Come determinare la temperatura degli avvolgimenti dei motori CA in base alla loro resistenza

Misurazione della temperatura dell'avvolgimento durante le prove di riscaldamento del motore

La temperatura degli avvolgimenti viene determinata testando il motore per il riscaldamento. I test di riscaldamento vengono eseguiti per determinare la temperatura assoluta o l'aumento di temperatura dell'avvolgimento o di parti del motore rispetto alla temperatura del mezzo di raffreddamento a carico nominale. I materiali isolanti elettrici utilizzati nella costruzione di macchine elettriche invecchiano e perdono gradualmente la loro resistenza elettrica e meccanica. La velocità di questo invecchiamento dipende principalmente dalla temperatura alla quale opera l'isolamento.

Numerosi esperimenti hanno stabilito che la durabilità (vita utile) dell'isolamento si riduce della metà se la temperatura alla quale lavora è di 6-8 ° C superiore al limite per una data classe di resistenza al calore.

GOST 8865-93 stabilisce le seguenti classi di resistenza al calore dei materiali isolanti elettrici e le loro temperature limite caratteristiche:

Classe di resistenza al calore — Y A E B F H C Temperatura limite, rispettivamente — 90, 105, 120, 130, 155, 180, oltre 180 gr. S

I test di riscaldamento possono essere eseguiti sotto carico diretto e indiretto (riscaldamento da perdite nel nucleo). Vengono effettuate alla temperatura stabilita con carico praticamente invariato. Viene presa in considerazione la temperatura stazionaria, che entro 1 ora cambia di non più di: 1 °C.

Come carico nelle prove di riscaldamento vengono utilizzati vari dispositivi, i più semplici dei quali sono vari freni (ceppi, fasce, ecc.), nonché carichi forniti da un generatore funzionante con un reostato.

Durante le prove di riscaldamento viene determinata non solo la temperatura assoluta, ma anche l'aumento di temperatura degli avvolgimenti al di sopra della temperatura del mezzo di raffreddamento.

Tabella 2 Aumenti di temperatura massimi consentiti delle parti del motore

Parti per motori elettrici

Preaumento di temperatura massimo consentito, °C, con classe di resistenza al calore del materiale isolante

Metodo di misurazione della temperatura

UN

E

v

F

H

Corrente di avvolgimento variabile dei motori 5000 kV-A e più o con lunghezza della falce 1 m e più

60

70

80

100

125

Resistenza o temperatura nei rivelatori disposti dalle scanalature

Uguale ma inferiore a 5000 kV A o s lunghezza del nucleo 1 me più

50*

65*

70**

85**

105***

Termometro o cooposition

Avvolgimenti ad aste di motori asincroni a rotore

65

80

90

110

135

Termometro o cooposition

Anelli di scorrimento

60

70

80

90

110

Termometro o temperatura negli altoparlanti

Nuclei e altre parti in acciaio, bobine di contatto

60

75

80

110

125

Termometro

Lo stesso, senza contatto che si separa dagli avvolgimenti

L'aumento della temperatura di queste parti non deve superare valori che creerebbero un rischio di danneggiamento dell'isolante o di altri materiali correlati

* Quando si misura con il metodo della resistenza, la temperatura consentita viene aumentata di 10 ° C. ** Lo stesso, a 15 ° C. *** Lo stesso, a 20 ° C.

Come si può vedere dalla tabella, GOST fornisce diversi metodi di misurazione della temperatura, a seconda delle condizioni specifiche e delle parti delle macchine da misurare.

Il metodo del termometro viene utilizzato per determinare la temperatura superficiale nel punto di applicazione. (superficie dell'alloggiamento, cuscinetti, avvolgimenti), temperatura ambiente e aria in entrata e in uscita dal motore. Vengono utilizzati termometri a mercurio e ad alcool. In prossimità di forti campi magnetici alternati devono essere utilizzati solo termometri ad alcool, in quanto contengono mercurio vengono indotte correnti parassitedistorsione dei risultati di misurazione. Per un migliore trasferimento del calore dal nodo al termometro, il serbatoio di quest'ultimo viene avvolto in un foglio e quindi premuto contro il nodo riscaldato. Per l'isolamento termico del termometro, sulla pellicola viene applicato uno strato di ovatta o feltro, in modo che quest'ultima non cada nello spazio tra il termometro e la parte riscaldata del motore.

Quando si misura la temperatura del fluido frigorigeno, il termometro deve essere posto in una tazza metallica chiusa riempita d'olio e che protegga il termometro dal calore radiante emesso dalle fonti di calore circostanti e dalla macchina stessa e da accidentali correnti d'aria.

Quando si misura la temperatura del mezzo di raffreddamento esterno, diversi termometri si trovano in punti diversi attorno alla macchina esaminata ad un'altezza pari alla metà dell'altezza della macchina e ad una distanza di 1 - 2 m da essa. Il valore aritmetico medio delle letture di questi termometri è preso come temperatura del mezzo di raffreddamento.

Il metodo della termocoppia, ampiamente utilizzato per la misurazione della temperatura, viene utilizzato principalmente nelle macchine CA. Le termocoppie sono posizionate negli spazi tra gli strati delle bobine e nella parte inferiore dello slot, nonché in altri punti difficili da raggiungere.

Per misurare le temperature nelle macchine elettriche si utilizzano solitamente termocoppie rame-costantana costituite da fili di rame e costantana con un diametro di circa 0,5 mm. In una coppia, le estremità della termocoppia sono saldate insieme. I punti di giunzione sono solitamente posizionati nel punto in cui è necessario misurare la temperatura ("giunto caldo"), e la seconda coppia di estremità è collegata direttamente ai terminali del millivoltmetro sensibile ad alta resistenza interna… Nel punto in cui l'estremità non riscaldata del filo di costantana si collega al filo di rame (al terminale del dispositivo di misura o al terminale di transizione), si forma la cosiddetta "giunzione fredda" della termocoppia.

