Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 71
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
о измеряется по схеме двух ваттметров или трёхфазным ваттметром.
Рисунок 5 - Схема испытания трёхфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
После пуска двигателя в ход нужно, не производя расчётов, выждать некоторое время, чтобы дать установиться температуре частей машины, в частности подшипников. Режим холостого хода является установившемся, когда, следя за показаниями ваттметров, мы убедимся, что мощность холостого хода Р=const.Согласно рекомендациям ГОСТ - 7217 - 54, перед опытом холостого хода двигатель должен проработать без нагрузки 75 - 120 минут.
Испытания двигателя насосной установки по методу непосредственной нагрузки
Испытания асинхронного двигателя по методу непосредственной нагрузки предполагают: а) сборку схемы; б) пуск двигателя в ход с помощью того или иного приспособления; в) собственно испытания двигателя; г) последующую обработку данных испытания и оценку полученных результатов.
В задачу испытания по методу непосредственной нагрузки входит снятие рабочих и механических характеристик двигателя. Под рабочими характеристиками двигателя понимают зависимости: n или s, М, I1, ƞ и отсутствии добавочного сопротивления в цепи ротора в двигателях с фазным ротором.
Принципиальная схема трёхфазного асинхронного двигателя с фазным ротором, показана на рисунке 6, пригодна и для снятия рабочих характеристик.
При испытании рекомендуется вести контроль температуры обмотки статора, предварительно, по указанию руководителя, собрав схему для измерения сопротивления r1 этой обмотки.
Нагрузка асинхронного двигателя осуществляется различно, главным образом, от мощности двигателя.
Для улучшения пусковых характеристик двигателя с фазным ротором, т.е. уменьшения пускового тока и увеличения пускового момента, в фазы ротора включают регулируемые внешние добавочные активные сопротивления в виде специального пускового реостата, как это показано на рисунке 6.
Рисунок 6 - Схема асинхронного двигателя с пусковым активным сопротивлением и реактором в роторе
Требования к отремонтированным двигателям насосных установок
Технические требования к отремонтированным электродвигателям в отношении значений испытательных: напряжений, сопротивления изоляции, предельных допускаемых температур, КПД, коэффициента мощности, начального максимального и минимального моментов, начального пускового тока и т. п. должны соответствовать ГОСТ 183-74, ГОСТ 13859-68 и другим стандартам, на соответствующие типы асинхронных электродвигателей, а методика испытаний определяется ГОСТ 11828-75 и ГОСТ 7217-66.
Последовательность проведения испытаний, указанная выше, не является обязательной, однако в требованиях стандартов указывается, что испытанию изоляции обмоток на электрическую прочность относительно корпуса машины, между обмотками и между витками - должны предшествовать при приемо-сдаточных испытаниях. Измерение сопротивления изоляции, определение тока и потерь короткого замыкания и испытание при повышенной скорости вращения (если оно производится), а при типовых испытаниях - также испытание при кратковременной перегрузке по току; при типовых испытаниях, кроме того, испытания при повышенной частоте вращения должны производиться непосредственно после испытания на нагревание.
При всех испытаниях для измерения электрических величин должны применяться измерительные приборы необходимого класса точности; в частности, применяемые электроизмерительные приборы (с шунтами и добавочными резисторами), мосты, измерительные трансформаторы тока и напряжения при типовых испытаниях должны быть класса точности не ниже 0,5. Исключение допускается для измерения сопротивления изоляции, когда применяются обычные мегаомметры, а также для измерения мощности в трехфазной сети одним трехфазным ваттметром (допускается применять трехфазный ваттметр класса точности не ниже 1,0).
Обычно при испытаниях крупных асинхронных электродвигателей, отремонтированных на месте установки, собирают в каждом отдельном случае временные испытательные схемы. На стационарных электроремонтных предприятиях и в электроремонтных цехах, как правило, оборудуются испытательные отделения и участки с постоянными испытательными схемами.
В настоящее время организован промышленный выпуск нескольких типов комплектных испытательных установок, предусматривающих возможность проведения всех испытаний при ремонте различного электрического оборудования. Комплектные установки для операционного контроля и приемо-сдаточных испытаний отремонтированных асинхронных электродвигателей разработаны институтом по ремонту и эксплуатации тракторов и сельскохозяйственных машин (ГОСНИТИ) совместно с Рязанским опытным ремонтным заводом и выпускаются этим заводом.
5. Неисправности асинхронных двигателей и их влияние на расход электроэнергии
Работа электрооборудования на насосных станциях связанна не только с его износом, но и с повреждениями, которые возникают чаще всего из-за недопустимо длительного функционирования без ремонта, плохого эксплуатационного обслуживания, нарушения расчётных режимов работы, разнообразных внешних воздействий.
