробой и аварийное отключение генератора.
Прессовка стали ослабляется обычно при дефектах производственно-технологического характера под действием сил магнитного тяжения, добавочных сил электромагнитного
происхождения, сил температурных деформаций, вращающихся моментов, вибрации сердечника к других эксплуатационных факторов. Однако скорость и глубина процесса ослабления прессовки активной стали статора определяются в значительной мере причинами технологического характера. Принятая технология прессовки в целом обеспечивает довольно высокую монолитность сердечника, и его общая значительная распрессовка — явление очень редкое. Местное ослабление прессовки — распространенный дефект, составляющий значительную часть дефектов стальных конструкций статоров ГГ.
Одна из причин местной распрессовки заключается в том, что при заводской опрессовке не достигается достаточно равномерного распределения давления вдоль окружности статора, между спайкой и зубцами сердечника. В практике эксплуатации встречаются случаи, когда ослабевает только зубцовая зона или только спинка активной
стали, что является следствием неправильной регулировки отжимных болтов.
Пониженная плотность прессовки зубцовой зоны сердечника возможна из-за несовершенства технологии лакировки, в результате чего на зубцы наносится более тонкий слой лака. Распрессовка отчасти обусловлена коробоватостью сегментов, отчасти пластическими свойствами лаковой пленки.
Ослабление прессовки и расслоение крайних пакетов активной стали возможны из-за самоотвинчивания гаек стяжных шпилек сердечника и отжимных болтов, а также усталостной поломки стяжных шпилек при высоком уровне вибрации сердечника с частотой 100 Гц.
Расслоению крайних пакетов в зубцовой зоне способствуют нарушения технологии изготовления и монтажа нажимных плит (действие сил трения между сталью и стержнями обмотки статора при их взаимных перемещениях из-за тепловых продольных деформаций стержней).
На состояние прессовки отрицательно влияет переуплотнение (чрезмерное давление) стыков составного сердечника. Вследствие переуплотнения образуется волна активной стали — изгибы пакетов в аксиальном направлении. В ряде случаев в стыковой области стали возникают зоны распутывания или «вспучивания» пакетов, на стыках образуются «домики» как результат нарушения устойчивости и смятия пакетов сердечника.
Признаком ухудшения состояния и повышения уровня вибрации с полюсной частотой активной стали является увеличение уровня шума возбужденного генератора. Однако источником шума может оказаться и вибрация сердечника, возникающая, например, из-за ослабления плотности стыков, а не вибрация листов активной стали.
Другие признаки неудовлетворительного состояния прессовки пакетов сердечника статора выявляются при осмотрах и испытаниях ГТ. К таким признакам относятся контактная коррозия и перегревы сердечника, подвижность дистанционных распорок, трещины и обломы активной стали. Однако все они, как и шум, могут иметь двоякое происхождение.
Для контроля температуры при испытаниях активной стали служат переносной искатель местных перегревов, устройство контроля перегревов генераторов. Признаками возникновения перегрева являются высокодисперсные аэрозоли или характерные газы, выделяемые органическими компонентами лаковой пленки, которой покрыты сегменты активной стали, и органическими компонентами верхних слоев изоляции стержней обмотки статора, которые перегреваются вместе со сталью. Для обнаружения аэрозолей, выносимых охлаждающим воздухом, могут использоваться системы с ионизационными камерами, а для анализа примесей характерных газов — системы с хроматографами.
Степень ослабления прессовки активной стали определяется при осмотре с помощью специального ножа толщиной 1 мм. Если при сильном нажатии нож входит в пакет на глубину менее 5 мм, состояние прессовки считается удовлетворительным.
Местная незначительная распрессовка зубцовой зоны активной стали устраняется забивкой текстолитовых, гетинаксовых или стеклотекстолитовых клиньев толщиной 2-3 мм. Клинья перед забивкой промазываются щелочными или другими лаками холодного отверждения. Значительное местное ослабление прессовки без выкрашивания активной стали устраняется забивкой клиньев из немагнитной стали между нажимными пальцами и крайним пакетом, причем между листами активной стали в распушенных местах предварительно устанавливаются слюдяные прокладки. Все устанавливаемые детали также предварительно промазываются лаком.
В случае выкрашивания или оплавления активной стали используются заполнители из стеклотекстолита на эпоксидном лаке — «протезы».
Общая подпрессовка сердечника в условиях эксплуатации производится подтяжкой стяжных шпилек или отжимными болтами. В случае существенной подпрессовки вместе с подтяжкой стяжных шпилек необходимо регулировать отжимные болты.
Эффективным способом предотвращения расслоения и сколов активной стали являются склеивание и запечка сегментов крайних пакетов перед шихтовкой сердечника.
Ослабление стыковки и вибрация сердечника. Снижение плотности стыковки секторов является наиболее распространенной причиной возникновения опасных уровней вибрации составного сердечника статора ГГ с частотой 100 Гц (с частотой следования полюсов ротора), которые приводят к развитию серьезных дефектов и отказам машины.
Двойная амплитуда вибрации сердечника статора ГГ с частотой 100 Гц не должна превышать 30 мкм. При значительном снижении плотности стыковки уровень вибрации может увеличиться в 10 раз.
Повышенная вибрация вызывает гул работающего генератора и контактную коррозию стальных конструкций статора. Еще более высокая вибрация приводит к повреждению узлов крепления сердечника: трещины и разрушения сварных швов приварышей, трещины и изломы наборных призм, сколы и выкрашивание активной стали в местах контакта с наборными призмами.
Вследствие повреждения узлов креплений сердечника статора под действием сил магнитного тяжения происходит смещение отдельных участков в воздушный зазор генератора вплоть до касания ротора.
Опыт эксплуатации позволяет предполагать, что первоначальной причиной ухудшения стыковки является несовершенство производства и монтажа статора, например плохая взаимная пригонка стыкуемых торцов смежных секторов сердечника, имеющих неровности или непараллельности поверхностей. Недостаточная жесткость стыка может быть также обусловлена малой толщиной уплотняющей прокладки.
Распределения вибросмещений составных сердечников статоров ГТ с частотой 100 Гц могут рассматриваться как стоячие волны, причем по разные стороны ослабленных стыков нередко возникают противофазные колебания. На разных участках сердечника уровень вибрации отличается. Особенно высоких уровней (до 500 мкм) достигает вибрация вблизи сильно ослабленного стыка. Одной из причин возникновения особенно высоких уровней вибрации является неодинаковая жесткость креплений сердечника в корпусе на различных участках статора.
Необходимая плотность стыковки обеспечивается только достаточно большим усилием, стягивающим секторы сердечника в тангенциальном направлении, под влиянием которого возникают силы трения, препятствующие взаимному смещению концов обоих секторов, и моменты сил, противодействующие взаимному повороту опирающихся друг на друга стыкующихся плоскостей. При монтаже статора это усилие возникает за счет затяжки стыковых плит и передается от корпуса к сердечнику через узлы крепления в корпусе.
Непосредственное определение плотности стыковки путем измерений усилий, стягивающих сектора, затруднено из-за отсутствия достаточно надежных методов и средств измерений. Признаками ухудшения состояния стыковки считаются рост уровня вибрации с частотой 100 Гц и дефекты стальных конструкций статора, возникающие под действием вибрации. По этим косвенным признакам можно своевременно обнаружить ухудшение состояния стыковки и не допускать возникновения тяжелых, трудно устранимых повреждении конструкций статора.
