Что означает потеря по изоляции ротора

15

Определение тока и потерь холостого хода асинхронных двигателей

При проведении опыта короткого замыкания измеряют ток и потери короткого замыкания электродвигателей, проверяют состояние соединений обмоток, а также качество заливки короткозамкнутых роторов асинхронных двигателей. Результаты опыта позволяют определить начальный пусковой ток и начальный вращающий момент электродвигателя, которые являются важными эксплуатационными параметрами.
Опыт короткого замыкания производят при заторможенном роторе. В электродвигателях с фазными роторами обмотку ротора замыкают накоротко на кольцах. При заторможенном роторе к статору подводят практически симметричное напряжение номинальной частоты.
Вращающий момент для электродвигателей мощностью до 100 кВт измеряют динамометром, весами, тормозом или специальными приборами. Так как этот момент может несколько изменяться в зависимости от положения ротора по отношению к статору, то измерения производят несколько раз, сдвигая ротор на одно зубцовое деление, и в качестве результата принимают наименьший из замеренных моментов. Для двигателей мощностью выше 100 кВт вращающий момент обычно определяют расчетным путем по результатам измерения потерь короткого замыкания.
Необходимо учитывать, что при проведении опыта электродвигатель является трансформатором, вторичная обмотка которого (обмотка ротора) замкнута накоротко. Ток, проходящий по обмоткам, может в несколько раз превысить номинальный, а так как двигатель при неподвижном роторе не вентилируется, то его обмотка очень быстро нагревается. Поэтому необходимые отсчеты по приборам и сам опыт надо производить с максимально возможной быстротой. Следует обратить серьезное внимание на надежность устройств, служащих для затормаживания ротора, так как при проведении опыта они испытывают значительные усилия. Направление вращения ротора определяют заранее и, сообразуясь с ним, устанавливают затормаживающие устройства. При ошибке эти устройства могут сорваться и нанести повреждения персоналу.
Опыт короткого замыкания обычно производят сразу после опыта холостого хода. Характеристика короткого замыкания представляет собой зависимость линейного тока короткого замыкания /„ и потерь короткого замыкания Рк от приложенного к статору напряжения Ик.
Для проведения опыта собирается схема, аналогичная схеме при опыте холостого хода (рис. 1). При проведении опыта рекомендуется двигатель включать на напряжение, составляющее 15—20% номинального, затем быстро поднимать его до требуемого значения. При типовом испытании следует произвести пять — семь отсчетов при разных значениях подводимого напряжения. Первый отсчет берут при наибольшем напряжении. Отсчеты по приборам при каждом значении подведенного напряжения производят за время не более 10 с во избежание чрезмерного нагрева обмотки током короткого замыкания. После каждого отсчета двигатель отключают.
При типовом испытании двигателя мощностью до 100 кВт опыт проводят, начиная с напряжения, отличающегося от номинального не более чем на ±10%. Типовое испытание короткозамкнутых двигателей мощностью свыше 100 кВт допускается производить при напряжениях, меньших номинального, но при таких, чтобы максимальное значение тока короткого замыкания было не ниже 2,5—4-кратного номинальному. При испытании короткозамкнутых двигателей мощностью свыше 1000 кВт, а также при испытании двигателей с фазным ротором допускается доводить ток только до 2-кратного номинальному. Во всех случаях требуется один из отсчетов произвести при напряжении, указанном ниже.

Напряжение короткого замыкания, В .

ГОСТ 7217-66 рекомендует при приемо-сдаточных испытаниях ток и потери короткого замыкания определять только при одном напряжении согласно приведенным выше данным с последующим пропорциональным пересчетом тока короткого замыкания на номинальное напряжение двигателя. Потери в этом случае пересчитывают пропорционально квадрату тока. По данным замеров строится характеристика короткого замыкания (рис. 4).
Так же как и при опыте холостого хода, измерение подводимой мощности производится по схеме двух ваттметров. Однако корректировка подводимой мощности на потерю в приборах не производится, так как эти потери обычно лежат ниже уровня погрешности измерения.
Коэффициент мощности при опыте короткого замыкания составляет:
Контроль правильности определения производят по кривой, приведенной на рис. 1. Для определения вращающего момента Мк, Н-м*, при коротком замыкании

Рис. 4. Пример построения
характеристики короткого
замыкания.