Повреждения электрических машин, их влияние на энергетические характеристики и прежде всего на величину электропотребления, рассмотрим на примере наиболее широко использующихся на насосных станциях трёхфазных асинхронных двигателей.
Эти повреждения электрических машин делят на механические и электрические.
К механическим повреждениям, например, относят: деформацию или поломку ротора, ослабление крепления сердечника статора к станине, образования глубоких выработок («дорожек») на поверхности контактных колец, ослабление опрессовки сердечника ротора, выплавку баббита в подшипниках скольжения, разрушение сепаратора, кольца или шарика в подшипниках качения и др.
Электрическими повреждениями являются: обрыв проводников в обмотках статора или ротора, замыкания между витками обмоток, нарушение контактов и разрушение соединений, выполненных пайкой или сваркой, снижение сопротивления изоляции вследствие её старения, разрушения или увлажнения и др.
Неисправности и повреждения не всегда приводят к повышению электропотребления: они могут вызывать срабатывание защиты и отключение двигателя или практически сразу вывода его из строя.
Другие неисправности обуславливают увеличение тока, потребляемого машиной из сети. Некоторые из них достаточно быстро обнаружить и, отключив двигатель, сократить непроизводительный расход электроэнергии или предотвратить более серьёзную поломку. Однако значительная часть неисправностей, приводящая к большому расходу электрической энергии, потребляемой из сети, носит скрытый характер и выявляется только после соответствующих испытаний или разборки двигателей.
Рассмотрим некоторые неисправности.
Обрыв фазы обмотки статора внутри двигателя.
При соединении трёхфазной обмотки статора звездой, если обрыв фазы произошёл во время работы двигателя при нагрузке, не превышающей половины от номинальной, двигатель будет продолжать работать, но с несколько большим потреблением электроэнергии (примерно 15-20%) из сети. Частота вращения при этом понижается незначительно. В случае больших нагрузок двигатель останавливается и, если не срабатывает защита, обмотка выходит из строя.
При подозрении нам обрыв фазы двигатель необходимо остановить и запустить вновь. Если фаза оборвана, двигатель гудит и не разворачивается даже на холостом ходу, так как вместо вращающегося в нём появляется пульсирующее магнитное поле.
Обрыв одного линейного провода трёхфазной сети, питающей асинхронный двигатель.
Этот режим, а также работа с одном перегоревшим предохранителем, аналогичны описанному выше режиму внутреннего обрыва одной фазы обмотки статора при её соединении звездой, и может привести к увеличению потребления электроэнергии из сети, или к выходу обмотки статора из строя. Обнаружить повреждение в таком режиме можно, как в предыдущем случае, остановив и запустив двигатель, который при этом не развернётся. Другой способ - измерение напряжения на фазах двигателя.
Межвитковое замыкание в фазе обмотки статора.
В это случае и, например, при соединении обмоток статора звездой возрастает ток в линейном проводе, подходящем к повреждённой фазе. Двигатель начинает необычно гудеть, а если он работает под нагрузкой, ротор вращается с пониженной скоростью. Через некоторое время после возникновения замыкания двигатель начинает дымиться, появляется характерный запах горящей изоляции.
Повреждение стержней короткозамкнутой обмотки. При работе двигателя с повреждёнными стержнями обмотки ротора частота его вращения будет меньше, чем в аналогичном двигателе, но с исправным ротором. В ряде случаев двигатель с такой неисправностью может вообще не развернуться до рабочей частоты вращения ротора даже при малой нагрузке. При значительном количестве повреждённых стержней ротор двигателя, работающего под нагрузкой, останавливается.
Во всех случаях двигатель с повреждёнными роторными стержнями, работающий под нагрузкой, потребляет их сети увеличенный ток и перегревается больше исправного. У него возрастает время разгона, скольжения и добавочные потери, уменьшается коэффициент мощности. Внешними признаками наличия обрыва стержней короткозамкнутых обмоток является повышенная вибрация и шум при работе, увеличивается приросте нагрузки электродвигателя.
Обрыв фазы трёхфазной обмотки асинхронного двигателя с контактными кольцами (фазным ротором). При обрыве одной фазы роторной цепи возникает так называемый эффект Гергеса, заключающийся в том, что при работе двигателя частота вращения ротора снижается примерно в два таза, а ток в обмотках статора резко возрастает. Этот эффект возникает независимо от места, где произошёл обрыв: в обмотке ротора, щёточном аппрете или реостате.