Незначительное ослабление стыковки обнаруживается по наличию характерного максимума вибрации на ненагретом статоре в опыте подъема возбуждения при холостом ходе генератора. По мере ухудшения стыковки максимум вибрации наблюдается при все большем токе ротора. Вибрации следует измерять на спинке сердечника вблизи всех стыков с обеих сторон.
Восстановление плотности стыковки, т.е, необходимая монолитность сердечника статора, достигается установкой новых уплотняющих прокладок в стыки, находящиеся в неудовлетворительном состоянии. Переуплотнять следует все стыки с повышенным уровнем вибрации.
Способы распускания стыка выбираются в зависимости от местных условий. Иногда прибегают к равномерному радиальному смещению секторов статора, иногда поднимают корпус статора снизу до образования вверху сердечника зазора в несколько миллиметров и вставляют в этот зазор стальную пластину. После опускания статора зазор образуется по всей высоте сердечника. Но поиск совершенных способов уплотнения стыка остается актуальной задачей.
Надо отметить, что вибрация сердечника возможна из-эа неудачного выбора схемы обмотки статора, а низкочастотная вибрация статора возникает вследствие асимметрии ротора генератора.
Некоторые рекомендации по осмотрам стальных конструкций статора. Осмотру подлежат узлы крепления сердечника, спинка и расточка сердечника, стыки секторов статора и фундаментальные крепления корпуса статора. При осмотре должны быть установлены качественные характеристики, место обнаружения и по возможности количественная оценка следующих аномалий и дефектов:
1. Повышенный уровень шума при холостом ходе и в нагрузочных режимах работы ГГ,
2. Следы контактной коррозии, ослабление прессовки, расслоение, трещины и изломы активной стали в зубцовой зоне, особенно крайних пакетов и со стороны спинки сердечника (у наборных призм и стыков).
- Подвижность дистанционных (вентиляционных) распорок, ослабление затяжки отжимных болтов и стяжных шпилек сердечника, а также поломки последних, перекосы нажимных гребенок.
- Трещины и обрывы сварных швов приварышей, наборных призм активной стали, а также выкрашивание активной стали у наборных призм.
- Ослабление затяжки стяжных шпилек стыковых плит корпуса, зазоры в стыках секторов сердечника и выползание или разрушение уплотняющих прокладок.
Дефекты изоляции обмотки статора.
Старение изоляции является естественным процессом, протекающим непрерывно во времени и ухудшающим прочностные и теплофизические свойства изоляции. Старению подвержен весь объем изоляции, но наиболее интенсивно ухудшаются ее свойства в местах концентрации тепловых воздействий, механических напряжений и повышенных градиентов напряженности электрического поля, т.е. носит местный характер Старение изоляции обмотки статора во время эксплуатации включает в себя процессы теплового, электрического и механического старения, химических изменений под действием окружающей среды. В реальных условиях все или часть видов старения обычно проявляют себя одновременно. В анормальных условиях какой-либо один вид старения может стать преобладающим и вызвать ускоренное старение изоляции.
При тепловом старении изоляции входящие в ее состав органические вещества постепенно разрушаются. В термореактивной изоляции старится связующее — термореактивный компаунд, становится более хрупким (темнеет), от чего ухудшаются
механические свойства изоляции в целом.
Дефекты под действием электрического поля возникают главным образом в пазовой части обмотки, где напряженность поля в изоляции и электромагнитные усилия, действующие на проводники, выше, чем в лобовых частях.
Толщина стержня обмотки всегда меньше ширины паза, и между стержнем и стенкой паза имеется зазор. Если этот зазор достаточно велик, то появляются условия для вибрации стержня в пазу от
взаимодействия тока в стержне с частью главного магнитного потока, проходящего через паз, и с потоком рассеяния. Эта вибрация может привести к усталостному излому элементарных проводников или изоляции косвенным ее действием является возникновение пазового разряда. Полупроводящее покрытие, поврежденное пазовым разрядом, увеличивает свое сопротивление до такой степени, что напряжение на зазоре между стержнем и стенкой паза становится выше пробивного и происходит пробой зазора с образованием микродуги в местах, где стержень не касается стенки паза при вибрации. Пазовый разряд может вызвать полное разрушение изоляции за 1-2 года.
Основными признаками пазового разряда являются: выгорание лака против пакетов активной стали; образование углублений в изоляции, выгорание или обугливание прокладок в пазу.
Известны три основных метода борьбы с пазовым разрядом: уменьшение допусков на размер стержня, так, чтобы последний укладывался в паз практически без зазора; закрепление стержня в пазу с помощью отверждающейся полупроводящей замазки; уплотнение стержня с боковых сторон полу проводящими волнистыми пружинящими прокладками. Кроме того, во всех случаях требуется плотная заклиновка пазов.
На изоляцию гидрогенераторов действуют в основном такие вещества из окружающей среды, как кислород воздуха; влага, содержащаяся в воздухе или попадающая в изоляцию в виде жидкости (из-за течей в системе водяного охлаждения, отпотевания газоохладителей, при небрежном хранении статора и т.п.); масло, попадающее из систем смазки подпятников и из тормозной системы; пыль от тормозов.
Данные вещества ухудшают свойства изоляции, поэтому при эксплуатации ГГ их воздействие необходимо сводить к минимуму.
Механическим воздействиям изоляция подвергается как во время изготовления и ремонта генератора, так и во время его эксплуатации. Механические воздействия приводят к возникновению в изоляции деформаций растяжения, сжатия, изгиба, смятия, кручения, а также к трению поверхности стержней о прилегающие к ним детали. При неблагоприятных условиях это приводит к появлению дефектов изоляции в виде трещин, складок, расслоения и местного уменьшения толщины.
Статор ГГ со стержневой обмоткой имеет большое число контактных соединений (более 1000). Наличие дефектов даже в одном соединении сказывается на надежности работы ГГ. Контактные соединения выполняются с помощью пайки твердым припоем.
В практике встречаются следующие дефекты контактных соединений: недостаточное заполнение места пайки припоем; малая площадь спая соединяемых поверхностей, включения флюса; пережег элементарных проводников и т.п.
Возникновение дефекта в контактном соединении приводит к двум существенным последствиям: возрастает переходное
сопротивление контакта и уменьшается его механическая прочность. Повышение переходного сопротивления является причиной перегрева контактного соединения. Перегрев приводит к ускоренному тепловому старению изоляции соединений, ее термическому разрушению. Сильный перегрев может вызвать пробой по воздуху на «землю» и обрыв цепи статора. Уменьшение механической прочности контактного соединения может привести к нарушению контакта (обрыву цепи обмотки) в соединении стержней или шин под действием их вибрации и деформации. В месте обрыва возникает мощная дуга, приводящая к тяжелым последствиям: междуфазному короткому замыканию, повреждению шин, кронштейнов, пожару в обмотке с выгоранием изоляции, меди.
