Инструкционные карты лабораторных и практических работ (стр. 16 )

Метод сопротивления – определение температуры обмоток по их сопротивлению постоянному току часто используется для измерения температуры обмоток. Метод основан на известном свойстве металлов изменять свое сопротивление в зависимости от температуры.
  Для определения превышения температуры, °С, производят измерение сопротивления обмотки практически в холодном и нагретом состояниях и производят вычисления по формулам:

для меди ;

для алюминия.

где – превышение температуры обмотки, °С; – сопротивление в практически холодном состоянии, Ом; – сопротивление в нагретом состоянии, Ом; – температура обмотки в холодном состоянии, °С; – температура охлаждающей среды, °С.

Следует учитывать, что от момента отключения до начала замеров проходит некоторое время, в течении которого обмотка успевает остыть. Поэтому для правильного определения температуры обмоток в момент отключения, т. е. в рабочем состоянии двигателя, поступают следующим образом: после отключения машины по возможности через равные промежутки времени (по секундомеру) производит несколько измерений. Этот промежуток не должен превышать времени от момента выключения до первого замера. Затем производят экстраполяцию измерений, строя график .
  Методом амперметра–вольтметра измеряют сопротивление. Первое измерение сопротивления обмотки производят не позднее чем через 1 мин от момента отключения для машин мощностью до 10 кВт, через 1,5 мин – для машин мощностью до 10…100 кВт и через 2 мин – для машин мощностью выше 100 кВт. Если первое измерение сопротивления произведено не более чем через 15…20 с с момента выключения, то за сопротивление принимают наибольшее из первых трех измеренных. Если первое измерение произведено позднее чем через 20 с после отключения машины, то вносят поправку на остывание. Для этого производят 6…8 измерений сопротивления и строят график изменения сопротивления при остывании (рис. 1). По оси ординат откладывают соответствующие измеренные сопротивления, а по оси абсцисс – время (точно в масштабе), прошедшее от момента отключения электродвигателя до первого измерения и промежутки между измерениями (с) и получают кривую, изображенную на графике сплошной линией.

После этого продолжают эту кривую в лево, сохраняя характер ее изменения, до пересечения с осью ординат (изображена Рис. пунктирной линией). Отрезок на оси ординат от начала координат до пересечения с пунктирной линией с достаточной точностью определит искомое сопротивление обмотки двигателя в горячем состоянии.

Рис. 1. График изменения сопротивления обмоток при остывании

Порядок выполнения работы
1. Собрать схему рис. 2, убедившись, что

рукоятка лабораторного автотрансформатора выведена до упора.

Установить перемычки С2—С4 и С3—С5. Включить автомат SF1. при этом загорается сигнальная лампа HL, свидетельствующая о наличии напряжения в схеме. Установить переключатель SA1 в положение I. С помощью рукоятки ЛАТР TV установить на вольтметре PV1 напряжение U1, при котором показания амперметра PA1=I1 не превысят 20 % от номинального тока двигателя. Установить переключатель SA2 в положение I и записать показания PV1=U1х и PA1=I1х. Подсчитать омическое сопротивление (Ом) обмотки электродвигателя в холодном состоянии: . Предположив, что все фазы имеют одинаковое сопротивление, определим со

противление (Ом) одной фазы обмотки исходя из их последовательного соединения: .

Установить переключатели SA1 и SA2 в положение 0. Установить перемычку С1—С6. Включить автомат SF2. Рукояткой нагрузочного устройства нагрузить двигатель до показания амперметра PA2, равного Iном. Прогрев обмотки продолжать 10…15 мин, регулируя постоянство показаний амперметра нагрузочным устройством. Выключить автомат SF2 и дождаться полной остановки двигателя.

Рис. 2. Схема выполнения работы 

Снять перемычку C1—C6. Установить SA1 и SA2 в положение I, снять показания PV1(U1Г) и PA1(I1Г) не позднее чем через 20 с после остановки двигателя. Определить сопротивление (Ом) обмотки в горячем состоянии: . Предполагая, что все обмотки нагреты одинаково, и учитывая их последовательное соединение, определить сопротивление (Ом), одной фазы: . Рассчитать превышение температуры обмоток над температурой охлаждающей среды, приняв температуру обмоток в холодном состоянии равной температуре окружающей среды. Подсчитать абсолютную температуру обмоток и сделать вывод об исправности двигателя: Табс = ΔТ + Т0. Составить отчет по работе.