Sulla superficie di contatto di due metalli (costantana e rame) si forma un campo elettromagnetico, proporzionale alla temperatura nel punto di contatto, e si forma un meno sulla costantana e un più sul rame. L'EMF si verifica in entrambe le giunzioni "calde" e "fredde" della termocoppia.Tuttavia, poiché le temperature delle giunzioni sono diverse, i valori EMF sono diversi e poiché nel circuito formato dalla termocoppia e dal dispositivo di misurazione, questi EMF sono diretti l'uno verso l'altro, il millivoltmetro misura sempre la differenza di EMF delle giunzioni «calda» e «fredda» corrispondenti alla differenza di temperatura.

È stato riscontrato sperimentalmente che l'EMF di una termocoppia rame-costantana è di 0,0416 mV per 1 ° C della differenza di temperatura tra le giunzioni «calda» e «fredda». Di conseguenza, la scala del millivoltmetro può essere calibrata in gradi Celsius. Poiché la termocoppia registra solo la differenza di temperatura, per determinare la temperatura di giunzione "calda" assoluta, aggiungere alla lettura della termocoppia la temperatura di giunzione "fredda" misurata con il termometro.

Metodo di resistenza: la determinazione della temperatura degli avvolgimenti dalla loro resistenza CC viene spesso utilizzata per misurare la temperatura degli avvolgimenti. Il metodo si basa sulla ben nota proprietà dei metalli di modificare la loro resistenza in funzione della temperatura.

Per determinare l'aumento di temperatura, la resistenza della bobina viene misurata allo stato freddo e riscaldato e vengono eseguiti i calcoli.

Va tenuto presente che dal momento in cui il motore viene spento fino all'inizio delle misurazioni, passa del tempo durante il quale la bobina ha il tempo di raffreddarsi. Pertanto, per determinare correttamente la temperatura degli avvolgimenti al momento dello spegnimento, ovvero nello stato di funzionamento del motore, dopo lo spegnimento della macchina, se possibile, ad intervalli regolari (secondo il cronometro), vengono effettuate diverse misurazioni .Questi intervalli non devono superare il tempo dal momento dello spegnimento alla prima misurazione. Le misurazioni vengono quindi estrapolate tracciando R = f (t).

La resistenza dell'avvolgimento viene misurata con il metodo amperometro-voltmetro. La prima misurazione viene effettuata entro e non oltre 1 minuto dallo spegnimento del motore per macchine con potenza fino a 10 kW, dopo 1,5 minuti — per macchine con potenza 10-100 kW e dopo 2 minuti — per macchine con una potenza superiore a 100 kW.

Se la prima misurazione della resistenza viene effettuata a non più di 15-20 dal momento della disconnessione, la più grande delle prime tre misurazioni viene considerata come resistenza. Se la prima misurazione viene eseguita più di 20 s dopo lo spegnimento della macchina, viene impostata una correzione del raffreddamento. Per fare ciò, effettuare 6-8 misurazioni della resistenza e creare un grafico della variazione della resistenza durante il raffreddamento. Sull'asse delle ordinate sono riportate le corrispondenti resistenze misurate, e in ascissa il tempo (esattamente in scala) trascorso dal momento in cui viene spento il motore elettrico fino alla prima misura, gli intervalli tra le misure e la curva rappresentata nel grafico come una linea continua. Questa curva continua poi a sinistra, mantenendo la natura del suo cambiamento, fino a quando non interseca l'asse y (mostrato da una linea tratteggiata). Il segmento lungo l'asse delle ordinate dall'inizio del punto di intersezione con la linea tratteggiata determina con sufficiente precisione la resistenza desiderata dell'avvolgimento del motore a caldo.

La nomenclatura principale dei motori installati nelle imprese industriali comprende materiali isolanti delle classi A e B.Ad esempio, se si utilizza materiale a base di mica di classe B per isolare la scanalatura e per avvolgere il filo PBB con un isolamento in cotone di classe A, il motore appartiene alla classe di resistenza al calore. alla classe A. Se la temperatura del mezzo di raffreddamento è inferiore a 40 ° C (gli standard per i quali sono riportati nella tabella), quindi per tutte le classi di isolamento gli aumenti di temperatura consentiti possono essere aumentati di tanti gradi quanto la temperatura del il mezzo di raffreddamento è inferiore a 40 ° C, ma non superiore a 10 ° C. Se la temperatura del mezzo di raffreddamento è 40 - 45 ° C, gli aumenti di temperatura massimi consentiti indicati nella tabella sono ridotti per tutte le classi di materiali isolanti di 5 ° C, e a temperature del mezzo di raffreddamento 45-50 ° C — a 10 ° C. La temperatura del mezzo di raffreddamento viene generalmente considerata come la temperatura dell'aria circostante.

Per macchine chiuse con una tensione non superiore a 1500 V, l'aumento di temperatura massimo consentito degli avvolgimenti dello statore di motori elettrici con una potenza inferiore a 5000 kW o con una lunghezza del nucleo inferiore a 1 m, nonché degli avvolgimenti da i rotori dell'asta alla misurazione delle temperature con il metodo della resistenza possono essere aumentati di 5 ° C. Quando si misura la temperatura degli avvolgimenti con il metodo di misurazione della loro resistenza, viene determinata la temperatura media degli avvolgimenti. In realtà, quando il motore è in moto, le singole zone di avvolgimento tendono ad avere temperature diverse. Pertanto la temperatura massima degli avvolgimenti, che determina la durabilità dell'isolamento, è sempre leggermente superiore al valore medio.