Витковые замыкания возникают при изготовлении и сборке обмотки статора, а также во время эксплуатации (из-за теплового старения изоляции элементарных проводников, ее ионизационного разрушения и т.п.). Основной причиной возникновения витковых замыканий в ГГ с катушечной обмоткой является металлическое замыкание витков вследствие грубых дефектов или разрушения витковой изоляции. В генераторах со стержневой обмоткой витки могут замкнуться лишь при замыкании между соседними стержнями в лобовых частях. Витковой изоляцией в этом случае являются два слоя корпусной изоляции и промежуток между стержнями. Пробивное напряжение этой изоляции при самых неблагоприятных условиях во много раз выше напряжений между витками. Поэтому в стержневых обмотках витковые замыкания в результате дефектов изоляции не возникают; они могут явиться следствием посторонних причин (пролезание изоляции посторонним предметом, открепившейся деталью генератора, отломившимся листом активной стали).
В случае замыкания элементарных проводников в пазу происходит сильный разогрев места замыкания, который может привести к обугливанию изоляции в близлежащих местах и к разрастанию повреждения.
При замыкании соседних элементарных проводников в лобовых частях нагрев в месте замыкания существенно меньше и как следствие такого повреждения возможно разрушение участка корпусной изоляции в лобовых частях с возникновением виткового или межвиткового замыкания.
Методы выявления наиболее характерных дефектов изоляции обмотки статора ГГ приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Способы выявления дефектов изоляции обмоток статора гидрогенератора
Измерение коэффициентов абсорбции (DAR), поляризации (PI), R60
Одной из технических характеристик, довольно часто встречающейся в электротехнике, является коэффициент абсорбции трансформатора. Эта величина определяет диэлектрическое поглощение, показывающее степень увлажненности изоляции. Одновременно с этим показателем, применяется коэффициент поляризации, который учитывает степень износа и старения изоляционных материалов. В конечном итоге, с помощью этих двух коэффициентов определяется качество изоляции обмоток трансформаторов и электродвигателей, которое постепенно снижается в процессе эксплуатации.
Коэффициент абсорбции
Интенсивность старения изоляции, ее состояние, определяется сотрудниками, относящимися к электротехническому персоналу. Параметры коэффициентов абсорбции и поляризации, на практике определяются путем диагностических проверок, с помощью современных измерительных приборов. Диагностика дают возможность поддерживать необходимый технический уровень и состояние изоляции.
Коэффициент абсорбции определяет степень увлажненности, по результатам которой принимается решение о просушивании изоляции, изготовленной из гигроскопических материалов, применяемой в электрических машинах или трансформаторах.
За основу измерений берутся показания мегаомметра, полученные через 15 и 60 секунд с момента начала проведения измерений. Данный показатель проверяется на обмотках электрических машин и оборудования в определенные сроки после проведенных текущих и капитальных ремонтов.
Нормальным показателем является 1,3, а при сухой изоляции, коэффициент будет более 1,4. Если же изоляция влажная, то показатель будет около 1, что свидетельствует о необходимости ее сушки. В процессе испытаний, значение температуры должно быть в пределах от +10 до +35 градусов.
Норматив для изоляции
Значение коэффициента является показателем ресурса изоляционного материала. Это испытание занимает сравнительно много времени, позволяет определить характеристики тока, замедленного поляризацией. Различие показателей для сухой и влажной изоляции обусловлено различной продолжительностью заряда емкости материала.
Нормальная изоляция
Среднее нормативное значение абсорбционного коэффициента 1,3.
- К 1,6 – изоляция очень хорошая
Если трансформатор новый, рассчитанный или измеренный показатель не должен быть ниже определенного производителем более чем на 20%. Если это условие не выполнено, оборудование требует сушки.
Сухая
Норма для неувлажненной обмотки K = 1,3-2,0. Ток в начале испытания резко повышается, потом снижается. Значение через 60 секунд отличается от показателя через 15 секунд примерно на 30% в сторону повышения.
Влажная
Если изоляция влажная, коэффициент имеет показатель, близкий к единице. Ток быстро устанавливается, в течение 45-и секунд меняется мало.
Значения электросопротивления для всех видов трансформаторов определены в ПУЭ (правилах устройства электроустановок):
- Для трансформаторов с мощностью до 35 кВ – 450-40 МОм (в зависимости от температуры).
- Для сухих преобразователей от:
- 100Мом при напряжении обмоток 1 кВ;
- 300 Мом при напряжении обмоток 1-6 кВ;
- от 500 МОм – от 6 кВ.
Для трансформаторов до 1600 кВА испытания не обязательны.
Регламент
Величину коэффициента абсорбции регламентируют правила «Объем и нормы испытаний электрооборудования» (РД 34.45-51.300-97).
Правила устанавливают определённые требования к величине коэффициента абсорбции для:
- Синхронных машин (генераторов, синхронных компенсаторов, двигателей);
- Машин постоянного тока, кроме возбудителей (с номинальным напряжением выше 500В);
- Асинхронных электродвигателей свыше 3-х мегаватт мощности и 1 кВ номинального напряжения.
Кроме того, необходимость измерения коэффициента абсорбции может быть регламентирована отдельными инструктивными указаниями или указаниями завода изготовителя на определённый тип электрооборудования.
Как измерить
Коэффициент абсорбции трансформатора определяется в следующих ситуациях:
- при вводе в эксплуатацию нового оборудования;
- в случае запуска агрегата после текущего или капитального ремонта.
Учитывая, что ремонты производятся с частотой, установленной нормативными документами, периодичность измерения данного показателя определяется графиком проведения ремонтных работ.
Измерение уровня абсорбции состоит в обычном определении сопротивления изоляции. Для этого к силовой цепи агрегата на определённый период подключается электрический ток, с одновременным инструментальным измерением показателя сопротивления изоляции.
Для любого изоляционного материала характерно определённое значение электрической ёмкости. При работе оборудования покрытие насыщается токами, которые называют абсорбционными. Интенсивность такого насыщения и его продолжительность определяются качественными свойствами материала, толщиной покрытия и характеристиками тока.
Испытание проводят с использованием следующего подключения:
Для чистоты опыта, работы выполняют при температуре окружающей среды в диапазоне от 10 до 35 градусов выше нуля.
На рисунках ниже представлены схемы подключения и зависимость коэффициента абсорбции от температуры:
Для проведения измерений используют специальный прибор – мегаомметр. Измерения проводятся отдельно по каждой из обмоток, проверяется величина сопротивления между катушками и корпусом.
Если температура воздуха ниже плюс 10 градусов, требуется предварительное прогревание обмоток.
В зависимости от типа трансформатора, измерения проводятся для видов обмоток, указанных в таблице:
При проведении испытаний необходимо соблюдать следующие требования:
- предварительно на пару минут заземляются контакты проверяемой обмотки;
- в промежутке между двумя замерами контакты заземляются на 5 минут, чтобы ушёл ток;
- если проверяются обмотки одного напряжения, в процессе измерения одновременно закорачиваются шпильки контактов.
Проведение указанных испытаний не регламентируется для трансформаторов с мощностью, не превышающей 1600 кВА.
Вычисление
Коэффициент абсорбции – это отношение значений изоляции, измеренных через 15 секунд после приложения напряжения мегомметра и после 60-ти.
kа = R60/R15 (1),
где ka – коэффициент абсорбции, R60 – значение изоляции, измеренное мегомметром через 60 секунд после начала измерения, R15 – значение изоляции, измеренное мегомметром через 15 секунд после начала измерений.
