|
Страница 10 из 15
10. ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН НА НАГРЕВАНИЕ
10.1. Испытание электрической машины на нагревание следует проводить по возможности непосредственно в ее номинальном режиме, а при наличии нескольких номинальных режимов — в том из них, при котором превышение температуры частей машины являются заведомо наибольшими; если же такой режим неизвестен, то испытания должны быть проведены во всех номинальных режимах.
При невозможности осуществления номинального режима испытание на нагревание следует проводить в таком режиме или в нескольких режимах, по результатам которых можно с практически достаточной точностью предопределить результаты испытания в номинальном режиме.
10.2. При испытании электрической машины на нагревание надлежит измерять:
все электрические величины, определяющие режим работы машины, — напряжение и ток якоря, их частоту в случае машин переменного тока, подводимую мощность в случае двигателя переменного тока или отдаваемую мощность в случае генератора переменного тока, ток возбуждения в случае машин, возбуждаемых постоянным током, и различные другие электрические величины в зависимости от рода машины;
частоту вращения машин постоянного тока или скольжения асинхронных двигателей;
температуру частей машины по всем применяемым измерителям;
температуру и давление охлаждающих сред, в том числе окружающей среды в случае машин открытого исполнения;
чистоту водорода в случае машин с водородным охлаждением;
расход дистиллята в случае машин с водяным охлаждением;
всякие иные величины, могущие оказывать влияние на нагревание испытуемой машины, или измерение которых предусматривается в стандартах или технических условиях на конкретные виды электрических машин.
10.3. Испытание электрических машин на нагревание следует проводить при температуре охлаждающих сред, реально достижимой на месте испытания, однако, по возможности более близкой к установленной в стандартах или технических условиях на конкретные виды электрических машин. Температура газообразной охлаждающей среды должна быть не ниже 10 °С, а температура жидкой охлаждающей среды, применяемой как для непосредственного, так и для косвенного охлаждения, — не ниже точки росы при данном давлении газообразной охлаждающей среды.
При нескольких видах охлаждающих сред разность их температуры на входе в машину должна быть не более 10 °С.
10.4. Испытание на нагревание электрической машины в продолжительном номинальном режиме S1, а также в любом другом продолжительном режиме работы, в том числе в частичных режимах холостого хода или короткого замыкания, следует проводить при практически неизменных параметрах режима до практически установившейся температуры всех частей машины.
Отклонение параметров номинального режима S1 от установленных значений в течение опыта не должно быть более:
по току, % ............................................................................ ± 3,0
по напряжению, % ............................................................ ±2,0
по току возбуждения, % .................................................. ±1,5
по частоте вращения, % .................................................. ±1,0
по частоте тока, % ............................................................ ±1,0
по температуре охлаждающей жидкости, °С ........... ±1,0
по температуре охлаждающего газа, °С .................... ±1,0
по давлению газа, МПа ................................................. ±0,01
по расходу охлаждающей жидкости, % .................. ±10,0
Допускается для крупных машин при длительности опыта 3 ч и более установленные значения параметров режима с отклонениями не более указанных поддерживать не менее последних 2 ч опыта.
Испытание может быть начато как с практически холодного, так и с нагретого состояния машины. Для сокращения продолжительности испытания машину допускается перегрузить в начале испытания, насколько это допустимо из соображений ее механической и электрической прочности, а в случае коллекторных машин — если степень искрения не выше соответствующей номинальному режиму.
Отсчеты по всем видам измерений рекомендуется производить для нормально охлаждаемых машин через каждые 30 мин, а для полностью закрытых машин с охлаждением только через наружную поверхность и для крупных энергетических машин с косвенным воздушным охлаждением по замкнутому циклу — через 60 мин.
10.5. Испытание на нагревание электрической машины в кратковременном режиме S2 следует проводить с практически холодного состояния машины. Если продолжительность кратковременного режима менее 60 мин, то рекомендуется предварительно установить параметры нагрузки и элементы регулирования режима работы соответственно требуемым данным, после чего охладить машину до практически холодного состояния, с тем, чтобы в начале испытания не имела места потеря времени на установление режима.
Отсчеты по всем видам измерений рекомендуется производить при продолжительности режима 30 мин и менее — в начале и в конце испытания, а при большей продолжительности — в начале, в середине и в конце испытания, если только продолжительность не настолько велика, что в отношении отсчетов его следует приравнять к испытанию в продолжительном режиме.