Для выявления неисправностей нужно отсоединить реостат от роторной цепи и поочерёдно проверить целостность цепей ротора, щёточного аппарата и реостата с помощью тестера или контрольной лампой.
Вначале проверяют неисправность обмотки ротора, касаясь концами контрольной лампы поочерёдно первого и второго, второго и третьего, первого и третьего колец. Также проверяют и надёжность контактов щёток с кольцами, и целостность проводников, соединяющих щётки с клемником ротора, и реостат. Каждая из трёх проверок делается при всех положения переключателя реостата. Если проверяемая цепь исправно, лампам горит.
Межвитковое и междуфазное замыкание в обмотке ротора двигателя с контактными кольцами. При межвитковом замыкании перегреваются обе обмотки: роторная, и статорная. Если замкнутых витков много, двигатель под нагрузкой долго разворачивается и сильно нагревается. При межфазном замыкании двигатель разворачивается даже при разомкнутых кольцах, чаще всего до половинной частоты вращения, а по обмотке статора проходит изменяющийся ток, который может быть больше номинального.
Неправильное соединение фаз обмотки статора. У двигателей, и имеющих шесть выводов обмотки статора, это случается довольно часто из - за того, что в процессе эксплуатации, ремонта, при небрежной транспортировке или хранении может быть перепутана, неверно сделана или вовсе утеряна маркировка выводных концов.
Один из возможных вариантов ошибочного переключения фаз обмотки статора - «перевёрнутая» фаза. Двигатель, включенный таким образом, вращается с ненормальным гулом, плохо разгоняется, сила тока во всех трёх фазах различна и даже при холостом ходе превышает номинальную, частота вращения ротора часто оказывается наполовину ниже номинальной.
Как уже отмечалось выше, некоторая часть неисправностей и повреждений электродвигателей (особенно механических) не оказывает непосредственного влияния на величину расхода электроэнергии, потребляемой из сети, но они могут в процессе работы воздействовать на энергетические параметры двигателей или привести к другим неисправностям.
Так например, неравномерный воздушный зазор между сердечником статора и ротором может возникнуть вследствие чрезмерного износа или повреждения подшипников, прогиба вала и т.д. По мере износа подшипников возрастает неисправность воздушного зазора, что вызывает увеличение вибрации, скольжения, температуры в зоне наименьшего зазора. При задевании ротора за статор нарушается межвитковая изоляция сердечников магнитопроводов. А это приводит к недопустимому повышения
Рисунок 5 - Схема испытания трёхфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
После пуска двигателя в ход нужно, не производя расчётов, выждать некоторое время, чтобы дать установиться температуре частей машины, в частности подшипников. Режим холостого хода является установившемся, когда, следя за показаниями ваттметров, мы убедимся, что мощность холостого хода Р=const.Согласно рекомендациям ГОСТ - 7217 - 54, перед опытом холостого хода двигатель должен проработать без нагрузки 75 - 120 минут.
Испытания двигателя насосной установки по методу непосредственной нагрузки
Испытания асинхронного двигателя по методу непосредственной нагрузки предполагают: а) сборку схемы; б) пуск двигателя в ход с помощью того или иного приспособления; в) собственно испытания двигателя; г) последующую обработку данных испытания и оценку полученных результатов.
В задачу испытания по методу непосредственной нагрузки входит снятие рабочих и механических характеристик двигателя. Под рабочими характеристиками двигателя понимают зависимости: n или s, М, I1, ƞ и отсутствии добавочного сопротивления в цепи ротора в двигателях с фазным ротором.
Принципиальная схема трёхфазного асинхронного двигателя с фазным ротором, показана на рисунке 6, пригодна и для снятия рабочих характеристик.
При испытании рекомендуется вести контроль температуры обмотки статора, предварительно, по указанию руководителя, собрав схему для измерения сопротивления r1 этой обмотки.
Нагрузка асинхронного двигателя осуществляется различно, главным образом, от мощности двигателя.
Для улучшения пусковых характеристик двигателя с фазным ротором, т.е. уменьшения пускового тока и увеличения пускового момента, в фазы ротора включают регулируемые внешние добавочные активные сопротивления в виде специального пускового реостата, как это показано на рисунке 6.
Рисунок 6 - Схема асинхронного двигателя с пусковым активным сопротивлением и реактором в роторе
Требования к отремонтированным двигателям насосных установок
Технические требования к отремонтированным электродвигателям в отношении значений испытательных: напряжений, сопротивления изоляции, предельных допускаемых температур, КПД, коэффициента мощности, начального максимального и минимального моментов, начального пускового тока и т. п. должны соответствовать ГОСТ 183-74, ГОСТ 13859-68 и другим стандартам, на соответствующие типы асинхронных электродвигателей, а методика испытаний определяется ГОСТ 11828-75 и ГОСТ 7217-66.