Измерения производят таким образом:
Подключают измерительные щупы мегомметра к испытываемому электрооборудованию (токоведущие части → корпус), начинают процесс измерения. Через 15 секунд записывают показания мегомметра. Продолжают измерение. Через 60 секунд записывают показания мегометра, прекращают измерение. Подставляя измеренные значения в формулу (1) высчитывают коэффициент абсорбции, записывают вычисленное значение в протокол вместе с измеренными значениями изоляции.
В современных микропроцессорных мегомметрах и тераомметрах вычисление коэффициента абсорбции происходит автоматически, и показывается на дисплее испытательного устройства после завершения измерений.
Испытание повышенным напряжением
Испытание проводится после окончания капитального ремонта двигателя, а для аппаратов до 1000 В может не проводиться вовсе. Решение принимает технический руководитель, что закрепляется соответствующим приказом.
Испытание заключается в подаче повышенного напряжения промышленной частоты от постороннего источника. Для этого применяются переносные или передвижные испытательные установки. Одно из важных требований – они должны быть рассчитаны на повышенные токи утечки. Поэтому не все из них, пригодные к испытаниям изоляции распределительных устройств, годятся для электродвигателей. Испытательные напряжения указаны в таблице.
Напряжение выше номинального для изоляции является стрессом. Подъем его производится медленно и без рывков. Критерием исправности служит отсутствие разрядов внутри двигателя, наличие которых контролируется по показаниям миллиамперметра, включенного последовательно с испытуемым объектом. Сами же показания прибора не нормируются. Также не должно произойти срабатывания защиты установки.
При испытаниях схема соединения обмоток не разбирается, они испытываются относительно корпуса совместно. Но при пробое для поиска поврежденного участка придется не только разобрать схему звезды или треугольника, но и рассоединить все секции обмотки в поврежденной фазе. Неисправная секция меняется на новую.
Испытания электродвигателей переменного тока: перечень работ, периодичность
Помимо проверки состояния механических элементов и смазки, при капитальных и текущих ремонтах электромоторов переменного тока производятся их электрические испытания, измеряются электрические характеристики.
Объем этих испытаний, условия их проведения, а также нормируемые предельные значения измеренных величин зависят от:
- номинального напряжения;
- мощности;
- конструктивного исполнения и типа двигателей.
Рассмотрим по порядку, какие испытания проводятся, и ознакомимся с критериями исправности электродвигателей.
- Измерение сопротивления изоляции электродвигателей
- Измерение коэффициента абсорбции
- Испытание повышенным напряжением
- Измерение сопротивления постоянному току
Натуральный показатель поглощения
При использовании в определении показателя поглощения числа е получают показатель поглощения a′, называемый натуральным. Расчет при этом производится в соответствии с формулой:
Натуральный и десятичный показатели поглощения связаны друг с другом соотношением a′=ln(10)a или приближённо a′≈2.303a. С участием натурального показателя поглощения закон Бугера — Ламберта — Бера принимает вид:
Его вид в дифференциальной форме таков:
Всю энергию пучка, теряемую за счёт поглощения, получает среда. Поэтому для получаемой средой мощности P справедливо:
откуда для a′ получается:
Из последнего равенства следует важное свойство натурального показателя поглощения, которое можно воспринимать и как его альтернативное определение: натуральный показатель поглощения равен относительному значению мощности, поглощаемой слоем вещества малой единичной толщины при падении на него излучения.
Уравнения с участием натурального показателя поглощения имеют более компактный вид, чем в случае использования десятичного показателя поглощения, и не содержат имеющего искусственное происхождение множителя ln(10). Поэтому в научных исследованиях фундаментального характера, в особенности, касающихся взаимодействия излучения с веществом, преимущественно используется натуральный показатель поглощения.
Что характеризует
В первую очередь — наличие влаги в изоляционном материале. При подаче напряжения и во время заряда токоведущей части, начинают происходить процессы поляризации в изоляционном материале. В упрощённом виде это можно представить так: диэлектрик характеризуется наличием в нём так называемого тока смещения, который уменьшается с течением времени после поляризации материала диэлектрика. При наличии влаги в изоляции, она создаёт пути для токов проводимости, который с течением времени не изменяется, и пропорционален изменению приложенного напряжения. Соответственно не изменяется значения сопротивления, измеренного в разные моменты времени (или даже может уменьшаться, за счёт явления электролиза во влаге). Соответственно, коэффициент абсорбции будет примерно равен 1.
Во вторую очередь, коэффициент абсорбции характеризует ёмкость. Чем больше коэффициент — тем больше ёмкость изолированной токоведущей части.
Измерение сопротивления изоляции электродвигателей
Такие измерения производятся не только при ремонте. Например, если в процессе эксплуатации требуется провести диагностику электродвигателя и питающего кабеля в случае отключения от защит. Также требуется измерять этот параметр перед пуском аппарата после его длительного простоя, особенно в неблагоприятных рабочих условиях.
Для измерения используется мегаомметр, напряжение которого зависит от номинального для испытуемого электродвигателя. Для аппаратов до 500 В используется мегаомметр на 500 В. Для номинала 500 — 1000 В — соответственно на 1000 В. Для высоковольтных электродвигателей используется мегаомметр, вырабатывающий напряжение 2500 В.
Для статоров низковольтных двигателей норма составляет 1 МОм, при этом температура испытуемого объекта находится в пределах 10-30˚С. При температуре 60˚С допустимая величина снижается до 0,5 МОм.
Аппараты напряжением выше 1000 В разделяются на две категории. Для мощностей обмотки статора 1 — 5 МВт предельные значения указаны в таблице.
Для более мощных, свыше 5 МВт, моторов, подход к процессу более ответственный. Измерения производятся в строгом соответствии с инструкциями изготовителя.
У асинхронных машин с фазным ротором, в том числе синхронных, имеющих обмотку возбуждения, тестируется и изоляция обмотки ротора. Но только у высоковольтных движков, имеющих мощность свыше 1 МВт. Используется мегаомметр на 1000 В. Предельное значение — 0,2 МОм.
Мощные электродвигатели для предотвращения появления паразитных токов в валах, замыкающихся на установочной раме, имеют изоляцию опор с подшипниками. Также подшипники изолируются от маслопроводов, осуществляющих их смазку при работе. Состояние этого вида изоляции проверяется мегаомметром на 1000 В.
Этот параметр контролируется после капитальных ремонтов, связанных с выемкой ротора. Сопротивление должно иметь значение, отличное от нуля, и не снизиться резко относительно ранее полученных результатов. Более точного значения правилами не предусмотрено.
Омическое сопротивление обмоток трансформатора тока
Современные электродвигатели являются надежными силовыми агрегатами. Они способны работать десятки лет при своевременном обслуживании и ремонте. Для этого необходимо регулярно осуществлять смазку подшипников, вовремя выполнять их замену, а также контролировать состояние обмоток статора.
Для чего выполняется проверка сопротивления изоляции электродвигателя
Даже в том случае, если оборудование не работало, какое-то время, необходимо обязательно произвести замер сопротивления изоляции, так как она является гигроскопичной и может изменить свои свойства под воздействием влажности воздуха. Снижение сопротивления может быть довольно значительным, поэтому прежде чем включать машину в сеть, должна быть произведена проверка сопротивления изоляции электродвигателя. Согласно требованиям правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП) такая процедура производится перед вводом электродвигателя в эксплуатацию, после текущего и капитального ремонта, а также при плановых испытаниях один раз в три года. Замер сопротивления изоляции после текущего и планового ремонта производится для контроля качества его выполнения.
