Характеристика испытаний электрических машин и трансформаторов (стр. 6 из 8)

8. Измерение сопротивления изоляции между токоведущими частями и корпусом

Сопротивление изоляции обмоток измеряется относительно корпуса электрической машины и между обмотками. Измерение проводиться мегомметром, который представляет собой маломощный высоковольтный генератор постоянного тока. Выпускаются мегомметры класса напряжения 500, 1000 и 2500 В. Существуют и электронные мегомметры.

В соответствии с требованиями ГОСТ 11828-86 измерение сопротивления изоляции вращающихся электрических машин следует производить мегомметрами класса 500 В, если напряжение обмотки до 500 В включительно, и мегомметрами класса не ниже 1000 В, если номинальное напряжение обмотки выше 500 В. Для измерения сопротивления изоляции обмоток трансформаторов в соответствии с ГОСТ 3484-88 используются мегомметры класса 1000 В для трансформаторов класса до 35 кВ и мощностью менее 16 МВА.

При измерении сопротивления изоляции обмоток крупных вращающихся электрических машин и трансформаторов, которые обладают значительной емкостью (между обмотками и на корпус), следует применять электронные мегомметры поскольку время переходного процесса, определяемое величиной емкости, может достигать нескольких минут. Отсчет сопротивления изоляции следует производить дважды: через 15 и 60 с после появления на обмотках напряжения, при котором производятся измерения. В результате измерений помимо сопротивления изоляции, соответствующему измерению через 60с (R₆₀), определяют коэффициент абсорбции

К_аб=R₆₀/R₁₅.

Сопротивление изоляции относительно корпуса машины следует измерять поочередно для каждой цепи, имеющей отдельные выводы, при электрическом соединении всех прочих цепей с корпусом машины. По окончании измерений сопротивления изоляции каждой цепи ее следует разрядить, соединив с заземленным корпусом машины.

При измерении сопротивления изоляции обмоток электрических машин относительно корпуса нулевой вывод мегаомметра соединяется с заземленным корпусом машины, а высоковольтный вывод – с одним из выводов обмотки. Обмотки фаз, не участвующие в измерении, заземляются. При измерении сопротивления изоляции между обмотками порядок присоединения выводов мегаомметра к выводам обмотки произвольный. Аналогичная схема используется для измерения сопротивления изоляции трансформаторов.

Значение сопротивления изоляции обмоток (в МОм) при рабочей температуре

должна быть не менее значения, вычисленного по формуле

r=U/(1000+0,01P),

где U – номинальное напряжение обмотки, В; Р – номинальная мощность машины, кВА или кВт.

Если полученное по формуле значение сопротивления не превышает 0,5 МОм, то в качестве минимально допустимого принимается r = 0,5 МОм.

9. Проверка электрической прочности изоляции между токоведущими частями и корпусом

Испытание проводят синусоидальным напряжением частотой 50 Гц от испытательного трансформатора мощностью не менее 1 кВА на 1 кВ испытательного напряжения. Регулирование напряжения производиться плавно или ступенями, не превышающими 5% от испытательного значения, путем регулирования напряжения, подводимого к первичной обмотке испытательного трансформатора. Испытания начинаются с напряжения, не превышающего 1/3 от испытательного. Время увеличения напряжения от половинного значения до испытательного – не менее 10 с, испытательное напряжение выдерживается в течение 1 мин. После этого напряжение плавно снижают до 1/3 от испытательного и отключают питание трансформатора.

Принципиальная схема установки для испытания проведена на рис. 6. Основная часть установки – высоковольтный трансформатор 7, питающийся от сети через регулировочный автотрансформатор 6, который позволяет плавно поднимать напряжение от нуля на первичной обмотке трансформатора 7 и тем самым напряжение на испытуемой обмотке. Пробой изоляции сопровождается увеличением тока в обмотках трансформатора 7. Для его ограничения служит защитное сопротивление 8. Изоляция выдержала испытание, если не произошел ее пробой или перекрытие скользящими разрядами. Для обеспечения безопасности установка защищается металлическим заземленным ограждением. Испытательный трансформатор подключается к автотрансформатору через реле максимального тока, предназначенного для отключения высоковольтного трансформатора при пробое изоляции обмотки испытуемой машины.

Рис. 6. Принципиальная схема установки для испытания изоляции электрических машин на электрическую прочность:

1 – рубильник; 2 – концевой выключатель; 3 и 5 – лампы; 4 и 15 – основные и вспомогательные контакты магнитного пускателя; 6 – регулировочный автотрансформатор; 7 – высоковольтный трансформатор; 8 – защитное сопротивление; 9 – вольтметр; 10 – кнопка; 11 – обмотка реле максимального тока; 12 – контакт этого реле; 13 – кнопка “СТОП”; 14 – кнопка “ПУСК”; 16 – магнитный пускатель.