Контрольные вопросы
1.  Какова цель испытания обмоток электродвигателя на нагревание?

В чем сущность метода термометра? В чем сущность метода термопар? В чем сущность метода сопротивления? Каким образом производиться измерение температуры охлаждающей среды? Что такое нагревостойкость и какие классы изоляции по нагревостойкости наиболее часто применяются для обмоток электродвигателей?

Инструкционная карта лабораторной работы № 4

Измерение сопротивления изоляции обмоток электродвигателей

Цель работы – научиться производить измерение сопротивления изоляции обмоток двигателя методом вольтметра.

Теоретические сведения

Применяемые для изоляции обмоток электрических машин изоляционные материалы не являются идеальными диэлектриками. В зависимости от своих физико-химических свойств они в большей или меньшей степени проводят по своей поверхности или через внутренние слои небольшой электрический ток.

Значение электрического сопротивления изоляции – один из важнейших показателей надежности работы электродвигателей. О сопротивлении изоляции судят по значению проходящего через нее постоянного тока. Использование постоянного напряжения связано с тем, что при приложении переменного напряжения емкость, возникающая между разнородными металлами, из которых сделан электродвигатель и его обмотки, вызывает искажение показаний приборов.

Известно, что сопротивление изоляции измеряется в омах, но так как его значение очень велико, то его принято выражать в мегаомах (миллионы Ом) или килоомах (тысячи Ом).

Если, например, между обмоткой электродвигателя и его корпусом действует электрическое напряжение 1000 В и при этом проходит ток 0,001 А, то сопротивление изоляции

Rиз=1000/0,001=106 Ом = 1 Мом

Нормы значения сопротивления изоляции при приемосдаточных испытаниях регламентированы «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ-85, гл. 1.8).

Для машин постоянного тока сопротивление изоляции должно быть, не ниже:

- между обмотками, а также каждой обмотки относительно корпуса 0,5 МОм при температуре 10…30 °С;

- бандажей якоря (кроме возбудителей) не нормируется;

- бандажей якоря возбудителя 1 МОм.

Для двигателей переменного тока напряжением до 1 кВ сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм при температуре 10…30°С. 

При измерении сопротивления изоляции обмоток электродвигателей с номинальным напряжением до 500 В включительно ГОСТ 11828-75 рекомендуется применять мегаомметр на 500 В, а для электродвигателей напряжением выше 500 В – мегаомметр на 1000 В. Ручку мегаомметра рекомендуется вращать равномерно с частотой около 150 об/мин. Измерение следует проводить при установившемся положении стрелки по истечении 60 сек. После начала вращения ручки мегаомметра.

Для электродвигателей, у которых выведены концы и начала всех фаз, измерение сопротивления изоляции производят между каждой фазой и корпусом. В этом случае допустимое минимальное сопротивление изоляции должно быть повышено в 3 раза.

При измерении сопротивления изоляции обмоток электродвигателей с номинальным напряжением до 500 В включительно ГОСТ 11828-75 рекомендуется применять мегаомметр на 500 В, а для электродвигателей напряжением выше 500 В – мегаомметр на 1000 В. Ручку мегаомметра рекомендуется вращать равномерно с частотой около 150 об/мин. Измерение следует проводить при установившемся положении стрелки по истечении 60 сек. После начала вращения ручки мегаомметра.

Для электродвигателей, у которых выведены концы и начала всех фаз, измерение сопротивления изоляции производят между каждой фазой и корпусом. В этом случае допустимое минимальное сопротивление изоляции должно быть повышено в 3 раза.

При измерении сопротивления изоляции каждой из электрических цепей все другие цепи должны быть соединены с корпусом машины. По окончании измерения сопротивления изоляции каждой независимой электрической цепи следует разрядить ее на заземленный корпус электродвигателя.

