5.3.6. Испытания при повышенной частоте вращения
Испытания при повышенной частоте вращения проводятся для всех видов машин. Их целью является проверка механической прочности вращающихся частей. Все электрические машины, кроме коллекторных и ряда машин специального исполнения, должны без повреждений и остаточных деформаций выдерживать в течение 2 мин повышение частоты вращения на 20% сверх номинальной, причем двигатели с регулированием частоты — на 20 % сверх наибольшей, двигатели с последовательным возбуждением постоянного и переменного тока — на 20% сверх наибольшей, указанной на паспортной табличке, но не менее чем на 50% сверх номинальной. Те же нормы применимы к двигателям со смешанным возбуждением, если в них предусматривается регулирование частоты вращения в пределах не свыше 35% сверх номинальной.
Машины специальных назначений, в том числе гидрогенераторы, металлургические и крановые, двигатели подвижного состава и др., испытываются на повышенную частоту вращения в соответствии с требованиями стандартов или ТУ.
При проведении испытаний на повышенную частоту вращения для безопасности персонала запрещается использование ручных тахометров. Измерения частоты должны быть дистанционными. Чтобы исключить случайное превышение заданной испытательной частоты вращения, повышение частоты вращения должно быть плавным.
5.3.7. Испытание на нагревание
Стандарты на электрические машины оценивают тепловое состояние машины не
по температуре ее частей, а по превышению их температуры над температурой охлаждающей среды, которая для нормальных условий эксплуатации принята равной 40°С. Исключение составляет оценка нагрева подшипников и подпятников, для нормальной работы которых важна определенная вязкость смазочных материалов, определяемая их температурой, сравнительно мало зависящей от температуры окружающей среды.
Для измерения нагрева частей электрических машин стандартами предусмотрено три метода: метод сопротивлений, метод термометра и метод заложенных термопреобразователей (термоиндикаторов).
Метод сопротивлений основан на изменении сопротивления постоянному току проводников обмотки в зависимости от их температуры. Он применяется для определения температуры изолированных обмоток и позволяет определить среднюю их температуру или среднюю температуру отдельной части обмотки (параллельной ветви, если она имеет отдельные выводы или фазы обмотки). Неравномерность нагрева участков или отдельных точек обмотки этим методом определить нельзя.
Для определения температуры обмотки данным методом измеряется ее сопротивление постоянному току в практически холодном состоянии машины Rx или при известной температуре обмотки 9Х и в нагретом состоянии RT. Температура в нагретом состоянии Эг определяется по известному для материала обмотки температурному коэффициенту сопротивления а, отнесенному к некоторой условной температуре 9, при которой сопротивление обмотки равно R. При испытании электрических машин для обмоточной меди используют значение температурного коэффициента, отнесенное к температуре & = = 15 °С, равное а = 0,004 1/°С. Тогда средняя температура обмотки по данным измерений ее сопротивлений в горячем и холодном состояниях может быть рассчитана по формуле
поверхности магнитопровода статора или лобовых частей обмоток, но не внутри этих частей.
Для проведения измерений этим методом используют как термометры расширения (ртутные или спиртовые, если точки измерения находятся в переменном магнитном поле), так и другие виды измерителей температуры или термопреобразователи, приложенные к доступным точкам поверхности частей машины.
Метод заложенных термопреобразователей предусматривает измерение температуры с помощью термоэлектрических преобразователей, термопары или терморезисторы которых заложены внутри частей машины в точках, где ожидается наибольшее повышение температуры, например на дне пазов под обмотку или в пазах между сторонами катушек и т. п. Их выводные концы выводятся наружу к измерительным схемам.
Показания приборов, включенных в схемы термопреобразователей, испо,льзуются как при тепловых испытаниях машин, так и для контроля теплового состояния машины во время всего периода ее эксплуатации.
При проведении детальных тепловых испытаний электрических машин или при исследовательских испытаниях в машины закладываются дополнительные элементы термопреобразователей, число и место установки которых определяется таким образом, чтобы получить полную картину температурного поля машины.
Для измерения температуры частей машины используются также другие методы. Для измерения температуры в замкнутом объеме, например температуры масла в подшипниках, могут применяться манометрические термометры, показания которых основаны на изменении давления в окружающем пространстве. Для бесконтактного измерения температуры поверхности вращающихся частей машины, например поверхности коллектора, могут быть использованы так называемые «тепловизоры», показания которых меняются в зависимости от интенсивности инфракрасного излучения нагретой поверхности.
Метод термочувствительных красок основан на свойстве некоторых красок менять свой цвет при определенной температуре и сохранять измененный цвет после охлаждения. Это позволяет с помощью набора из нескольких красок, рассчитанных на определенные температуры, сравнительно просто определить пределы нагрева вращающихся деталей, недоступных для наблюдения при работе машины. Однако этот метод дает
а превышение температуры обмотки над температурой охлаждающей среды
Д9Г = Эг - Эо,
где Эо — температура охлаждающей среды. Метод термометра основан на измерении температуры отдельных точек доступных поверхностей частей электрической машины, например температуры точек внешней
низкую точность измерений из-за ограниченного ассортимента термочувствительных красок.
Методы проведения испытаний на нагревание и определения установившейся температуры частей машины при номинальных режимах ее работы определены в ГОСТ 25000-81 (см. табл. 5.1).