10.6. Испытание на нагревание электрической машины в повторно-кратковременных или перемежающихся режимах может быть начато как с практически холодного, так и с нагретого состояния машины. Для сокращения продолжительности испытания допускается в начале испытания работа машины в течение некоторого времени без перерыва нагрузки.
Продолжительность одного рабочего цикла в режимах S3 и S6 при отсутствии иных указаний следует принимать равной 10 мин, а в прочих режимах (S4, S5, S7 и S8) — в соответствии с номинальным числом рабочих циклов в час; при этом продолжительность включения (ПВ) или продолжительность нагрузки (ПН), а также коэффициент инерции для режимов S4, S5, S7 и S8 должны соответствовать номинальным значениям. Управление режимом испытания должно быть автоматизировано.
Отсчеты по измерительным приборам рекомендуется производить в конце рабочих периодов; испытание может быть закончено, когда температура всех частей машины, измеряемая в процессе испытания, достигнет практически повторяющихся значений. Окончательное измерение температуры, в том числе выполняемое после отключения питания, следует производить по истечении половины последнего рабочего периода.
Если электрическая машина имеет несколько номинальных повторно-кратковременных или перемежающихся режимов, то и испытание на нагревание следует проводить в каждом из них. Допускается проводить испытание на нагревание в продолжительном режиме S1 при эквивалентном токе нагрузки, равном среднеквадратическому значению тока. Для повторно-кратковременных режимов порядок определения влияния пауз на значение среднеквадратического тока устанавливается по согласованию между изготовителем и потребителем.
В машинах постоянного тока, работающих в повторно-кратковременных режимах, обмотка параллельного (или независимого) возбуждения во время пауз может оставаться включенной, если это предусмотрено в стандартах или технических условиях на конкретные виды машин постоянного тока.
10.7. Испытание электрических машин на нагревание может проводиться следующими методами:
непосредственной нагрузкой в номинальном или ином заданном режиме с применением схем возвратной работы или взаимной нагрузки, а на месте установки — также промышленной нагрузкой;
косвенным методом — путем проведения ряда испытаний на нагревание в режимах холостого хода и короткого замыкания с последующим расчетным предопределением превышений температуры различных частей машины на основании полученных результатов испытаний. Испытание синхронных машин допускается проводить в режиме синхронного компенсатора;
искусственной нагрузки, при которой испытуемая машина нагружается суммой потерь, по возможности соответствующей номинальному режиму, без отдачи энергии вовне.
10.8. Испытание электрических машин на нагревание непосредственной нагрузкой может проводиться для машин любого вида. Предпочтительным является испытание в продолжительном номинальном (или эквивалентном) режиме S1.
Для электрических машин более крупных мощностей (например, более 10000 кВт (кВ·А) рекомендуется по возможности испытание на нагревание в нескольких режимах при напряжении, отличающемся от номинального в пределах не более ±5%, и коэффициенте мощности (для синхронных машин), близком к номинальному, от 0,6 номинальной мощности до максимально возможной по условиям испытания, в том числе и перегрузки сверх номинальной мощности в допустимых для данной машины пределах. По результатам этих испытаний должна быть построена зависимость превышения температуры данной части машины от параметров нагрузки, например, для обмоток — от квадрата тока в данной обмотке или от соответствующих потерь в ней. Превышения температуры, соответствующие номинальной нагрузке, следует определять интерполяцией по полученной кривой, а если нагрузка не могла быть доведена до номинальной, то ее определяют экстраполяцией.
Для удобства экстраполяции рекомендуется выбирать значения нагрузки так, чтобы интервалы между квадратами токов нагрузки были примерно одинаковыми, например, 0,60; 0,75; 0,87 номинального тока.
Испытание на нагревание методом непосредственной нагрузка возможно для электрических машин всех видов. Для машин, возбуждаемых постоянным током, особенно для синхронных машин, испытание может проводиться в режиме как генератора, так и двигателя, независимо от того, для какого именно режима работы предназначается данная машина.
Испытание на нагревание трехфазных асинхронных двигателей допускается проводить при номинальном токе, при этом полезная мощность может отличаться от номинальной мощности не более чем на 5%. Превышение температуры обмоток (DJ) °С при номинальной полезной мощности вычисляют по формуле
 , (10)
где Iн — номинальный ток двигателя, А;
I — ток двигателя, измеренный при номинальной полезной мощности, А;
DJн — превышение температуры обмотки при номинальном токе, °С.
10.9. Испытание электрических машин на нагревание косвенным методом может проводиться только для машин, возбуждаемых постоянным током, — машин постоянного тока и синхронных машин. Испытуемую машину следует вращать с номинальной частотой соответствующим приводным двигателем.