Измерение сопротивления изоляции можно производить также сетевым мегаомметром и методом вольтметра. Схемы соединений при измерении изоляции методом вольтметра при питании сетей постоянным и переменным током изображены на рис. 1 и 2.

Общие методические указания

Для получения большей точности измерения вольтметр выбирается с большим собственным сопротивлением (30000-50000 Ом). Измерения производят на одном пределе вольтметра.
При измерении от электросети, один полюс которой может быть заземлен рис. 1., во избежание короткого замыкания следует подключить заземленный корпус электродвигателя таким образом, чтобы он оказался соединенным с заземленным полюсом сети.

При питании измерительной схемы от сети переменного тока рис. 2., если выпрямительный мост включен в сеть не непосредственно, а через трансформатор, отделяющий сеть переменного тока от цепи выпрямленного напряжения, заземленный корпус электродвигателя может быть подключен к любому из зажимов выпрямительного моста.

Метод вольтметра основан на известном в электротехнике положении: напряжение на последовательно соединенных сопротивлениях распределяется пропорционально этим сопротивлениям. Так как для проведения испытания могут использоваться двигатели различных типов и номинальных параметров, для подачи номинальных напряжений можно использовать лабораторный автотрансформатор.

Для проведения испытаний необходимо включить автоматический выключатель SF, при этом загорается сигнальная лампа HL, что свидетельствует о наличие напряжения на схеме. При установке переключателя SA в положение I вольтметром PV измеряется напряжение испытаний U1, В. Таким образом, падение напряжения в изоляции U1-U2, В. Так как в положении II переключателя SA сопротивление вольтметра Rв (указанное на шкале вольтметра или приведенное в его паспорте) и измеряемое сопротивление изоляции Rиз соединены последовательно, то падение напряжения в них распределяется прямо пропорционально значениям их сопротивлений:
Rв/Rиз=U2/(U1-U2), (1)
откуда
Rиз=Rв(U1-U2)/U2=Rв((U1/U2)-1)10-6 МОм. (2)

Порядок выполнения работы

Собрать схему по рис. 2, предварительно убедившись, что рукоятка лабораторного автотрансформатора выведена до отказа. Включить автомат SF и убедиться в том, что на схему подано напряжение (загорание лампы HL). Установить переключатель SA в положение I. Поворотом рукоятки «ЛАТР» по часовой стрелке установить нужное напряжение (обычно номинальное напряжение двигателя) U1 на вольтметре PV и записать значение U1, В. Установить переключатель SA в положение II. Записать установившееся значение напряжение U2, В. на вольтметре. Подсчитать сопротивление изоляции Rиз по формуле 2. Сделать вывод о пригодности изоляции. Составить отчет о работе.

Контрольные вопросы

Какие материалы используются для изоляции обмоток электродвигателей? Какие классы изоляции применяют в основном для обмотки электродвигателей и какова их предельно-допустимая температура. Каково минимально допустимое значение сопротивления изоляции для двигателей переменного тока напряжением до 1 кВ? Привести расчетную формулу определения сопротивления изоляции методом вольтметра.

Рекомендуемая литература

Основные источники                                                

1. , Котеленц , техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования - М.: Академия, 2008. - 304 с.

2. , «Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок – М.:Высшая школа, 2008. - 462 с.

3. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей - М.: ЗАО "Энергосервис", 2006. - 392 с.        

4. Правила устройства электроустановок - М.: ЗАО "Энергосервис", 2006. - 608 с.                        

Дополнительные источники                                                

5. , Сибикин электромонтажных работ: Учебное пособие - М.: Высшая школа, 2007. - 350 с.

6. Справочная книга по светотехнике/Под ред. . — М.: Энергоатомиздат, 2006. – 972 с.

7. , Скобелев света и пускорегулирующая аппаратура. — М.: Энергоатомиздат, 1986.

Интернет-ресурсы                                                

8. Расчеты и проектирование открытого устройства и электроустановок  промышленных механизмов. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: htpp://www. toroid. ru/shehovcovVP. html, свободный.  – Загл. с экрана.

9. Справочные материалы по охране труда.  [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://books. tr200.ru/v. php? id=330545, с регистрацией.