СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА НАГРЕВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, основанный на методе двух частот, заключающий .ся в подключении асинхронного двигателя , работающего на холостом ходу, к двум многофазным последовательно соединенным источникам питания номинальной и пониженной частот , при этом измеряют перегрев, - напряжение и ток обмотки статора и ..с ммарные потери, регулируя амплиту .ду напряжения основного источника питания, устанавливают номинальное напряжение на двигателе, а регулируя амплитуду и частоту напряжения вспомогательного источника питания, устанавливают номинальное значение тока в обмотке статора, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности изменения путем экспериментального определения поправки на греющие потери в меди ротора проводят дополнительное испытание при большей разности частот напряжений основного и вспомогательного источников питания, при этом, регулируя напряжение вспомогательного источника питания, стабилизируют нормальное (Л С значение тока обмотки статора двигателя , замеряют перегрев обмотки статора и суммарные потери при дополнительном испытании, а поправку к величине перегрева от греющих потерь ротора вычисляют как частное от деления разности превышения температур и разности суммарных потерь при основном и дополнительном испыСД ОО СО О таниях, умноженное на расчетное увев меди при основном личекие потерь испытании. -sj
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (l9) (11) 7 А
4(5() (Ol R 31/34
Г
1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV CBHQETEJlbCTB Y
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3671 778/24-07 (22) 06. 12. 83 (46) 30. 04, 85. Бюл. 9 16 (72) 10. В. Гаинцев (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения (53)621.313(088.8) (56) 1. Жерве Г. К. Промышленные испытания электрических машин. Л., "Энергия", 1968, с. 507-510.
2. Эквивалентное нагружение асинхронной машины при испытании на нагрев, Экспресс-информация
"Электрические машийы и аппараты".
Реф. 121, 1976, 1(25, с. 1-6. (54)(57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА НАГРЕВ
АСИНКРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, основанный на методе двух частот, заключакщий.ся в подключении асинхронного дви.гателя, работающего на холостом ходу, к двум многофазным последовательно соединенным источникам питания номинальной и пониженной частот, прн этом измеряют перегрев, напряжение и ток обмотки статора и ..суммарные потери, регулируя амплитуду напряжения основного источника питания, устанавливают номинальное напряжение на двигателе, а регулируя амплитуду и частоту напряжения вспомогательного источника питания, устанавливают номинальное значение тока в обмотке статора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности изменения путем экспериментального определения поправки на греющие потери в меди ротора, проводят дополнительное испытание при большей разности частот напряжений основного и вспомогательного источников питания, при этом, регулируя напряжение вспомогательного источника питания, стабилизируют нормальное значение тока обмотки статора двигателя, замеряют перегрев обмотки статора и суммарные потери при дополнительном испытании, а поправку к величине перегрева от греющих потерь ротора вычисляют как частное от деления разности превышения температур и разности суммарных потерь при основном и дополнительном испытаниях, умноженное на расчетное увеличение потерь в меди при основном испытании.
1153307
С а с 1 ав H -" ель В .. и к ан О р о H
Редактор Н. Воловик Техгед П,МИ1;еп1 Корректор Л. Пилипенко
Заказ 2502/39 Тираж 748 Подписное
ВН1П11ТИ Государственного комитета СССР па делам изаоре гений и Открытий
113035, Москва, Ж-35,, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ПЛ1 "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 потери при дополнительном испытании, а поправку к величине перегрева от греющих потерь ротора въж исляют как частное ат деления разности превъппения температур и разности суммарных потерь при основном и дополнительном испытаниях, умноженное на расчетное увеличение потерь в меди при основном испытании. Величина увеличения разности частот путем уменьшения меньшей частоты выбирается таким образом, чтобы измеренная сумма потерь в дополнительном режим". была заметно большей (не менее чем на
57). Это увеличение разности частот различно. 11а крупных машинах ано может составлять несколько Гц, на машинах меньшей мощности — несколько десятков Гц.
ПоскОльку oба режима при разности частот 5-10 Гц и большей разности частот проводятся при одинаковом токе статора, при одинаковом напряжении статора и при одинаковой скорОсти, та мОжна считать, чтО потери в меди статора. потери в стали, механические потери и дооавачные потери одинаковы в двух режимах, Потери в меди ротора в этих двух режимах различны вследствие различнаго эффекта. вытеснения тока при частоте
5-10 Гц и большей частоте. Таким образом, увеличение суммы потерь в режиме с разностью частаr большей
5-!О Гц обусловлено ув;-::1ичением готерь в меди ротор" за счет эффекта вытеснения тока в роторе.