Последовательность проведения испытаний, указанная выше, не является обязательной, однако в требованиях стандартов указывается, что испытанию изоляции обмоток на электрическую прочность относительно корпуса машины, между обмотками и между витками - должны предшествовать при приемо-сдаточных испытаниях. Измерение сопротивления изоляции, определение тока и потерь короткого замыкания и испытание при повышенной скорости вращения (если оно производится), а при типовых испытаниях - также испытание при кратковременной перегрузке по току; при типовых испытаниях, кроме того, испытания при повышенной частоте вращения должны производиться непосредственно после испытания на нагревание.
При всех испытаниях для измерения электрических величин должны применяться измерительные приборы необходимого класса точности; в частности, применяемые электроизмерительные приборы (с шунтами и добавочными резисторами), мосты, измерительные трансформаторы тока и напряжения при типовых испытаниях должны быть класса точности не ниже 0,5. Исключение допускается для измерения сопротивления изоляции, когда применяются обычные мегаомметры, а также для измерения мощности в трехфазной сети одним трехфазным ваттметром (допускается применять трехфазный ваттметр класса точности не ниже 1,0).
Обычно при испытаниях крупных асинхронных электродвигателей, отремонтированных на месте установки, собирают в каждом отдельном случае временные испытательные схемы. На стационарных электроремонтных предприятиях и в электроремонтных цехах, как правило, оборудуются испытательные отделения и участки с постоянными испытательными схемами.
В настоящее время организован промышленный выпуск нескольких типов комплектных испытательных установок, предусматривающих возможность проведения всех испытаний при ремонте различного электрического оборудования. Комплектные установки для операционного контроля и приемо-сдаточных испытаний отремонтированных асинхронных электродвигателей разработаны институтом по ремонту и эксплуатации тракторов и сельскохозяйственных машин (ГОСНИТИ) совместно с Рязанским опытным ремонтным заводом и выпускаются этим заводом.
5. Неисправности асинхронных двигателей и их влияние на расход электроэнергии
Работа электрооборудования на насосных станциях связанна не только с его износом, но и с повреждениями, которые возникают чаще всего из-за недопустимо длительного функционирования без ремонта, плохого эксплуатационного обслуживания, нарушения расчётных режимов работы, разнообразных внешних воздействий.
Повреждения электрических машин, их влияние на энергетические характеристики и прежде всего на величину электропотребления, рассмотрим на примере наиболее широко использующихся на насосных станциях трёхфазных асинхронных двигателей.
Эти повреждения электрических машин делят на механические и электрические.
К механическим повреждениям, например, относят: деформацию или поломку ротора, ослабление крепления сердечника статора к станине, образования глубоких выработок («дорожек») на поверхности контактных колец, ослабление опрессовки сердечника ротора, выплавку баббита в подшипниках скольжения, разрушение сепаратора, кольца или шарика в подшипниках качения и др.
Электрическими повреждениями являются: обрыв проводников в обмотках статора или ротора, замыкания между витками обмоток, нарушение контактов и разрушение соединений, выполненных пайкой или сваркой, снижение сопротивления изоляции вследствие её старения, разрушения или увлажнения и др.
Неисправности и повреждения не всегда приводят к повышению электропотребления: они могут вызывать срабатывание защиты и отключение двигателя или практически сразу вывода его из строя.
Другие неисправности обуславливают увеличение тока, потребляемого машиной из сети. Некоторые из них достаточно быстро обнаружить и, отключив двигатель, сократить непроизводительный расход электроэнергии или предотвратить более серьёзную поломку. Однако значительная часть неисправностей, приводящая к большому расходу электрической энергии, потребляемой из сети, носит скрытый характер и выявляется только после соответствующих испытаний или разборки двигателей.
Рассмотрим некоторые неисправности.
Обрыв фазы обмотки статора внутри двигателя.
При соединении трёхфазной обмотки статора звездой, если обрыв фазы произошёл во время работы двигателя при нагрузке, не превышающей половины от номинальной, двигатель будет продолжать работать, но с несколько большим потреблением электроэнергии (примерно 15-20%) из сети. Частота вращения при этом понижается незначительно. В случае больших нагрузок двигатель останавливается и, если не срабатывает защита, обмотка выходит из строя.
При подозрении нам обрыв фазы двигатель необходимо остановить и запустить вновь. Если фаза оборвана, двигатель гудит и не разворачивается даже на холостом ходу, так как вместо вращающегося в нём появляется пульсирующее магнитное поле.
