如何通过电阻来判断交流电机绕组的温度
电机预热测试期间的绕组温度测量
绕组的温度通过测试电机的加热来确定。进行发热测试以确定额定负载下电机绕组或部件相对于冷却介质温度的绝对温度或温升。用于电机构造的电绝缘材料会老化并逐渐失去其电气和机械强度。这种老化的速度主要取决于绝缘工作的温度。
大量实验表明,如果绝缘的工作温度比给定耐热等级的极限高 6-8°C,则绝缘的耐久性(使用寿命)会减少一半。
GOST 8865-93 确定了以下电绝缘材料的耐热等级及其特性极限温度:
耐热等级——Y A E B F H C 极限温度分别为——90、105、120、130、155、180、超过180克。小号
加热测试可以在直接负载和间接负载(铁芯损耗加热)下进行。它们在负载几乎不变的情况下进行到设定的温度。考虑稳态温度,其在 1 小时内的变化不超过:1 °C。
作为加热测试中的负载,使用了各种设备,其中最简单的是各种制动器(制动器、制动器等),以及由变阻器运行的发电机提供的负载。
在加热测试期间,不仅要确定绝对温度,还要确定绕组高于冷却介质温度的温升。
表2 发动机部件的最大允许温升
电动机零件
最大允许预升温,°C,带绝缘材料耐热等级
测温方式
A
乙
V
F
H
电机变绕组电流5000kV-A及以上或镰刀房长度1m及以上
60
70
80
100
125
由凹槽布置的检测器中的电阻或温度
相同但小于 5000 kV A 或 s 芯长 1m 及以上
50*
65*
70**
85**
105***
温度计或组合
异步转子电机的杆状绕组
65
80
90
110
135
温度计或组合
滑环
60
70
80
90
110
扬声器中的温度计或温度
铁芯和其他钢件、接触线圈
60
75
80
110
125
温度计
相同,无触点与绕组分离
这些部件的温升不得超过可能对绝缘材料或其他相关材料造成损坏的值
* 用电阻法测量时,允许温度升高 10°C。 ** 相同,在 15°C 时。 *** 相同,在 20°C 时。
从表中可以看出,GOST提供了不同的温度测量方法,这取决于具体的条件和被测机器的部件。
温度计法用于确定应用点的表面温度。 (外壳表面、轴承、绕组)、环境温度和进出电机的空气。使用水银和酒精温度计。在强交变磁场附近只能使用酒精温度计,因为它们含有水银 感应涡流测量结果失真。为了更好地将热量从节点传递到温度计,后者的罐用箔包裹,然后压在加热的节点上。为了温度计的隔热,在箔片上涂上一层脱脂棉或毛毡,这样箔片就不会落入温度计和发动机加热部分之间的空间。
测量冷却介质的温度时,温度计必须放在一个封闭的金属杯中,里面装满油,并保护温度计免受周围热源和机器本身发出的辐射热以及意外气流的影响。
当测量外部冷却介质的温度时,几个温度计位于被检机器周围的不同点,高度等于机器高度的一半,距离机器 1-2 m。这些温度计读数的算术平均值即为冷却介质的温度。
广泛用于温度测量的热电偶方法主要用于交流电机。热电偶放置在线圈层与槽底部的缝隙中,以及其他难以到达的地方。
为了测量电机中的温度,通常使用由铜和康铜线组成的直径约为 0.5 毫米的铜-康铜热电偶。在一对中,热电偶的末端焊接在一起。接点通常放置在需要测量温度的地方(“热接点”),第二对端直接连接到灵敏毫伏表的接线端 内阻高… 在康铜线的未加热端与铜线连接的点(在测量装置的端子或过渡端子处),形成所谓的热电偶“冷端”。
在两种金属(康铜和铜)的接触表面上,会出现与接触点温度成正比的 EMF,在康铜上形成负号,在铜上形成正号。 EMF 出现在热电偶的“热”和“冷”连接处。但是,由于结点的温度不同,那么EMF值也不同,而且由于在热电偶和测量装置形成的电路中,这些EMF是相互指向的,所以毫伏表测量的EMF总是不同的对应于温差的“热”和“冷”接点。
实验发现,铜-康铜热电偶的 EMF 为 0.0416 mV 每 1°C 的“热”和“冷”接点之间的温差。因此,毫伏表的刻度可以用摄氏度来校准。由于热电偶仅记录温差,要确定绝对“热”结温度,请将用温度计测得的“冷”结温度加到热电偶读数上。
电阻法——根据绕组的直流电阻确定绕组的温度通常用于测量绕组的温度。该方法基于众所周知的金属电阻随温度变化的特性。
为了确定温升,在冷态和热态下测量线圈的电阻并进行计算。
应该牢记的是,从发动机关闭的那一刻到开始测量,一段时间过去了,在此期间线圈有时间冷却下来。因此,为了正确确定停机时绕组的温度,即在发动机运行状态下,在关闭机器后,如果可能的话,定期(根据秒表),进行多次测量.这些间隔不应超过从关机时刻到第一次测量的时间。然后通过绘制 R = f (t) 来推断测量结果。
绕组电阻的测量采用电流表-电压表法。对于功率高达 10 kW 的机器,在发动机关闭后 1 分钟内进行第一次测量,对于功率为 10-100 kW 的机器,在 1.5 分钟后进行,在 2 分钟后,对于功率为功率超过 100 kW。
如果从断开的那一刻起第一次电阻测量不超过 15 - 20,则前三个测量值中的最大值作为电阻。如果在关闭机器后超过 20 秒进行第一次测量,则设置冷却修正。为此,进行 6-8 次电阻测量并绘制冷却过程中电阻变化的图表。在纵坐标轴上绘制了相应的测量电阻,在横坐标上是从电动机关闭到第一次测量所经过的时间(完全按比例),测量之间的间隔和图中所示的曲线作为实线。然后这条曲线继续向左,保持其变化的性质,直到它与 y 轴相交(如虚线所示)。从与虚线的交点开始沿纵轴的线段以足够的精度确定热态下电机绕组的期望电阻。
安装在工业企业中的电机的主要术语包括 A 类和 B 类绝缘材料。例如用B级云母基材料做绝缘槽,用A级绝缘棉绕制PBB线,则电机属于耐热级。到 A 类。如果冷却介质的温度低于 40°C(表中给出了标准),那么对于所有绝缘等级,允许的温度升高可以增加与介质温度一样多的度数冷却介质低于 40 °C,但不超过 10 °C。如果冷却介质的温度为 40 — 45 °C,则表中所示的最大允许温度升高对于所有类别的绝缘材料都减少 5 °C,冷却介质温度为 45-50°C — 10°C。冷却介质的温度通常取周围空气的温度。
对于电压不超过 1500 V 的封闭式电机,功率小于 5000 kW 或铁芯长度小于 1 m 的电动机定子绕组的最大允许温升,以及来自用电阻法测量温度的棒转子可升高5°C。当用电阻法测量绕组温度时,确定绕组的平均温度。实际上,当发动机运转时,各个绕组区域往往具有不同的温度。因此,决定绝缘耐久性的绕组最高温度总是略高于平均值。