двигателей мощностью выше 100 кВт следует пользоваться формулой
где Рцм2 — потери в обмотке ротора при опыте короткого замыкания, кВт; пс — частота вращения (синхронная), об /мин.

Потери в обмотке ротора Ркм2, кВт, составляют:

где Рhmi — потери в обмотке статора при опыте короткого замыкания, кВт, равные: Pkmi=3/V?/ 1000 — при соединении фаз в звезду; PKMi=I\R/1000 — при соединении фаз в треугольник, где R — сопротивление при постоянном токе одной фазы, Ом; Рс — потери в стали,
Значения ki для некоторых двигателей приведены в табл. 1.
Для асинхронных двигателей большей мощности, а также специального исполнения значения kf указаны в соответствующих стандартах и технических условиях; здесь эти данные не приводятся.
Таблица 1

Величина потерь короткого замыкания (приведенная к номинальному напряжению) должна удовлетворять зависимости

где km — установленная в стандартах или технических условиях минимальная кратность начального пускового вращающего момента; Рном — номинальная мощность электродвигателя, кВт; Rp — расчетное сопротивление фазы обмотки статора, т. е. приведенное к температуре 75°С (если двигатель по нагревостойкости изоляции относится к классам А, Е, В) или 115°С (для классов F и Н), Ом; Рс — потери в стали электродвигателя при номинальном напряжении, кВт (определяются при опыте холостого хода); 0,85 — коэффициент, учитывающий допуск 15% в сторону снижения, установленный ГОСТ 183-74 на значение кратности начального пускового вращающего момента; k — коэффициент, равный
0,003 при соединении обмотки статора в звезду или 0,001 при соединении в треугольник.
Таблица 2

Значения kM для двигателей серий А и АО определяют по табл. 2, для двигателей серий А2 и А02 — по табл. 3, для двигателей мощностью 110—1000 кВт kM равен 0,9 для двух- и четырехполюсных и 1,0 для шести-, восьми-, десяти- и двенадцатиполюсных. Для остальных двигателей значения kM указаны в соответствующих стандартах и технических условиях и здесь не приводятся.
Во время проведения опыта короткого замыкания на пониженном напряжении представляется удобная возможность проверить исправность обмотки короткозамкнутого ротора. Это особенно важно для роторов с литыми алюминиевыми обмотками, в которых часто встречаются пороки литья — пузыри, трещины, обрывы стержней, которые трудно обнаружить при наружном осмотре.
Проверка заключается в том, что при включении обмотки статора на трехфазное напряжение, пониженное настолько, что ротор еще не вращается, а ток настолько мал, что не вызывает заметного перегрева обмоток, ротор медленно проворачивают вручную и следят за показанием трех амперметров, включенных в фазы статора.
Если обмотка ротора исправна, его проворачивание не вызывает изменения показаний амперметров; при неисправном роторе стрелки амперметров поочередно колеблются, и тем заметнее, чем больше неисправность.

Старение, дефекты и повреждения изоляции обмоток электрических машин и аппаратов

Обмотки являются наиболее важной и сложной по условиям работы частью электрических машин и аппаратов. Выход обмоток из строя в большинстве случаев обусловлен повреждениями изоляции. Определением причин выхода из строя обмоток электрических машин и аппаратов в разных отраслях народного хозяйства занимались многие исследователи На основании сбора и статистической обработки данных об эксплуатации около 5,5 тыс. асинхронных двигателей на промышленных предприятиях установлено, что более 84% всех отказов происходит из-за различных повреждений обмоток. Согласно данным у электродвигателей, работающих в сельском хозяйстве, 80% отказов возникают в результате повреждения изоляции; выход электродвигателей из строя в большинстве случаев возникает в связи с повреждением изоляции.