Разделив увеличение превышений темпер"-тур в двух режимах иа увеггичение суммы потерь, пОл«"чим коэффициент греющих потерь в меди ротора, Поправка к методу цвух частот ахадится путем умножения -коэффициента
ГрЕЮщИХ ПОТЕрь Íà paÑ×ÅòHOe уВЕ.-;;.",ЧЕние потерь B меди ротора и н частоте
5-10 1Ц ° Эта поправка вычитается 1- з измеренного значения превьнпения температуры в режиме двух частот при номинальном токе статора при разности частот 5-10 Гц.
5 Практические испытания проводились на двигателе 4А132М4. В обычном тепловом испытании в режиме двух частот при разности частот 5 Гц была измере.на сумма потерь 1463 Вт и превьппение о
1п температуры обмотки статора 72, 4 С. ., Дополнительный тепловой режим проводился при увеличении потерь примерно на 25R. Для этого потребовалась мень1 шая частота 45 Гц при обратном следовании фаз. Таким образом, допол нительный режим проводился при разности частот 95 Гц. При этом измерено
1845 Вт и 84,8 С. Коэффициент греющих потерь в меди ротора равен
О, 0325 С/Вт. Испытания при разности частот 10 и 95 Гц дали практически те же результаты, поскольку и при астоте 5 и 10 Гц вытеснение тока в po÷аре в данном случае отсутствует.
21 Поправка равна произведению найденного кvзфйHциента ;"реющих потерь на асчетнае увел ;анне потерь в меди ротора чрн частаi е - — 10 Гц.
30 Для практической реализации предполагаемого изобретения не требуется. дополнительно никаких технических средств по сравнению с теми„ которые используются при проведении обычного теплавага испытания в режиме двух частот.
Технико-экономическая эффективность пр="дложеннога способа заключа40 етс.-: в позыше.:ии тсчности измерений
У что паз=.:аля.т более точно определить превъп-ение температуры обмотки статора крупных машин и отказаться от необоснованной забраковки электрическ;:;.:-:; : .H:=. и проведения ненужных довадачных работ.
www.findpatent.ru
По структуре схемы передачи энергии от электросети к рабочим органам машин различают три основных типа электропривода: групповой, одиночный, многодвигательный.
Групповым называют электропривод, у которого от одного электродвигателя с помощью трансмиссии приводится в действие несколько (группа) рабочих машин. Этот тип привода в настоящее время почти не применяется ввиду присущих ему недостатков: тяжелые и громоздкие механические трансмиссии с большим числом узлов трения, подвергающихся износу и вызывающих потери энергии; одновременное прекращение работы всей группы рабочих машин при повреждениях в электрической части привода и др.
Одиночный привод, наиболее распространенный, применяется для приведения в действие одним электродвигателем одной какой-либо рабочей машины: конвейера (транспортера), насоса, компрессора и др. При применении одиночного привода можно выбрать для рабочей машины электродвигатель, соответствующий требованиям различных производственных процессов. В известных случаях необходимы электродвигатели со строго постоянной скоростью вращения, в других — требуется автоматическое снижение скорости вращения электродвигателя при увеличении нагрузки на валу рабочей машины (тяговые устройства, буровые установки). Некоторые установки не требуют регулирования скорости или изменения направления вращения (центробежные насосы, компрессоры), другие, наоборот, нуждаются в этом (крановые установки).
Примером многодвигательного привода может служить экскаватор ЭКГ-4, имеющий четыре электродвигателя: первый — для подъема груза, второй — для напора на грунт, третий — для поворота и четвертый — для передвижения. Многодвигательный привод позволяет выбрать электродвигатель для каждого рабочего органа машины с необходимыми механическими характеристиками. При этом создаются наиболее благоприятные условия для автоматизации производственных процессов.
По степени автоматизации привод можно разделить: на автоматизированный, полуавтоматизированный, ручной.
Электродвигатели характеризуются номинальными данными, к числу которых относятся следующие величины: мощность; напряжение; скорость вращения; коэффициент полезного действия; коэффициент мощности.
Номинальным режимом работы электрической машины называют такой режим ее работы, который рассчитан для данной машины заводом-изготовителем. При номинальном режиме обеспечивается нормальная работа электродвигателя и допустимая температура его нагрева.
Номинальной мощностью электродвигателя называют полезную механическую мощность на валу, которая выражается в ваттах или киловаттах. Фактическая мощность, развиваемая электродвигателем в какой-либо момент времени, называется нагрузкой электродвигателя.