Какие приборы необходимы
Проверяется сопротивление каждой обмотки относительно корпуса, а также сопротивление между обмотками. Для изменения сопротивления изоляции обмоток статора электродвигателя относительно корпуса используется мегаомметр, удобный и компактный прибор, состоящий из омметра и магнитоэлектрического генератора постоянного тока. Для проверки сопротивления между обмотками используется мультиметр в режиме омметра. Сопротивление между обмотками должно быть одинаковым. Сопротивление изоляции электродвигателя, имеющего номинальное напряжение до 660В, следует измерять при напряжении в 500В. Если производится контроль сопротивления обмоток машины с номинальным напряжением до 3000 В, то применяют мегаомметры с напряжением в 1000В. Измерение сопротивления обмотки электродвигателя с номинальным напряжением более 3000В используются приборы со значением в 2500В. В том случае, если в исследуемом двигателе имеется фазосдвигающий конденсатор, то перед измерением его необходимо отключить от обмотки.
Как правильно производить измерение сопротивления изоляции
Измерения должны производиться при температуре воздуха не ниже +5°C. Перед исследованиями необходимо:
• обесточить электродвигатель; • снять с него остаточные заряды путем заземления обмоток на 2-3 минуты.
Измерительный провод с зажимом от гнезда «Л» (или «MΩ») подключается к одному из выводов обмоток, а провод от гнезда «З» (или «–») к заземляющему винту в клеммной коробке или к корпусу двигателя. Для проведения измерения нужно вращать рукоятку генератора со скоростью около 120 оборотов в минуту. Данные измерений записываются после того , как стрелка установилась на месте через 15 и через 60 секунд. Только при соблюдении этих условий полученный результат можно считать достоверным. После произведенного замера испытываемый двигатель необходимо обязательно разрядить. При проведении испытаний обязательно должна учитываться температура, при которой производилось измерение сопротивления обмоток электродвигателя. Полученные результаты должны соответствовать нормативам, указанным в ПТЭЭП приложение 3 пункт 23, а также таблице №28 приложения 3.1 (для двигателей с напряжением свыше 1 кВ). При температуре изоляции, равной по значению температуре окружающего воздуха, сопротивление обмотки двигателя должно быть не менее 1 МОм. Сопротивление обмотки электродвигателя машины постоянного тока – не менее 0,5 МОм.
Онлайн-консультация
На компрессоре NSN 7471-75-40P при включении отключается тепловое реле. Напишите сопротивление обмоток эл. двигателя.
28 07 2011 // Литвинов Сергей Александрович
Электродвигатель компрессора HSN7471-75-40P состоит из 6 обмоток, имеющих соединение, обозначаемое, как Δ/ΔΔ.
Схему их соединения можно образно описать так. Представьте себе равнобедренный треугольник, в каждой грани которого находится по две поседовательно соединённые обмотки.
В вершинах этого треугольника находятся точки контактов 1 (L1), 2 (L2), 3(L3) (по часовой стрелке) – это PW1.
В каждой грани этого треугольника между двумя поседовательно соединёнными обмотками находятся точки контактов 9 (L3), 7 (L1), 8 (L2) (по часовой стрелке от вершины 1) – это PW2.
Сначала запитиваются все обмотки по схеме PW1 , потом, через 0,5 сек они же дозапитываются по схеме PW2.
См. таблицу сопротивлений мотора компрессора HSN7471-75-40P. Обращаю Ваше внимание, что сопротивление одной обмотки меньше 1 Ом. Для его корректного замера необходим специальный тестер.
Компрессор CSH 8551-110-40P при включении сильно перегревается в течении 10мин. При этом ток совпадает с таким же в точности, нормально работающем компрессором. Напишите сопротивление обмоток эл. двигателя.
27 06 2012 // Иван
Можно предположить следующие тому причины:
- внутри компрессора происходит байпассирование нагнетаемого газа из порта нагнетания куда-то на всасывание, через, например, неплотно закрытый/повреждённый перепускной клапан….
- избыток масла в маслоотделителе компрессора.
- сухое качение в подшипниках – мало масла.
Проверьте все фуекциональные рабочие параметры перегревающегося компрессора ещё раз. Токи в пределах нормы, а производительность его?
если вынуть датчик . пойдет ли масло
08 08 2012 // Евгений
Масло не пойдёт. Там, куда у полугерметичных винтовых компрессоров БИТЦЕР серий HS/OS ввёрнут датчик температуры, масла быть не должно.
Здравствуйте. Можете ли вы дать данные по сопротивлениям обмоток компрессора hsk7451-70-40p.
07 04 2014 // rinat
Нет данных, но где-то рядом с HSN7471-75-40P.
На компрессор CSH 7551-70 сер.номер 16240684 Напишите сопротивления обмоток эл. двигателя. Требуются для проведения диагностики.
23 04 2014 // Вячеслав
Я запрошу в ГмбХ сертификат выпускных испытаний этого компактного винтового компрессора, изготовленного в апреле 2002г.
Имейте только в виду, что сопротивление его обмоток меньше 1Ом – требуется специальный прибор.
Как правило, со временем эксплуатации сопротивление обмоток не меняется. При зверской эксплуатации компрессора меняется сопротивление изоляции эмальпровода обмоток из-за пагубного воздействия на него перегрева мотора из-за перегрузок и недостаточного расхода всасываемых холодных паров, из-за воздействия кислоты масла, из-за бурно кипящего в моторном отсеке жидкого хладагента и т.д.
Добрый день. При замере рабочих токов электродвигаиеля компрессора CSH8563-125Y-40P токи в точках 1-2-3 в зависимости от загрузки составляли след. значения: 1L1=50-90А, 2L2=1-10А, 3L3=50-90А.
токи в точках 7-8-9 в зависимости от загрузки составляли след. значения: 7L1=50-100А, 8L2=90-180А, 9L3=50-100А.
Типы электродвигателей
Наиболее распространённые электродвигатели это;
Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором
— асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором. Три обмотки двигателя уложены в пазы статора; — асинхронный однофазный двигатель с короткозамкнутым ротором. В основном его применение находит в бытовой электротехнике в пылесосах, стиральных машинах, вытяжках, вентиляторах, кондиционерах; — коллекторные двигатели постоянного тока установлены в электрооборудовании автомобиля (вентиляторы, стеклоподъемники, насосы); — коллекторный двигатель переменного тока находит применение в электрических инструментах. К таким инструментам относятся электродрели, болгарки, перфораторы, мясорубки; — асинхронный двигатель с фазным ротором имеет довольно мощный пусковой момент. Поэтому такие двигатели устанавливаются в приводах подъемников, кранах, лифтах.
Определение активного сопротивления обмотки статора асинхронного двигателя по опыту пуска
Знание величины активного сопротивления обмотки статора асинхронного двигателя (АД) позволяет при измеренных фазных токах и напряжениях получить оценку потокосцепления статора, а затем и электромагнитного момента [1]. Несмотря на то, что активное сопротивление обмотки статора RS доступно для прямого измерения, в производственных условиях это во многих случаях нецелесообразно или недопустимо из-за необходимости отключения обмотки статора от сети и использования измерительной аппаратуры.