На обмотки и особенно на их изоляцию в процессе эксплуатации действуют электромагнитные силы, вибрация, температура, окружающая среда и другие факторы. Совместное действие перечисленных выше факторов приводит к необратимым процессам изменения структуры и химического состава изоляции, т. е. к старению изоляции. Кроме того, в изоляции могут иметься дефекты, возникающие как в процессе изготовления материалов, из которых состоит изоляционная конструкция электрической машины или аппарата (например, булавочные отверстия или посторонние включения в слое изоляционного покрытия обмоточных проводов), так и при изготовлении самой изоляционной конструкции. Особенно часто при укладке обмоток повреждается витковая изоляция, что значительно сокращает срок их службы. Использование при укладке обмоток металлического инструмента зачастую приводит к продавливанию и прорезанию изоляционного слоя проводов. Резкие перегибы обмоточного провода при намотке также способствуют образованию в изоляции значительных механических напряжений, в результате чего возникают трещины.

Количество дефектов в витковой изоляции снижается при уменьшении коэффициента заполнения паза. Уменьшение коэффициента заполнения паза на 2,5% и применение «мягкого» инструмента при укладке обмоток позволяет повысить надежность изоляции электродвигателей на 5,5%.

Развитие местных дефектов обычно приводит к повреждениям изоляционных конструкций в 1-й период работы после ввода электрических машин в эксплуатацию. Как правило, такие повреждения возникают в виде пробоя межвитковой изоляции. На надежность работы обмоток также отрицательно влияет растяжение проводов при наматывании катушечных групп на намоточных станках. Это растяжение может достигать 5—7% длины провода.

В процессе работы на обмотки электрических машин воздействуют электродинамические и механические усилия, достигающие больших значений при пусках и реверсировании. Так, пусковые токи короткозамкнутых электродвигателей превышают номинальные в 5 — 7 раз, в связи с чем на обмотки действуют значительные электродинамические силы, значения которых пропорциональны квадрату токов. Под действием этих усилий в изоляции возникают трещины, а также механические повреждения.

Особенно опасной для изоляции обмоток электрических машин является вибрация, возникающая в связи с неуравновешенностью вращающихся частей, изгибом вала, при износе подшипников, при обрыве стержней короткозамкнутых обмоток роторов и по другим причинам. Вибрация может также передаваться на электрические машины со стороны механизмов, приводом которых они являются. Вызываемые вибрацией силы действуют на протяжении всего периода работы электрических машин и приводят к потере механической и электрической прочности изоляции обмоточных проводов и компаунда, которым пропитывают обмотку для ее цементации. Все это может также привести к повреждению изоляции. Вибрация может сократить срок службы изоляции в несколько раз.

К износу витковой изоляции может приводить трение между витками и витков о корпусную изоляцию, возникающее в электрических машинах из-за разных коэффициентов теплового расширения меди обмоток и активной стали сердечников. Обычно такое трение происходит при нагревании электрических машин во время пуска и работы, а также при охлаждении после ее выключения из сети.

Определенное влияние на техническое состояние изоляции электрических машин оказывает тепловое и электрическое старение. Важными характеристиками изоляционных конструкций электрических машин и аппаратов являются теплостойкость и нагревостойкость. Теплостойкость характеризует способность изоляционных материалов сохранять свои свойства при кратковременных нагревах, а нагревостойкость — сохранять свойства без существенного ухудшения в течение длительного периода, если температура не превышает допустимых значений, установленных для данного класса изоляции. Нагревостойкость в основном определяется скоростью старения изоляции.

Важнейшим показателем, используемым при эксплуатации, диагностировании и прогнозировании работоспособности изоляции является срок ее службы. Особое внимание со стороны исследователей было уделено установлению зависимости срока службы изоляции от температуры, при которой она работает. В результате было сформулировано «правило восьми градусов». В соответствии с этим правилом, повышение температуры на каждые восемь градусов приводит к сокращению срока службы изоляции вдвое. Аналитически «правило восьми градусов» записывается следующим выражением:

В логарифмической форме уравнение принимает вид

Из уравнения видно, что логарифм срока службы изоляции имеет линейную зависимость от температуры.

Несмотря на то, что выражение установлено на основании большого объема экспериментального материала, его использование при прогнозировании ресурса работы электрооборудования во многих случаях не приводит к получению достаточно достоверных результатов.

Другим путем определения срока службы изоляции с учетом воздействия температуры является использование общих законов кинетики химических реакций, установленных Вант Гоффом и Аррениусом.

Вант Гофф и Аррениус установили следующую зависимость скорости химических реакций от температуры:

Происходящие в изоляции окислительные процессы относятся к мономолекулярным реакциям, для которых постоянную скорости реакции k можно определить из уравнения

Коэффициенты А и В связаны с постоянными, характеризующими химический состав и структуру участвующего в реакции вещества, следующими соотношениями:

где R — универсальная газовая постоянная (8,317 Дж/ (град-моль); Е_а — энергия активации (избыточное количество энергии, которым должна обладать молекула для преодоления энергетического барьера, чтобы быть способной к данному химическому взаимодействию); Z — число столкновений между реагирующими молекулами в единицу времени; Р — фактор вероятности надлежащей ориентации молекул при столкновении.

Величину Р определяют из выражения

где ΔS — энтропия активации (величина, характеризующая долю общего числа столкновений, при которых молекулы ориентированы надлежащим образом).

На основании приведенных выше зависимостей уравнение Вант Гоффа — Аррениуса записывается следующим образом:

В этом выражении постоянная скорости реакции представляет собой величину, определяющую относительное число эффективных столкновений частиц, завершающихся химическим взаимодействием. При использовании уравнения Вант Гоффа — Аррениуса с целью установления времени, в течение которого изоляция достигает своего предельного состояния (срока службы), после соответствующих преобразований и совместного решения уравнений получим выражение для срока службы изоляции

В таблице приведены усредненные значения постоянных Е_а, G и В для изоляционных материалов различных классов нагревостойкости изоляции.

Если известен срок службы изоляции Т₁ при температуре θ₁, то срок службы Т₂ при температуре θ₂ можно определить по формуле

Электрическому старению под действием электрических полей подвержена изоляция высоковольтных машин, причем практическое влияние полей обнаруживается в изоляции обмоток электрических машин напряжением 6 кВ и выше. Особую угрозу для проработавших определенное время электрических машин, изоляция которых имеет определенную степень старения, имеют коммутационные перенапряжения, так как электрическая прочность их изоляции понижена. Коммутационные перенапряжения могут превышать амплитудное значение питающего напряжения в 7 раз.

Большое влияние на ускорение процесса старения изоляции оказывает влага. В основном проникновение влаги в изоляцию обмоток электрических машин происходит в нерабочие периоды, особенно при остывании машин, когда давление в порах и капиллярах изоляции несколько ниже атмосферного. Проникновение влаги вызывает гидролитическое разрушение изоляционных материалов, особенно имеющих волокнистую структуру. Периодическое проникновение влаги в изоляцию и ее удаление подсушкой во время работы электрических машин способствует развитию пор в изоляции. При этом пропитка обмоток компаундирующими лаками только замедляет процесс увлажнения и подсушки изоляции, а не исключает его. Увлажнение является одной из главных причин пробоя изоляции обмоток электрических машин, особенно намотанных проводами с хлопчатобумажной оплеткой, имеющей высокую гигроскопичность. Проникающая в поры и трещины влага значительно снижает электрическую прочность изоляции. Опасным является .также увлажнение загрязненных обмоток. При увлажнении резко снижается напряжение пробоя в местах дефектов и тем самым создаются условия для возникновения дуговых разрядов при сравнительно низких значениях перенапряжений. Экспериментальные исследования показали, что при увлажнении обмоток с дефектами в изоляции сопротивление изоляции снижается в несколько десятков раз и при этом резко увеличиваются токи утечки через изоляцию. В этих случаях через дефекты в изоляции под действием напряжения проходит ток, разрушающий изоляцию, вследствие чего возникает короткое замыкание между витками обмоток или замыкание обмоток на землю. Электрические машины, имеющие такие дефекты изоляции, требуют замены обмоток, т. е. капитального ремонта.

Процесс развития дефектов в межвитковой изоляции всыпных обмоток электрических машин можно представить следующим образом. Если изоляция не имеет технологических дефектов, то под действием температуры, вибрации, увлажнения, внешней среды и других факторов в течение времени происходит постепенное старение изоляции, выражающееся в ее усыхании, испарении летучих компонентов, потере эластичности, возникновении пор и трещинок. В наиболее «слабых» местах изоляции возникают местные дефекты, имеющие низкое значение напряжения пробоя. В моменты перенапряжений (атмосферных или коммутационных) в месте дефекта возникают искровые разряды, которые повторяются при каждом последующем перенапряжении, значение которого превышает напряжение пробоя места дефекта. Вследствие действия разрядов пробивное напряжение постепенно уменьшается до тех пор, когда в месте дефекта начинает возникать дуговой разряд от рабочего напряжения между витками. В этом случае происходит полное межвитковое замыкание и обмотка электродвигателя выходит из строя.

В связи с тем, что пробивное напряжение в месте дефекта после 1-го пробоя достаточно большое, а перенапряжения в витках обмоток достигают значения пробивного напряжения не часто, с момента возникновения дефекта в изоляции до полного виткового замыкания проходит определенное время.

Значительный интерес представляют процессы повреждения изоляции обмоток погружных электродвигателей, еще недостаточно освещенные в технической литературе. У погружных электродвигателей, применяемых для привода электронасосов водоподъемных скважин, обмотки статоров наматывают проводом ПЭВВП, имеющим двухслойную изоляцию. Внешний слой изоляции, толщиной от 0,4 до 0,8 мм в зависимости от размера провода, изготовляют из поливинилхлоридного пластиката ПХ В-489, а внутренний — толщиной 0,05 мм — из эмальлака «винифлекс». Применяя двухслойную изоляцию разработчики старались повысить работоспособность провода, так как обмотки погружных электродвигателей работают в воде.

Результаты анализа повреждений изоляции поступающих в капитальный ремонт погружных электродвигателей показывают, что 72,6% повреждений изоляции относится к пробоям в пазах и в лобовых частях. Следует отметить, что износ радиальных подшипников погружных электродвигателей приводит к задеванию активной стали ротора за статор и, как следствие, к повреждению изоляции в месте задевания. Поэтому можно предполагать, что 24,16% случаев отказов изоляции обмоток вызвано чрезмерным износом подшипников электродвигателей.

В связи с тем, что электрическая прочность является одним из основных показателей работоспособности изоляции обмоток, для выяснения причин и механизма развития дефектов в изоляции была определена электрическая прочность изоляции обмоток 48 погружных электродвигателей, поступивших в капитальный ремонт. Кроме того, были проведены исследования работоспособности изоляции 80 макетов обмоток, намотанных проводом ПЭВВП. Испытания показали, что у всех 48 электродвигателей повреждение изоляции в процессе эксплуатации имело место только у одной из фаз, две другие фазы имели достаточно работоспособную изоляцию, пробивное напряжение которой превышало 2 кВ. Результаты определения электрической прочности изоляции обмоток этих электродвигателей иллюстрирует гистограмма, показанная на рис. 3.

Рис. 3. Гистограмма распределения пробивного напряжения изоляции погружных электродвигателей

Исследование работоспособности 80 макетов обмоток в течение 21 тыс. ч работы в условиях, имитирующих условия работы обмоток погружных электродвигателей, позволило установить основную причину пробоя изоляции обмоток — развитие местных дефектов, имеющихся в изоляции. Этот вывод подтверждается тем, что пробивное напряжение изоляции поврежденных макетов (при исключении места повреждения) превышало 5 кВ, а изоляция проводов большинства неповрежденных макетов обмоток после наработки 12 тыс. ч выдерживала без пробоя испытательное напряжение 10 кВ.

Было установлено, что пробой изоляции обмоток статоров, как правило, вызван не общим старением, а развитием местных дефектов в изоляции, которые возникают при изготовлении провода (посторонние включения) и механическими повреждениями при намотке обмоток. Вследствие развития местных дефектов в поливинилхлоридном слое изоляции возникают каналы и трещины, через которые поступает вода ко 2-му слою изоляции из эмальлака. В связи с тем, что эмальлак не приспособлен к работе в воде, через определенное время совместное действие воды, напряжения и температуры разрушает и этот изоляционный слой.

Проведенные исследования позволили выяснить процесс выхода из строя обмоток погружных электродвигателей при пробое изоляции. Вначале через место пробоя или механического повреждения изоляции начинает протекать ток, который постепенно нагревает изоляцию в месте пробоя. Нагретая изоляция разрушается, проходящий через место повреждения ток увеличивается, нагревает изоляцию расположенных рядом с дефектом витков обмотки и в их изоляции также возникают трещины. После определенного периода работы возникает витковое замыкание, ток в поврежденных витках быстро увеличивается, нагревает изоляцию по всей длине короткозамкнутых витков и она выходит из строя, спекаясь и растрескиваясь.

Важным элементом изоляционной конструкции погружных электродвигателей является изоляция мест соединения обмоток статора в звезду и мест соединения выводных проводов с токоподводящими кабелями. Она состоит из нескольких слоев липкой изоляционной ленты типа ПХЛ-20-0,2 и работает в воде. В связи с этим были проведены исследования работоспособности изоляционной ленты ПХЛ-20-0,2 при разных режимах работы погружных электродвигателей. Работоспособность изучалась на 108 местах соединений, изолированных лентой ПХЛ-20-0,2 в соответствии с техническими условиями на проведение изоляционных работ при изготовлении погружных электродвигателей. При исследовании в течение 13,8 тыс. ч работы изоляции мест соединений через каждые 2 тыс. ч измеряли токи утечки изоляции при изменении напряжения постоянного тока в диапазоне от 400 до 1800 В. Полученные результаты показали, что токи утечки через изоляцию мест соединений очень малы и при наработке 13,8 тыс. ч и напряжении 600 В не превышают 0,24 мкА для изоляции из трех слоев ленты ПХЛ-20-0,2 и 0,2 мкА — для изоляции из шести слоев. Абсолютные значения токов утечки изоляции мест соединений составляют не более 1% токов утечки изоляции обмотки статора и при определении технического состояния изоляции погружных электродвигателей могут не учитываться.

В результате был сделан вывод, что изоляция мест соединений обмотки статора, выполненная качественной изоляционной лентой ПХЛ-20-0,2 при соблюдении технологии проведения изоляционных работ, является достаточно надежным элементом изоляционной конструкции погружных электродвигателей и может работать продолжительное время без ухудшения диэлектрических свойств. Следует отметить, что у погружных электродвигателей дефекты изоляции мест соединений, еще встречающиеся в условиях эксплуатации, в преобладающем большинстве случаев возникают вследствие некачественной намотки изоляционной ленты и перегревания изоляции во время прохождения через место соединения больших токов при перегрузке электродвигателей и при коротком замыкании. Так, при повышении температуры изоляции от 15 до 50° С токи утечки увеличиваются в 10—15 раз.

Анализ повреждений электрических машин показывает, что изоляция обмоток является одним из наиболее важных элементов конструкции, ограничивающих работоспособность машин. Техническое состояние изоляции необходимо контролировать в процессе эксплуатации.

Основные виды дефектов изоляции обмоток статора и ротора

4. РД 34.45-51.300-97. Объем и нормы испытаний электрооборудования.

5. http://teplovizo.ru/category/teplovizory

6. Авакян В. А. Разработка теоретических положений, внедре­ние в промышленность методов и средств вибродиагностики роторных машин и станков. Дис… доктора техн. наук. –Ереван, 1984.

7. Артоболевский И.И. Теория механизмов. – М.: «Наука», 1965. – 776 с.

8. Артоболевский И. И., Болицкий Ю. И., Генкин М. Д. Введение в техническую диагностику машин. –М., 1979. – 296 с.

Занятие 5

Вопрос №1:

· Основные виды дефектов изоляции обмоток статора и ротора

· Методы контроля дефектов изоляции

2 часа. Лекция:

Основные виды дефектов изоляции обмоток статора и ротора

Поскольку стоимость диагностических систем весьма велика, применять их целесообразно лишь для диагностирования крупных электрических машин (синхронных генераторов, компенсаторов и двигателей переменного тока), простой или отказ которых может привести к большому экономическому ущербу.
Поэтому рассмотрим наиболее часто встречающиеся дефекты и их проявления, характерные для основных элементов конструкции крупных машин.

Сердечник статора:
— повреждение межлистовой изоляции, вызывающее местные перегревы;
В ослабление прессовки, вызывающее вибрацию пластин стали с повреждением межлистовой изоляции; распушение крайних пакетов, вызывающее излом листов;
— изменение формы статора гидрогенераторов из-за ослабления стыковки секторов статора, что может привести к касанию ротора и статора.

Обмотка статора:
— ослабление крепления стержней в пазу, вызывающее истирание изоляции стержня;
— повреждение полупроводящего покрытия стержня, вызывающее появление частичных разрядов (ЧР); расслоение изоляции, вызывающее ее ускоренное старение;
— нарушение изоляции элементарных проводников, вызывающее увеличение циркуляционных токов и местный перегрев обмотки;
— ослабление крепления лобовых частей, вызывающее истирание изоляции, смещение

проводников и повышенную вибрацию лобовых частей;
— загрязнение, замасливание и увлажнение изоляции, вызывающее снижение электрической прочности изоляции;
— трещины в изоляции, приводящие к снижению ее электрической прочности.

Для машин с непосредственным водяным охлаждением весьма опасным дефектом является увлажнение изоляции из-за нарушения герметичности системы охлаждения, вызывающее пробой в зоне стержня на выходе из паза.

Система непосредственного охлаждения:
закупорка каналов непосредственного охлаждения, приводящая к местным перегревам обмотки;
нарушение герметичности, приводящее к появлению дистиллята внутри корпуса и увлажнению изоляции.

Ротор:
трещины в различных частях ротора турбогенератора или валу гидрогенератора, приводящие к повышенным вибрациям на оборотной частоте и изменению фазы вибрации;
нарушение целости бандажных колеи и клиньев обмотки ротора, приводящее к повышенным вибрациям.

Обмотка возбуждения:
повреждение корпусной изоляции и витковые замыкания, приводящие к повышенным вибрациям на оборотной частоте и появлению подшипниковых токов;
износ полых проводников при водяном охлаждении, приводящий к тепловому небалансу ротора и повышенным вибрациям.

Воздушный зазор (для гидрогенераторов и крупных асинхронных двигателей):
изменение формы зазора или соосности сердечников статора и ротора, приводящее к асимметрии тока в параллельных ветвях и к возможному задеванию ротора о статор с последующим разрушением последних.

Подшипники и подпятники:
нарушение изоляции, приводящее к появлению подшипниковых токов и повышенному нагреву подшипников;
износ рабочих поверхностей и перекосы, которые также приводят к увеличению температуры и уровня вибрации.

Уплотнения вала ротора (для турбогенераторов с водородным охлаждением):
износ уплотнений или их повреждение, приводящие к увеличению расхода водорода и попаданию масла внутрь корпуса; перекос уплотнений, приводящий к их повышенному нагреву.

Средства и методы контрой состояния отдельных узлов. Сердечник статора.
Ослабление прессовки сердечника приводит к его повышенной вибрации, которая контролируется специальными датчиками, установленными на корпусе машины. Повреждение межлистовой изоляции приводит к местным перегревам, которые контролируются либо термодатчиками, установленными в актив ной стали статора, либо тепловизорами, либо с помощью специальных термоиндикаторных покрытий. Эти покрытия наносятся на поверхность критических по перегревам узлов машины, и при достижении предельной температуры выделяют определенные газы и аэрозоли, которые выявляют прихимическом анализе охлаждающего газа. На разные узлы машины наносятся покрытия различного химического состава, что позволяет не только зафиксировать
местные перегревы, но и идентифицировать их источники. Кроме покрытий на опасные места могут устанавливаться термочувствительные «этикетки», изменяющие свой цвет при превышении порогового значения температуры места установки. Осмотр «этикеток» возможен только во время ревизии на остановленной машине.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Потери асинхронного электродвигателя.

В асинхронном двигателе, являющемся трёхфазным, возникает два типа потерь. Вот эти потери:

1. Постоянные или фиксированные потери.

2. Переменные потери.

Постоянные или фиксированные потери

Постоянными потерями называют такие потери, которые остаются постоянными в нормальном режиме работы асинхронного двигателя. Такие потери могут быть легко получены путём проведения теста без нагрузки трёхфазного двигателя. Эти потери подразделяются на следующие виды:

1. Потери железа или потери сердечника.

2. Механические потери.

3. Потери трения щёток.

Потери железа или потери сердечника

Данные потери также можно подразделить на гистерезисные потери и потери вихревого тока. Потери вихревого электрического тока минимизируются за счёт использования наслоения на сердечнике. Раз применяется наслоение на сердечнике, область уменьшается, и поэтому увеличивается сопротивление, вследствие чего уменьшаются вихревые токи.

Гистерезисные потери минимизируются при помощи кремнистой стали высокого качества. Потери сердечника зависят от частоты поступаемого напряжения. Частота статора всегда является подающейся частотой, f, а частота ротора является проскальзыванием, умноженным на подающуюся частоту, (sf), которая всегда меньше частоты статора.

Частота статора составляет 50 герц. Частота ротора составляет около 1,5 герц. Так происходит потому, что в нормальном рабочем состоянии проскальзывание составляет 3%. Отсюда потери сердечника ротора очень малы по сравнению с потерями сердечника статора, и ими обычно пренебрегают при рабочих состояниях.

Механические потери и потери трения щёток

Механические потери имеют место быть в подшипнике, потери трения щёток возникают в асинхронном двигателе с обмотанным ротором. Эти потери составляют ноль на старте. По мере того, как возрастает скорость, данные потери увеличиваются. В трёхфазных двигателях скорость обычно остаётся постоянной. Отсюда следует, что и данные потери почти остаются постоянными.

Переменные потери

Эти потери также называются потерями меди. Данные потери происходят из-за электрического тока, идущего по обмоткам статора и ротора. Когда нагрузка меняется, данный электрический ток также изменяется, а потому и потери эти тоже претерпевают изменения. Поэтому их и назвали переменными потерями. Их можно получить при помощи проведения теста с заблокированным ротором трёхфазного двигателя.

Основная функция асинхронного двигателя состоит в том, чтобы преобразовывать электрическую энергию в механическую энергию. В течение данного преобразования одной энергии в другую, энергия проходит через различные этапы. Данная энергия, проходящая через разные ступени, отображается на диаграмме течения энергии.

Как известно, на входе трёхфазного асинхронного двигателя трёхфазная подача. Так что эта трёхфазная подача идёт на статор трёхфазного электродвигателя.
Допустим, Pin = электрическая энергия, которая идёт на статор трёхфазного двигателя,
VL = линейное напряжение, поступающее статору трёхфазного двигателя,
IL = линейный ток,
Cos = коэффициент мощности трёхфазного двигателя.
Вход электрической энергии на статор, Pin = 3VLILcos.

Часть этой энергии на входе используется для поддержки потери статора, которыми являются потери железа статора и потери меди статора. Сохраняющаяся энергия (электроэнергия на входе – потери статора) идёт на ротор как вход на ротор.
Так что вход на ротор, P2 = Pin – потери статора (потери меди статора и потери железа статора). Теперь ротор должен преобразовать этот вход на ротор в механическую энергию, но этот завершённый вход не может быть преобразован в механический выход, поскольку он должен поддерживать потери ротора.

Бывает два типа потерь ротора, а именно потери меди и потери железа. Потери железа зависят от частоты ротора, которая очень мала, когда ротор вращается. Поэтому этим обычно пренебрегают. Так что можно сказать, что ротор имеет лишь потери меди. По этой причине вход на ротор должен поддерживать эти потери меди. После этой поддержки, оставшаяся часть входа ротора, P2 преобразовывается в механическую энергию, Pm.

Допустим, Pc будет потерями меди ротора,
I2 будет током ротора в рабочем состоянии,
R2 – сопротивлением ротора,
Pm – общая производимая механическая энергия.
Pc = 3I22R2
Pm = P2 – Pc

Теперь эта создаваемая механическая энергия идёт на нагрузку за счёт вала, но появляются некоторые механические потери, такие как потери трения и потери сопротивления воздуха. Так что общая воспроизводимая механическая энергия должна быть подана на поддержание этих потерь.

Поэтому выход образуемой энергии идёт на вал, который в конечном итоге подаёт её нагрузке, Pout.
Pout = Pm – механические потери (потери трения, а также потери, связанные с сопротивлением воздуха).
Pout зовется энергией вала. Также его называют полезной энергией.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.