Испытанию изоляции на электрическую прочность относительно корпуса следует подвергать поочередно каждую цепь, имеющую отдельные выводы. При этом один вывод испытательного трансформатора 7 подключают к любому из выводов испытуемой обмотки (на рис. 6 к выводу С₁), а другой – вывод заземляют и подключают к заземленному корпусу машины, с которым при испытании обмотки С₁-С₄ электрически соединяют обмотки С₂ – С₅ и С₃ – С₆.

10. Измерение уровня шума и вибрации при испытании электрических машин

Реальные уровни шума и вибрации, создаваемые электрической машиной, ограничены требованиями норм безопасного ведения работ и фактором производительности труда.

Шумы, возбуждаемые аэродинамическими, магнитными и механическими факторами, а также подшипниками и щетками, образуют общий шум электрической машины. Звуковые частоты охватывают диапазон от 16 до 16 000 Гц. Аэродинамическийшум появляется в результате турбулентного движения газообразной охлаждающей среды при вращении ротора и вентилятора электрической машины. Отражающиеся от вращающейся поверхности завихрения вызывают широкополосный шум, энергия которого спектрально распределена по всему диапазону слышимости.

Шум вентилятора в основном зависит от его окружной скорости. Так, у электрических машин с окружными скоростями свыше 60 м/с общий уровень шума определяется в большинстве случаев только аэродинамическим вихрем вентилятора. К аэродинамическим шумам относятся и сиренные эффекты, возникающие, когда сжатый вентилятором воздух или газ наталкивается на такие препятствия, как ребра корпуса или подшипникового щита, крепящие болты и другие лодобные детали. Эти препятствия становятся сферическими излучателями продольных волн. В случае равномерного шага лопаток вентилятора основная частота (Гц) сиренного звука составляет

F=zn,

где z— число лопаток вентилятора; n— частота вращения, об/с.

Магнитный шум появляется вследствие возникновения вынужденных колебаний статора и ротора электрической машины под действием знакопеременных электромагнитных сил, имеющих периодический характер. Магнитный шум в основном обусловленрадиальными усилиями, пропорциональными квадрату магнитной индукции в воздушном зазоре машины. Из-за сложного характера распределения магнитного поля в воздушном зазоре возникающий магнитный шум является широкополосным.

Шум подшипников обусловливается главным образом небалансом и неточностью изготовления элементов подшипников качения. Интенсивность шума возрастает с увеличением диаметра подшипника, скорости вращения вала, сил одностороннего магнитного тяжения и неуравновешенности ротора. Основная частота шума, обусловленного небалансом подшипников, не превышает частоту вращения ротора, т. е. приходится на нижний диапазон слышимости. Неточность изготовления подшипников приводит к появлению шума с частотой, превышающей частоту вращения ротора и пропорциональной количеству деформированных элементов качения.

Шум щеток возникает при их скольжении по коллектору и зависит от качества поверхности коллектора, состояния притирки щеток, степени их давления на коллектор. В составляющих шума щеток наиболее выраженные звуки обусловлены периодическим прохождением коллекторных пластин под щетками (так называемый шум удара). Частота этих звуков пропорциональна частоте вращения и количеству коллекторных пластин, поэтому шум щеток является высокочастотным.

Шум, возбуждаемыймеханическимифакторами, возникает вследствие распространения вибраций подшипников или внутренних частей машины на большие площади фундаментов или кожухов. Этот структурный шум преобразуется в аэродинамический и излучается в окружающую среду. Если причиной вибрации является плохая балансировка ротора, то шумы вбольшинстве случаев являются низкочастотными, так как нижняя граница диапазона слышимости 16 Гц соответствует частоте вращения 960 об/мин.

камер является сложной технической задачей, в настоящее время уровень внешних шумов в этих камерах доведен до 18—20 дБ.

Методы измерения уровня шума и вибрации при промышленных испытаниях изложены в ГОСТ 11929—87 и 12379—75. Отметим, что эти стандарты не устанавливают методы определения шума и вибраций в нестационарных процессах — пуски, реверсы, торможения и др.

По уровню шума электрические машины разделены на четыре класса. К классу 1 относят машины, к которым не предъявляют требования по ограничению уровня шума, а также машины, разработанные до 1985 г. и доработка которых до класса 2 нецелесообразна; к классу 2 — машины экспортного исполнения и вновь разрабатываемые машины, к классу 3 — малошумные машины с малошумными подшипниками качения и глушителями вентиляционного шума, к классу 4 —особо малошумные машины, в которых дополнительно предусмотрено пониженное использование активных материалов и установка звукоизолирующего кожуха. Предельные значения уровней шума машин классов 2, 3, 4 должны быть ниже уровней шума машин класса 1 на 5, 10 и 15 дБ соответственно.