Шкала номинальных мощностей электродвигателей различного исполнения и назначения установлена Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТ). Например, для трехфазных асинхронных электродвигателей общего применения, защищенного и закрытого обдуваемого исполнения серий А2 и А02, имеющих широкое распространение, предусмотрена следующая шкала номинальных мощностей: 0,6; 0,8; 1,1; 1,5; 2,5; 3; 4; 5,5; 7,5; 10; 13; 17; 22; 30; 40; 55; 75 и 100 кВт.
Номинальные напряжения, на которые выпускают электродвигатели общего применения переменного трехфазного тока — 220, 380, 500, 3 000 и 6000 В, постоянного тока — 110, 220 и 440 В.
Номинальный момент вращения (Л/н) электродвигателя развивается на его валу при номинальной мощности и номинальной скорости вращения.
Номинальным коэффициентом полезного действия электродвигателя называют отношение номинальной мощности на его валу к мощности, потребляемой из электрической сети при номинальном режиме. Мощность на валу электродвигателя Р всегда меньше мощности, потребляемой из сети, на величину потерь энергии. Эти потери складываются: из потерь энергии на нагревание проводников обмоток статора и ротора (потерь в меди), протекающим через них электрическим током; из потерь в стали, возникающих за счет перемагничивания и вихревых токов, а также из механических потерь на трение. Коэффициент полезного действия электродвигателя изменяется в зависимости от его нагрузки: от нуля при холостом ходе до максимального значения, обычно соответствующего ее номинальному значению. Все потери энергии в электродвигателе превращаются в тепло, нагревающее его.
По условиям нагрева электродвигателей различают три основных режима их работы: длительный; кратковременный; повторнократковременный.
Длительным режимом работы называют режим, при котором все части электродвигателя за время работы достигают установившейся температуры. В начале нагрева электродвигателя (после включения его в работу) лишь часть тепла, выделяющегося в нем за счет потерь электроэнергии, отдается в окружающую среду. Остальная часть аккумулируется (запасается) внутри электродвигателя и вызывает повышение его температуры, с ростом которой увеличивается отдача тепла в окружающую среду. Увеличение температуры прекращается, когда все выделяющееся в двигателе тепло отдается окружающей среде.
Примером длительного режима работы может служить режим работы электродвигателей центробежных насосов, вентиляторов, компрессоров и транспортеров.
Кратковременным режимом работы называют режим, при котором длительность рабочего периода недостаточна для того, чтобы температура электродвигателя достигла установившегося значения. Последующая затем остановка (пауза) электродвигателя настолько продолжительна, что он успевает охладиться до температуры окружающей среды. Для кратковременного режима работы установлены следующие стандартные длительности рабочего периода: 15, 30, 60 и 90 мин. На щитках электродвигателя, предназначенного для работы в таком режиме, указывается, на какую стандартную длительность рабочего периода данная машина рассчитана.
В кратковременном режиме работает, например, электродвигатель механизма подъема стрелы одноковшового экскаватора.
Повторно-кратковременным режимом работы называют режим, при котором за время рабочего периода электродвигатель не успевает достигнуть установившейся температуры, а за время последующей паузы не успевает охладиться до температуры окружающей среды. Повторно-кратковременный режим характеризуется величиной относительной продолжительности включения (ПВ), под которой понимается отношение времени работы к общей продолжительности всего цикла, включающего кроме времени работы также и паузу:
|
|
где /р — продолжительность рабочего периода; /0 — продолжительность паузы.
Установлены следующие стандартные значения относительной ПВ: 15, 25, 40 и 60%, причем ПВ, равная 25%, принимается за номинальную. Продолжительность одного цикла не должна превышать 10 мин. Если продолжительность цикла превышает 10 мин, то режим работы электродвигателя считается длительным.
Повторно-кратковременный режим работы весьма распространен для электропривода строительных машин, в таком режиме работают одноковшовые экскаваторы, различные краны, подъемники и другие машины.
|
|
На рис. 5.1 приведены графики работы электродвигателей в различных режимах.
5.2. Нагрев и охлаждение электродвигателей
Теряемая в электродвигателе энергия идет на нагрев его частей. С момента пуска электродвигателя температура нагрева его постепенно повышается и достигает установившегося состояния, когда количество тепла, выделяемое электродвигателем в единицу времени, в тот же промежуток времени отдается в окружающую среду. Допустимая нагрузка электродвигателей определяется нагревом его обмоток, нормы нагрева которых зависят от рода изоляции. Изоляционные материалы, применяемые в электромашиностроении, разделяются по теплостойкости на следующие классы изоляции:
Класс 0 — непропитанные волокнистые материалы из целлюлозы и шелка.