Существующие методы косвенного определения величины RS, основанные, например, на получении оценки с использованием фильтра Калмана [2], требуют специальной настройки вычислительного процесса. Это является препятствием для создания автоматических идентификаторов состояния АД.
Измерение сопротивления изоляции обмоток
Для проверки двигателя на сопротивление изоляции, электрики используют мегомметр с испытательным напряжением 500 В или 1000 В. Этим прибором измеряют сопротивление изоляции обмоток двигателей рассчитанных на рабочее напряжение 220 В или 380 В.
Для электродвигателей с номинальным напряжением 12В, 24в используют тестер, так как изоляция этих обмоток не рассчитана на испытание под высоким напряжением 500 В мегомметра. Обычно в паспорте на электродвигатель указывается испытательное напряжение при измерении сопротивлений изоляции катушек.
Сопротивление изоляции обычно проверяется мегомметром
Перед измерением сопротивления изоляции нужно ознакомиться со схемой подключения электродвигателя, так как некоторые соединения звездой обмоток бывают подключены средней точкой к корпусу двигателя. Если обмотки имеет одну или несколько точек соединений, “треугольник”, “звезда”, однофазный двигатель с пусковой и рабочей обмоткой, тогда изоляция проверяется между любой точкой соединения обмоток и корпусом.
Если сопротивление изоляции значительно меньше 20 Мом, обмотки разъединяют и проверяют каждую отдельно. Для целого двигателя сопротивление изоляции между катушками и металлическим корпусом должно быть не ниже 20 Мом. Если электродвигатель работал или хранился в сырых условиях, тогда сопротивление изоляции может быть ниже 20 Мом.
Тогда электродвигатель разбирают и просушивают несколько часов накальной лампой 60 Вт, помещенной в корпус статора. При измерении сопротивления изоляции мультиметром, выставляют предел измерений на максимальное сопротивление, на мегомы.
Как прозвонить электродвигатель на обрыв обмоток и межвитковое замыкание
Межвитковое замыкание в обмотках можно проверить мультиметром на омах. Если имеется три обмотки, тогда достаточно сравнить их сопротивление. Отличие в сопротивлении одной обмотки указывает на межвитковое замыкание. Межвитковое замыкание однофазных двигателей определить труднее, так как имеются только разные обмотки — это пусковая и рабочая обмотка, которая имеет меньшее сопротивление.
Сравнивать их нет возможности. Выявить межвитковое замыкание обмоток трехфазных и однофазных двигателей можно измерительными клещами, сравнивая токи обмоток с их паспортными данными. При межвитковом замыкании в обмотках, их номинальный ток возрастает, а величина пускового момента уменьшается, двигатель с трудом запускается или совсем не запускается, а только гудит.
Какие электродвигатели можно проверить мультиметром
Если двигатель не имеет очевидных внешних повреждений, то есть вероятность того, что произошел внутренний обрыв цепи или произошло короткое замыкание. Но не все электродвигатели можно просто проверить на эти дефекты мультиметром.
Например, может возникнуть сложности в диагностике электродвигателей постоянного тока, так как их обмотка имеет практически нулевое сопротивление и его можно проверить только косвенным методом по специальной схеме: одновременно снимают показания с амперметра и вольтметра с вычислением результирующего значения сопротивления по закону Ома.
Таким образом проверяют все сопротивления обмоток якоря и замеряют значения между пластинами коллектора. Если сопротивления обмоток якоря различаются, то имеется неполадки, так как в исправной машине эти значения одинаковые. Разность в значениях сопротивления между соседними пластинами коллектора должна быть не больше 10%, тогда двигатель будет считаться исправным (но если в конструкции предусмотрена уравнительная обмотка, то это значение может достигать до 30%).
Электрические машины переменного тока разделяют на:
Все эти типы двигателей доступны для диагностики с помощью измерительных приборов, в том числе с помощью мультиметров. В целом, двигатели переменного тока достаточно надежные машины и неисправности в них возникают достаточно редко, но все же такое случается.
FAQ по электродвигателям
1. Какие электродвигатели применяются чаще всего?
Наиболее распространены асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Они имеют сравнительно простую конструкцию и относительно недороги.
Для работы асинхронного двигателя требуется трехфазное напряжение, создающее на обмотках статора вращающееся магнитное поле. Это поле приводит в движение ротор двигателя, который передает крутящий момент на нагрузку, например, на пропеллер вентилятора или редуктор конвейера. Изменяя конфигурацию обмоток статора, можно менять основные характеристики привода – частоту оборотов и мощность на валу. В случае работы асинхронного электродвигателя в однофазной сети применяют фазосдвигающие и пусковые конденсаторы.
Также в настоящее время находят применение двигатели постоянного тока
. Данные приводы имеют щетки, подверженные износу и искрению. Кроме того, необходима обмотка подмагничивания (возбуждения), на которую подается постоянное напряжение. Несмотря на эти недостатки, электродвигатели постоянного тока используются там, где необходимо быстрое изменение скорости вращения и контроль момента, а также при мощностях более 100 кВт.
В быту также применяют коллекторные (щеточные) электродвигатели переменного тока, которые имеют низкую надежность по сравнению с асинхронными.
2. Какие способы управления электродвигателями используются на практике?
Управление электродвигателем подразумевает возможность изменения его скорости и мощности. Так, если на асинхронный двигатель подать напряжение заданной величины и частоты, он будет вращаться с номинальной скоростью и сможет обеспечить мощность на валу не более номинала. Если же нужно понизить или повысить скорость электродвигателя, используют преобразователи частоты. ПЧ может обеспечить нужный режим разгона и торможения, а также позволит оперативно управлять частотой работы.
Для обеспечения требуемого разгона и торможения без изменения рабочей частоты применяют устройство плавного пуска (УПП). Если нужно управлять только разгоном двигателя, используют схему включения «звезда-треугольник».
Для запуска двигателей без ПЧ и УПП широко применяются контакторы, которые позволяют дистанционно управлять пуском, остановом и реверсом.
3. Как прозвонить электродвигатель и определить его сопротивление?
Асинхронный электродвигатель, как правило, имеет три обмотки. У каждой обмотки есть по два вывода, которые должны быть обозначены в клеммной коробке двигателя. Если выводы обмоток известны, то можно легко прозвонить каждую из них и сравнить величину сопротивления с остальными обмотками. Если величины сопротивлений отличаются не более, чем на 1%, то скорее всего, обмотки исправны.
Сопротивление обмоток электродвигателя измеряется с помощью омметра, как и сопротивление обмоток трансформатора. Чем больше мощность двигателя, тем меньше сопротивление его обмоток, и наоборот.
4. Как определить мощность электродвигателя?
Проще всего определить номинальную мощность электродвигателя по шильдику. На нем указана механическая мощность (мощность на валу), значение которой всегда меньше потребляемой мощности за счет потерь на трение и нагрев. Однако, если шильдик на корпусе двигателя отсутствует, можно очень приблизительно оценить характеристики привода по его габаритам. При одинаковой мощности двигатель с бо́льшим диаметром вала будет иметь более высокую мощность на валу и меньшую частоту оборотов.
Также мощность можно определить по нагрузке и по настройкам защитных устройств, через которые питается двигатель (мотор-автомат, тепловое реле).