Для определения превышений температуры различных частей испытуемой машины при номинальном режиме следует проводить испытание на нагревание в следующих режимах:
а — короткое замыкание при номинальном токе якоря. Из испытания определяется превышение температуры обмотки якоря, обусловленное основными потерями в обмотке, добавочными потерями при нагрузке, механическими потерями и пониженными потерями на возбуждение;
б — холостой ход при номинальном напряжении. Из испытания определяется превышение температуры обмотки якоря, обусловленное потерями в стали, механическими потерями и пониженными потерями на возбуждение;
в — холостой ход без возбуждения. Из испытания определяется превышение температуры обмотки якоря, обусловленное только механическими потерями;
г — холостой ход при напряжении, повышенном не более чем до 1,25 номинального (для синхронных машин с номинальным напряжением до 6,3 кВ). Из испытания определяется превышение температуры обмотки якоря, обусловленное повышенными потерями в стали, механическими потерями на возбуждение, близкими к соответствующим номинальному режиму.
Примечания: 1. Испытание в режиме в обязательно только для быстроходных машин, в которых механические потери могут обусловить заметное нагревание частей машины.
2. Испытание в режиме г обязательно только для синхронных машин и при номинальном напряжении 3 кВ и выше должно проводиться при разомкнутой нейтрали трехфазной обмотки якоря.
Превышение температуры обмотки якоря при номинальном режиме DJ следует определять по формуле
 , (11)
где DJа, DJб и DJв — соответственно превышения температуры в режимах а, б и в, К.
Превышение температуры стали якоря следует определять по такой же формуле, где DJа, DJб и DJв — превышения температуры стали якоря в соответствующих режимах, К.
Превышение температуры обмотки индуктора следует определять экстраполяцией зависимости превышений температуры этой обмотки во всех четырех режимах от потерь в обмотке.
При непосредственном жидкостном или газовом охлаждении обмотки якоря взамен испытания в режиме г надлежит проводить следующее:
д — короткое замыкание при токе возбуждения, соответствующем его значению при холостом ходе и номинальном напряжении. Из испытания определяется превышение температуры обмотки якоря (или стали якоря), обусловленное пониженными основными потерями в обмотке якоря, пониженными добавочными потерями при нагрузке и пониженными потерями на возбуждение.
Превышения температуры обмотки якоря и стали якоря (кроме торцевых зон последней) определяются по формуле (11), а превышение температуры обмотки индуктора — экстраполяцией зависимости превышений температуры этой обмотки во всех четырех режимах (а, б, в и д) от потерь в обмотке индуктора.
Испытание на нагревание синхронных генераторов и двигателей в режиме синхронного компенсатора может быть осуществлено двумя способами:
при номинальном напряжении и номинальном токе якоря. Если при этом ток возбуждения будет больше допускаемого, то проводят три — четыре опыта при номинальном напряжении и токе якоря меньше номинального, в том числе один опыт при токе якоря, соответствующим номинальному току возбуждения. Превышение температуры обмотки якоря, соответствующее ее номинальному току, следует определить экстраполяцией опытной зависимости;
при пониженном напряжении и номинальных токах якоря и возбуждения. Если потери в стали (по опыту или расчету) равны или меньше суммы основных и добавочных потерь в обмотке якоря, то превышение температуры обмоток якоря и возбуждения определяют непосредственно из опыта без учета уменьшения нагрева вследствии снижения потерь в стали. Если потери в стали больше потерь в обмотках, проводят дополнительно два опыта холостого хода;
при пониженном напряжении, равном напряжению в опыте с номинальными токами якоря и возбуждения;
при номинальном напряжении.
Разность превышений температуры обмотки якоря (статора) в указанных опытах представляет поправку, учитывающую разность потерь в стали при номинальном и пониженном напряжении.
Для определения поправки к превышению температуры обмотки возбуждения строят зависимость превышения ее температуры от потерь в ней. Поправка равна разности ординат точек, одна из которых получена при холостом ходе с номинальным напряжением, а другая соответствует тому же току возбуждения на зависимости, полученной при пониженном напряжении.
Испытание на нагревание асинхронных двигателей косвенным методом настоящим стандартом не предусматривается.
10.10. Испытание электрических машин на нагревание искусственной нагрузкой проводят методами, специфическими для каждого вида машин и рассматриваемыми в стандартах на методы испытаний этих машин. К таким методам относятся испытание синхронных генераторов и двигателей при питании двумя частотами и т. п.
|