Класс А — пропитанные волокнистые материалы из целлюлозы и шелка.
Класс В — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые с органическими связующими и пропитывающими составами.
Класс Е — синтетические органические пленки.
Класс F — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающими составами.
Класс Н — материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с кремнийорганическими связующими и пропитывающими составами.
Класс С — слюда, керамические материалы, стекло, кварц, применяемые без связующих составов.
Наибольшая допустимая температура нагрева (°С) для изоляции класса А — 105; класса В — 130;
класса F — 155; класса Н — 180; класса С — более 180.
Понижение температуры у электродвигателей с вентиляцией при холостой работе происходит интенсивнее, чем при полной остановке, так как для охлаждения внутренних частей при их вращении создаются более благоприятные условия.
5.3. Выбор типа и мощности электродвигателя для различных условий работы
Электродвигатель должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к нему со стороны производственного механизма, соответствовать условиям среды, в которой он будет находиться во время работы, обладать достаточной надежностью и экономичностью, простой по устройству и управлению конструкцией и иметь наименьшую массу и габариты. Выбор электродвигателя производят по роду силы тока и номинальному напряжению; по номинальной мощности и скорости; по естественной механической характеристике; пусковым и тормозным свойствам; регулированию скорости и конструктивному исполнению.
fiziku5.ru
Частота n2 вращения вала ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля машины:
.
Если бы эти частоты равнялись, то поле не пересекало бы проводники ротора, не было бы ЭДС взаимоиндукции, токов и вращающего момента. Т.о. ротор двигателя принципиально не может вращаться синхронно с полем статора, т.е. они вращаются асинхронно.
;
,
где S – скольжение.
Определим в каких пределах изменяется скольжение АД. В начальный момент пуска двигателя, когда его ротор ещё неподвижен (
. А при отсутствии механической нагрузки (на холостом ходу), когда 
, 
. У АД:
. Скольжение при номинальной нагрузке:
.
Зная, что 
и зная, что магнитное поле вращается относительно ротора с частотой скольжения:
, то можно определить частоту токов ротора:
.
Частота 
не является величиной постоянной, а изменяется прямопропорционально скольжению.
Гц.
При разомкнутой обмотке ротора в АД возникает режим х.х. подобный таковому для трансформатора. Схема:
где все величины аналогичны таковым для трансформатора.
При этом первичной является обмотка статора, а вторичной – обмотка ротора.
Т.к. обмотка ротора разомкнута, то она участвует в электромагнитном процессе (
).
При этом действующие значения ЭДС:
; (1)
; (1)
,
где 
и
– обмоточные коэффициенты соответствующих обмоток, учитывающие уменьшение ЭДС вследствие пространственного расположения витков обмоток (
).
Учитывая, что ротор неподвижен, ВМП пересекает его также как и статор с частотой 
, а поэтому частота ЭДС в обмотке ротора будет равняться частоте ЭДС статора:
.
Отношение действующего значения ЭДС статора и действующего значения ЭДС неподвижного ротора называется коэффициентом трансформации ЭДС:
.
Как и для трансформатора уравнение электрического состояния обмотки статора имеет вид
,
где 
– комплексное сопротивление фазы обмотки статора.
Учитывая это, схема замещения и ВД двигателя на х.х. аналогичны таковым для трансформатора (нарисовать самостоятельно).
При этом необходимо отметить, что у АД ток х.х. 
имеет больше значение, чем у трансформатора той же мощности и может составлять:
,
где 
– номинальный ток обмотки статора.
Объясняется это тем, что основной магнитный поток 
дважды пересекает воздушный зазор, имеющий большое магнитное сопротивление. Поэтому для его создания требуется большая, чем в трансформаторе намагничивающая сила.
По закону Ома для магнитной цепи
,
где 
,
,
– магнитное сопротивление соответственно статора, ротора, воздушного зазора;
–общее магнитное сопротивление на пути магнитного потока 
;
–число фаз обмотки статора.
При х.х. АД потребляет из сети активную мощность:
где 
и
– магнитные потери в сердечниках статора и ротора;
–электрические потери на нагрев обмотки статора.
Реактивная мощность:
.
По своему характеру ток х.х. является практически реактивным (индуктивным), поэтому коэффициент мощности двигателя на х.х. невысок и равен 
.
Иначе говоря, реактивная мощность 
намного превышает активную мощность
на холостом ходу.
.
studfiles.net
СССР
Класс 2! dÐ, 19, 20
Д о 511 ) Д
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСЕОМУ СЕИДЕТЕЛЬСТВУ, ЕЫДАННОМУ НАРОДНЫ "1 КОМИССАРИАТОМ ТЯЖЕЛОЙ ПРОМЫйЛЕННЭСТИ
Зарегистрировано в Государственнолл бюро последуюцей регистоации ивобретений при Госплане СССР
Г. И. Штурман.
Способ косвенного испытания асинхронных двигателей на нагрев.
Заявлено 20 ноября 985 года за № 180á43.
Опубликовано 31 мая 1937 года. г
Ъ ЯВ%
Предлагается способ косвенного испытания асинхронных двигателей на нагрев по методу холостого хода и короткого замыкания, позволяющий установить влияние на перегрев частей машины только джоулевых потерь в обмотке статора.
Для осуществления указанного испытания маыппа приводится во вращение с нормальной скоростью от вспомогательного двигателя. Обмотка статора машины переключается по.методу бкфилярной схемы таким образом, чтобы в каждом пазу одна половина проводников обтекалась током одного направления, а вторая половина их †ток противоположного направления.
На чертеже изображено примерное бифилярнсе включение проводников обмотки.
Сумма токов в каждом из пазов оказывается равной в этом случае нулю и в виду этого отсутствует магнитное воздействие токов статора на междужелезное пространство, а следовательно, и на ротор MBIIIHFIbl.
Переключенная описанным способом обмотка статора включается на источник постоянного тока.
Установившиеся перегревы обмотки фиксируются, как обычно, помощью измерения сопротивлений и по показаниям гальванометра, включенного на термопары. Местные перегревы обмотки, равно как и средний ее перегрев, практически определяются только джоуловыми потерями в самой обмотке.
Величины перегревов оказываются пропорциональными этим потерям или, что достаточно точно, квадрату тока статоров. Поэтому можно произвести такое испытание только при одной какой-либо величине тока. Для всех других токов перегревы могут быть определены простым пересчетом на основании указанного выше соотношения. Установленные таким образом перегревы для джоулевых потерь, соответствующих номинальной нагрузке, обозначим через 1,, Вторым режимом является тепловое испытание при длительной работе двигателя по нормальной схеме на холостом ходу. Перегревы в этом случае определяются потерями в железе и джоулевыми в обмотке статора от тока холостого хода. Влияние последнего на нагрев обмотки статора можно установить на основании вышеуказанных измерений. Вычитая эти величины из перегревов, фиксированных опытом холостого хода, нетрудно получить значение перегревов, определяемых потерями в железе. Пусть это будет обозначено через 1,.
Последний опыт производится так же, как и первый при вращении вспомогательным двигателем с нормальной скоростью испытуемой машины, включенной на пониженное напряжение трехфазной сети и работающей в тормозном режиме (противоток). Величина напряжения определяется условием сохранения в роторе потерь, равных таковым при нгрмальной нагрузке. Получаемые в процессе этого испытания перегревы определяются .почти исключительно джоулевыми потерями в цепях статора и ротора.
Оценка влияния на нагрев тока статора, имевшего место при последнем - испытании также может быть произведена по результатам предыдущих измерений.
Остаток от вычитания дает величину перегрева обмотки статора от потерь в роторе. Пусть эта величина будет обозначена через 1„
Суммирование перегревов, полученных в процессе этих трех испытаний, дает величину перегрева, соответ=твующую номинальной нагрузке машины:
Если аналогичные определения произвести для группы термопар, заложенных в разные места обмотки, то нетрудно получить картину распределения температур по всей длине машины.
Установленная описанным образом картина перегревов весьма хорошо совпадает с показаниями тех же термопар при испытании машины обычным способом полной нагрузкой.
Предмет из о бр ете ния.
Способ косвенного испытания асинхронных двигателей на нагрев по методу холостого хода и короткого замыкания, позволяющий установить влияние на перегрев частей машины только джоулевых потерь в обмотке статора путем питания ее постоянным током при нагрузке, отличающийся тем, что, с целью учета указанного влияния джоулевых потерь при вращении машины с номинальной скоростью от вспомогательного двигателя, обмотку статора испытуемого двигателя, питаемую постоянным током, включают по методу бифилярной схемы таким образом, чтобы в каждом пазу одна половина проводников обтекалась током одного направления, а вторая половина их— током противоположного направления.
Тип. „Промполиграф". Тамбовская, 12. Зак. 3445 — 700
www.findpatent.ru