Еще один способ – включаем двигатель на номинальную мощность, обеспечив нужную нагрузку на валу. После этого измеряем токоизмерительными клещами ток, который должен быть одинаков по всем обмоткам. Для приблизительной оценки мощности асинхронного двигателя, подключенного по схеме «звезда», нужно разделить номинальный измеренный ток на 2.
5. Как увеличить или уменьшить обороты электродвигателя?
Управление скоростью вращения двигателя необходимо в трех режимах работы – при разгоне, торможении, и в рабочем режиме.
Наиболее универсальный способ управления оборотами — использование частотного преобразователя. Настройками ПЧ можно добиться любой частоты вращения в пределах технической возможности. При этом можно управлять и другими параметрами электродвигателя, а также следить за его состоянием во время работы. Частоту можно менять и плавно, и ступенчато.
Управление оборотами двигателя в режиме разгона и торможения возможно при использовании УПП. Это устройство позволяет значительно снизить пусковой ток за счет плавного разгона с медленным увеличением оборотов.
Какие неисправности в электродвигателе позволяет выявить мультиметр
Достаточно часто для проверки электродвигателей переменного тока используется мультиметр – многофункциональный электронный измерительный прибор. Он имеется в наличии практически у каждого домашнего мастера и позволяет выявить некоторые виды неисправностей в электрических приборах, в том числе и в электродвигателях.
Самыми распространенными неисправностями, которые возникают в электрических машинах такого типа являются:
Рассмотрим каждую из этих проблем подробнее и разберем методы выявления таких неисправностей.
Проверка на обрыв или целостность обмотки
Обрыв обмотки достаточно распространенное явление при обнаружении неправильной работы электродвигателя. Обрыв в обмотке может случиться как в статоре, так и в роторе.
Если была оборвана одна фаза в обмотке, соединенной по схеме «звезда» – то ток в ней будет отсутствовать, а в других фазах значения тока будет завышено, двигатель при этом работать не будет. Также может быть обрыв параллельной ветви фазы, что приведет к перегреву исправной ветви фазы.
Если была оборвана одна фаза обмотки (между двумя проводниками), соединенной по схеме «треугольник» — то ток в двух других проводниках будет значительно меньше, чем в третьем проводнике.
Если возник обрыв в обмотке ротора, то будут происходить колебания тока с частотой, равной частоте скольжения и колебания напряжения, при этом проявится гудение и обороты двигателя будут снижены, также возникнет вибрация.
Эти причины указывают на неисправность, но выявить саму неисправность можно при помощи прозвонки и измерения сопротивления каждой обмотки электродвигателя.
В двигателях, рассчитанных на переменное напряжение 220 В, прозваниваются пусковая и рабочая обмотки. Значение сопротивления пусковой обмотки должно быть больше, чем рабочей в 1,5 раза.
В электродвигателях на 380 В, которые подключаются по схемам «звезда» или «треугольник» всю схему необходимо разобрать и проверить каждую обмотку по отдельности. Сопротивление каждой из обмоток такого электродвигателя должно быть одинаковым (с отклонением не более пяти процентов). Но при обрыве дисплей мультиметра будет показывать высокое значение сопротивления, которое стремится к бесконечности.
Проверка на короткое замыкание
Также распространенной неисправностью в электродвигателях является короткое замыкание на корпус. Для выявления этой неисправности (или её отсутствия) совершают следующие действия:
Результатом таких действий при исправном двигателе будет высокое сопротивление (несколько сотен или тысяч мегаом). «Прозвонкой» мультиметра проверить пробой на корпус даже удобнее: нужно осуществить в режиме прозвонки все те же действия, описанные выше и наличие звукового сигнала будет означать нарушение в целостности изоляции обмоток и короткое замыкание на корпус. К слову сказать, данная неисправность не только негативно влияет на работу самого оборудования, но и является опасной для жизни и здоровья человека при отсутствии специальных защитных устройств.
Проверка на межвитковое замыкание
Ещё одним видов неисправностей является межвитковое замыкание – короткое замыкание между разными витками одной катушки двигателя. При такой неполадке мотор будет гудеть и заметно снизится его мощность.
Выявить такую неисправность можно несколькими способами. Например, можно воспользоваться токовыми клещами или мультиметром.
При диагностике с помощью токовых клещей измеряют значения тока каждой из фаз обмотки статора и если значение тока в одной из них будет завышено, то там и находится замыкание.
1.8.15. Электродвигатели переменного тока
Электродвигатели переменного тока напряжением до 1 кВ испытываются по пп. 2, 4б, 5, 6. Электродвигатели переменного тока напряжением выше 1 кВ испытываются по пп. 1-6.
1. Определение возможности включения без сушки электродвигателей напряжением выше 1 кВ.
Электродвигатели переменного тока включаются без сушки, если значение сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции не ниже указанных в табл. 1.8.9.
Допустимые значения сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции для обмоток статора электродвигателей
2. Измерение сопротивления изоляции.
Допустимые значения сопротивления изоляции электродвигателей напряжением выше 1 кВ должны соответствовать нормам, приведенным в табл.1.8.10.
Наименьшие допустимые значения сопротивления изоляции для электродвигателей (табл.1.8.9, пп.3, 4)
| Температура обмотки, °С | Сопротивление изоляции R60 ″ , МОм, при номинальном напряжении обмотки, кВ | ||
| 3-3,15 | 6-6,3 | 10-10,5 | |
| 10 | 30 | 60 | 100 |
| 20 | 20 | 40 | 70 |
| 30 | 15 | 30 | 50 |
| 40 | 10 | 20 | 35 |
| 50 | 7 | 15 | 25 |
| 60 | 5 | 10 | 17 |
| 75 | 3 | 6 | 10 |
У синхронных электродвигателей и элекродвигателей с фазным ротором на напряжение 3 кВ и выше или мощностью более 1 МВт производится измерение сопротивления изоляции ротора мегаомметром на напряжение 1000 В. Измеренное значение сопротивления должно быть не ниже 0,2 МОм.
3. Испытание повышенным напряжением промышленной частоты.
Производится на полностью собранном электродвигателе. Испытание обмотки статора производится для каждой фазы в отдельности относительно корпуса при двух других, соединенных с корпусом. У двигателей, не имеющих выводов каждой фазы в отдельности, допускается производить испытание всей обмотки относительно корпуса. Значения испытательных напряжений приведены в табл.1.8.11. Продолжительность приложения испытательного напряжения 1 мин.
Испытательные напряжения промышленной частоты для обмоток электродвигателей переменного тока
| Испытуемый элемент | Мощность электродвигателя, кВт | Номинальное напряжение электродвигателя, кВ | Испытательное напряжение, кВ |
| 1. Обмотка статора | Менее 1,0 От 1,0 и до 1000 От 1000 и более От 1000 и более От 1000 и более |
Ниже 0,1 Ниже 0,1 Выше 0,1 До 3,3 включительно Свыше 3,3 до 6,6 включительно Свыше 6,6 | 0,8 (2Uном. + 0,5) 0,8 (2Uном. + 1) 0,8 (2Uном. + 1), но не менее 1,2 0,8 (2Uном. + 1) 0,8 (2Uном. + 3) |
| 2. Обмотка ротора синхронных электродвигателей, предназначенных для непосредственного пуска, с обмоткой возбуждения, замкнутой на резистор или источник питания. | 8-кратное Uном. системы возбуждения, но не менее 1,2 и не более 2,8 | ||
| 3. Обмотка ротора электродвигателя с фазным ротором. | – | – | 1,5 Up*, но не менее 1,0 |
| 4. Резистор цепи гашения поля синхронных двигателей. | – | – | 2,0 |
| 5. Реостаты и пускорегулирующие резисторы. | – | – | 1,5 Up*, но не менее 1,0 |
_____________ * напряжение на кольцах при разомкнутом неподвижном роторе и номинальном напряжении на статоре.
4. Измерение сопротивления постоянному току.