Обрыв одного линейного провода трёхфазной сети, питающей асинхронный двигатель.
Этот режим, а также работа с одном перегоревшим предохранителем, аналогичны описанному выше режиму внутреннего обрыва одной фазы обмотки статора при её соединении звездой, и может привести к увеличению потребления электроэнергии из сети, или к выходу обмотки статора из строя. Обнаружить повреждение в таком режиме можно, как в предыдущем случае, остановив и запустив двигатель, который при этом не развернётся. Другой способ - измерение напряжения на фазах двигателя.
Межвитковое замыкание в фазе обмотки статора.
В это случае и, например, при соединении обмоток статора звездой возрастает ток в линейном проводе, подходящем к повреждённой фазе. Двигатель начинает необычно гудеть, а если он работает под нагрузкой, ротор вращается с пониженной скоростью. Через некоторое время после возникновения замыкания двигатель начинает дымиться, появляется характерный запах горящей изоляции.
Повреждение стержней короткозамкнутой обмотки. При работе двигателя с повреждёнными стержнями обмотки ротора частота его вращения будет меньше, чем в аналогичном двигателе, но с исправным ротором. В ряде случаев двигатель с такой неисправностью может вообще не развернуться до рабочей частоты вращения ротора даже при малой нагрузке. При значительном количестве повреждённых стержней ротор двигателя, работающего под нагрузкой, останавливается.
Во всех случаях двигатель с повреждёнными роторными стержнями, работающий под нагрузкой, потребляет их сети увеличенный ток и перегревается больше исправного. У него возрастает время разгона, скольжения и добавочные потери, уменьшается коэффициент мощности. Внешними признаками наличия обрыва стержней короткозамкнутых обмоток является повышенная вибрация и шум при работе, увеличивается приросте нагрузки электродвигателя.
Обрыв фазы трёхфазной обмотки асинхронного двигателя с контактными кольцами (фазным ротором). При обрыве одной фазы роторной цепи возникает так называемый эффект Гергеса, заключающийся в том, что при работе двигателя частота вращения ротора снижается примерно в два таза, а ток в обмотках статора резко возрастает. Этот эффект возникает независимо от места, где произошёл обрыв: в обмотке ротора, щёточном аппрете или реостате.
Для выявления неисправностей нужно отсоединить реостат от роторной цепи и поочерёдно проверить целостность цепей ротора, щёточного аппарата и реостата с помощью тестера или контрольной лампой.
Вначале проверяют неисправность обмотки ротора, касаясь концами контрольной лампы поочерёдно первого и второго, второго и третьего, первого и третьего колец. Также проверяют и надёжность контактов щёток с кольцами, и целостность проводников, соединяющих щётки с клемником ротора, и реостат. Каждая из трёх проверок делается при всех положения переключателя реостата. Если проверяемая цепь исправно, лампам горит.
Межвитковое и междуфазное замыкание в обмотке ротора двигателя с контактными кольцами. При межвитковом замыкании перегреваются обе обмотки: роторная, и статорная. Если замкнутых витков много, двигатель под нагрузкой долго разворачивается и сильно нагревается. При межфазном замыкании двигатель разворачивается даже при разомкнутых кольцах, чаще всего до половинной частоты вращения, а по обмотке статора проходит изменяющийся ток, который может быть больше номинального.
Неправильное соединение фаз обмотки статора. У двигателей, и имеющих шесть выводов обмотки статора, это случается довольно часто из - за того, что в процессе эксплуатации, ремонта, при небрежной транспортировке или хранении может быть перепутана, неверно сделана или вовсе утеряна маркировка выводных концов.
Один из возможных вариантов ошибочного переключения фаз обмотки статора - «перевёрнутая» фаза. Двигатель, включенный таким образом, вращается с ненормальным гулом, плохо разгоняется, сила тока во всех трёх фазах различна и даже при холостом ходе превышает номинальную, частота вращения ротора часто оказывается наполовину ниже номинальной.
Как уже отмечалось выше, некоторая часть неисправностей и повреждений электродвигателей (особенно механических) не оказывает непосредственного влияния на величину расхода электроэнергии, потребляемой из сети, но они могут в процессе работы воздействовать на энергетические параметры двигателей или привести к другим неисправностям.
Так например, неравномерный воздушный зазор между сердечником статора и ротором может возникнуть вследствие чрезмерного износа или повреждения подшипников, прогиба вала и т.д. По мере износа подшипников возрастает неисправность воздушного зазора, что вызывает увеличение вибрации, скольжения, температуры в зоне наименьшего зазора. При задевании ротора за статор нарушается межвитковая изоляция сердечников магнитопроводов. А это приводит к недопустимому повышения