Измерение производится при практически холодном состоянии машины.
а) Обмотки статора и ротора*
______________ * Сопротивление постоянному току обмотки ротора измеряется у синхронных электродвигателей и асинхронных электродвигателей с фазным ротором.
Измерение производится у электродвигателей на напряжение 3 кВ и выше. Приведенные к одинаковой температуре измеренные значения сопротивлений различных фаз обмоток, а также обмотки возбуждения синхронных двигателей не должны отличаться друг от друга и от исходных данных более чем на 2%.
б) Реостаты и пускорегулировочные резисторы Для реостатов и пусковых резисторов, установленных на электродвигателях напряжением 3 кВ и выше, сопротивление измеряется на всех ответвлениях. Для электродвигателей напряжением ниже 3 кВ измеряется общее сопротивление реостатов и пусковых резисторов и проверяется целостность отпаек. Значения сопротивления не должны отличаться от исходных значений более чем на 10%.
5. Проверка работы электродвигателя на холостом ходу или с ненагруженным механизмом.
Продолжительность проверки не менее 1 часа.
6. Проверка работы электродвигателя под нагрузкой.
Производится при нагрузке, обеспечиваемой технологическим оборудованием к моменту сдачи в эксплуатацию. При этом для электродвигателя с регулируемой частотой вращения определяются пределы регулирования. Проверяется тепловое и вибрационное состояние двигателя.
ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.
Если электродвигатель не будет пущен в эксплуатацию сразу же после поставки, необходимо организовать его защиту от воздействия внешних факторов, таких как влажность, температура и загрязнения, чтобы не допустить повреждения изоляции. Прежде чем включить электродвигатель после длительного хранения, следует измерить сопротивление изоляции.
Если электродвигатель хранится в условиях высокой влажности, должны проводиться регулярные измерения. Практически невозможно сформулировать какие-либо стандарты для минимального фактического сопротивления изоляции электродвигателя, так как сопротивление зависит от конструктивных особенностей электродвигателя, используемого изоляционного материала и номинального напряжения. Исходя из опыта эксплуатации, минимальное сопротивление изоляции можно принять равным 10 МОм .
Измерение сопротивления изоляции выполняется с помощью мегаомметра – омметра с диапазоном высокого сопротивления. Измерение сопротивления производится: между обмотками и «землёй» электродвигателя на которые подаётся постоянное напряжение в 500 или 1000 В. В ходе измерения и сразу же после него на клеммах может присутствовать опасное напряжение, к ним НЕЛЬЗЯ ПРИКАСАТЬСЯ .
Сопротивление изоляции:
Минимальное сопротивление изоляции новых обмоток или обмоток после чистки или ремонта относительно «земли» составляет 10 МОм или более.
Минимальное сопротивление изоляции, R, вычисляется умножением номинального напряжения, U n , на постоянный множитель 0,5 МОм / кВ. Например: если номинальное напряжение составляет 690 В = 0,69 кВ, минимальное сопротивление изоляции: 0,69 кВ ½ 0,5 мегом / кВ = 0,35 мегом
Измерение сопротивления изоляции электродвигателя:
Минимальное сопротивление изоляции обмоток относительно земли измеряется с 500 В постоянного тока. Температура обмоток должна быть 25°C +/– 15°C.
Максимальное сопротивление изоляции должно измеряться с 500 В постоянного тока при рабочей температуре обмоток 80 -120°C в зависимости от типа электродвигателя и КПД.
Проверка сопротивления изоляции обмоток электродвигателя:
Если сопротивление изоляции нового электродвигателя, электродвигателя после чистки или ремонта, который не которое время не эксплуатировался, составляет меньше 10 МОм, это можно объяснить тем, что в обмотки попала влага и их необходимо просушить.
Если электродвигатель эксплуатируется в течение долгого промежутка времени, минимальное сопротивление изоляции может упасть до критического уровня. Двигатель сохраняет работоспособность, если сопротивление его изоляции упало до минимального расчетного значения. Однако, если зарегистрировано такое падение сопротивления, электродвигатель необходимо остановить, чтобы исключить вероятность поражения обслуживающего персонала блуждающими токами.
Что следует знать о двигателе перед его проверкой: 2 важных момента
В рамках излагаемой темы достаточно представлять упрощенный принцип работы и особенности конструкции любого двигателя.
Принцип работы: какие электротехнические процессы необходимо хорошо представлять при ремонте
Любой движок состоит из стационарно закрепленного корпуса — статора и вращающегося в нем ротора, который еще называют якорь.
Его круговое движение создается за счет воздействия на него вращающегося магнитного поля статора, формируемого протеканием электрических токов по статорным обмоткам.
В. Испытания, проводимые при ремонтах обмотки ротора явнополюсных машин
Нормы пооперационных испытаний изоляции при ремонтах гидрогенераторов, синхронных компенсаторов и синхронных электродвигателей с полной или частичной сменой обмоток ротора приведены в табл. П1.6.
Приведенные нормы испытания изоляции повышенным напряжением распространяются на роторные обмотки гидрогенераторов и синхронных компенсаторов с напряжением возбуждения свыше 0,1 кВ.
Если при частичной замене изоляции при испытаниях по нормам табл. П1.6 наблюдается пробой нескольких катушек (не менее 5) и устанавливается общее неудовлетворительное состояние обмотки, а по условиям работы энергосистемы и наличию запасных частей нельзя выполнить полную замену изоляции обмотки ротора, испытательное напряжение оставшейся части обмотки, а также испытательное напряжение при вводе в эксплуатацию устанавливаются по согласованию с РАО «ЕЭС России» или заводом, но не ниже 1,5 кВ.
При полной замене изоляции обмотки старые контактные кольца, токопроводы и щеточные траверсы могут быть использованы без перерегулировки только в том случае, если они выдержали испытание изоляции напряжением, указанным в табл. П1.6 (п. 3). В противном случае изоляция должна быть заменена.
Изоляция контактных колец испытывается по отношению к корпусу и между собой.
Изоляция обмоток относительно корпуса испытывается повышенным напряжением промышленной частоты в течение 1 мин.
Витковая изоляция (табл. П1.6, п. 1,б) испытывается приложением напряжения к концам катушки в течение 5 мин при температуре 120-130°C и давлении, равном 0,75 развиваемого при опрессовке изоляции.
Таблица П1.6
Объем и нормы пооперационных испытаний изоляции обмотки ротора явнополюсных машин при ремонте
Испытательное напряжение промышленной частоты, кВ, для машин с номинальным напряжением возбуждения, кВ
Характер и объем ремонта
От 0,1 до 0,25 включительно
Изоляция отдельных катушек обмотки ротора после изготовления и установки на полюсы: