Цель занятия (стр. 1 )

УДК 621.311.002.5

Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент ; кандидат технических наук,

доцент (кафедра теоретических основ электротехники)

Диагностика асинхронных двигателей электроэнергетического оборудования: учебное пособие. / . – Ставрополь: Изд-во ПАРАГРАФ, 2014. - 38с.

В учебном пособии изложены основные теоретические и методические рекомендации по изучению методов диагностирования асинхронных двигателей электроэнергетического оборудования. Пособие содержит часть материала дисциплины профессионального цикла «Диагностика электроэнергетического оборудования».

Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника», профиль подготовки «Электроснабжение», квалификация «Бакалавр техники и технологии».

УДК 621.311.002.5

© , 2014

© ПАРАГРАФ, 2014

Цель занятия

1. Изучить объект диагностирования – асинхронные двигатели электроэнергетического оборудования.

2. Знать диагностическую модель и методы диагностики двигателей переменного тока.

3. Получить навыки работы с приборами и устройствами для испытаний и диагностирования асинхронных двигателей.

Общие положения

В процессе монтажа, пусконаладочных работ и эксплуатации двигатели переменного тока, например, асинхронные двигатели электроэнергетического оборудования подвергают испытаниям и диагностированию для определения работоспособности, штатного включения и безаварийной эксплуатации в соответствии требованиями главы 1.8 «Нормы приемо-сдаточных испытаний» и 6 «Нормы испытания электрооборудования» Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Диагностирование электрических машин, находящихся в эксплуатации, производится в соответствии с требованиями Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП) приложение 1 «Нормы испытания электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей» и документацией завода-изготовителя.

В процессе монтажа, пусконаладочных работ и эксплуатации диагностированию подвергают асинхронные двигатели с короткозамкнутым (к. з.) и фазным ротором (рисунок 1 и рисунок 2).

Достоинства асинхронных двигателей с к. з. ротором - простота конструкции и отсутствие прямого контакта между вращающейся и статической частями устройства, что обеспечивает отсутствие механического износа данных узлов (рисунок 1).

Рисунок 1 - Асинхронный двигатель с к. з. ротором в разрезе:

1 – станина; 2 – сердечник статора; 3 – обмотка статора; 4 – сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой; 5 – вал

Основа двигателя – обмотки статора и магнитопровод ротора, остальные детали исполняют конструктивную роль, обеспечивая необходимую прочность, охлаждение, крепление и т. п. Двигатель имеет короткозамкнутую обмотку ротора, состоящую из медных или алюминиевых стержней замкнутых с двух торцов кольцами типа «беличья клетка».

Рассмотрим конструкцию асинхронного двигателя с фазным ротором (рисунок 2).

Рисунок 2 - Асинхронный двигатель с фазным ротором в разрезе:

1 – станина; 2 – обмотка статора; 3 – ротор; 4 – контактные кольца;

5 – щетки.

У асинхронного двигателя с фазным ротором обмотка ротора двигателя выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. При монтаже витки обмотки закладывают в пазы сердечника ротора и выполняют по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяют с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводят во внешнюю цепь. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, которые изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины.

Диагностирование и приемо-сдаточные испытания асинхронного двигателя.

Для начала приемо-сдаточных испытаний проводят диагностирование методом внешнего осмотра двигателя. На объекте диагностики проверяют:

соответствие паспортных данных техническим условиям; комплектность двигателя; наличие и содержание технической документации по монтажу и эксплуатации; заполнение подшипников смазкой до заданного уровня и отсутствие течи масла; целость изоляции и соединений видимых частей обмоток и выводов; состояние контактных колец и щеточного механизма у двигателей с фазным ротором; наличие работоспособных контрольно-измерительных приборов, защитной и сигнальной аппаратуры; надежность и качество заземления корпуса; наличие и состояние средств пожаротушения;

Диагностику двигателей переменного тока начинают методом внешнего осмотра и проверки характеристик изоляции для оценки необходимости сушки изоляции обмоток, а затем проверяют все остальные параметры и проводят испытание изоляции повышенным напряжением переменного тока. Если изоляция объекта диагностики требует сушки, то все проверки и соответствующие испытания выполняются после нее.

Вводимые в эксплуатацию асинхронные двигатели в соответствии с требованиями ПУЭ диагностируют и испытывают по этапам.

Вначале определяют возможность включения двигателей напряжением выше 1000В без сушки. Измеряют сопротивления изоляции. Проводят испытание повышенным напряжением промышленной частоты. Измеряют сопротивления постоянному току обмоток статора и ротора, а также реостатов и пускорегулировочных резисторов. Проводят измерение зазоров между сталью ротора и статора, а также зазоров в подшипниках скольжения. Выполняют измерение вибрации подшипников двигателя, а также разбега ротора в осевом направлении. Выполняют проверку работы объекта диагностики на холостом ходу и с ненагруженным механизмом, а также работу под нагрузкой.

Диагностирование возможности включения объекта без сушки.

Согласно нормативной и заводской документации объекты диагностики условно разделяют на две группы:

I - двигатели мощностью до 5МВт включительно, имеющие частоту вращения не более 1500об/мин;

II - генераторы и синхронные компенсаторы, а также машины переменного тока, не отнесенные к группе I.

Критериями оценки состояния изоляции обмоток объекта диагностики являются: сопротивление изоляции , коэффициент абсорбции , коэффициент нелинейности и характеристики токов утечки                                                (1)

где и - минимальные и максимальные ступени испытательного напряжения; и – соответствующие ступеням испытательного напряжения токи утечки. Допустимые значения величин для двигателей напряжением выше 1000В приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Допустимые значения измеренных величин для двигателей напряжением выше 1000В

Измеряемые величины для контроля увлажненности изоляции обмоток статоров двигателей переменного тока	Допустимые значения величин для двигателей
I группа	II группа
Сопротивление изоляции обмоток К60 (замеренное через 60с после начала измерений), измеренное при температуре не ниже +100С.	Не менее значений приведенных в документации	При отсутствии заводских данныхопределяют минимальное значение сопротивления изоляции R60, МОм, при t=+750С. Если значение R60 менее 0,5МОм, за наименьшее допустимое значение R60 принимается 0,5МОм. Если значение R60 ниже +750С, то параметр умножается на коэффициент пересчета Кt:
Коэффициент абсорбции, равный отношению одноминутного сопротивления изоляции к 15-секундному значению R60/R15 при температуре измерения от 10 до 300С.	Не менее 1,2	Не менее 1,3
Характеристика токов утечки при приложении выпрямленного испытательного напряжения и коэффициента нелинейности.	Снятие характеристики производятся при условии неудовлетворительных значений R60 (Кабс). Величина токов утечки не должна превышать значений, приведенных в таблице 4. Характеристика токов утечки не должна иметь крутых изгибов, а КН должен быть не более 3.	Снятие характеристик токов утечки и определение коэффициента нелинейности обязательно. Токи утечки не должны превышать значений, приведенных в таблице 4. Характеристика токов утечки не должна иметь крутых изгибов, КН, не более 3.

Значение R60 при температуре обмотки ниже +750С, подсчитывается по формуле (2) и умножается на коэффициент пересчета КТ: t0C 10; - 0; 30; 40; 50; 60; 70; 75. КТ R60; - 9,4; 6,7; 4,7; 3,4; 2,4; 1,7; 1,2; 1,0.

При отсутствии данных минимальное значение сопротивления изоляции R60, МОм, при рабочей температуре t=+750С, определяют как

                                                                       (2)

где UНОМ - номинальное напряжение двигателя, В;

РНОМ  - номинальная мощность, кВт.

Абсолютные значения сопротивления изоляции - одной фазы обмоток статоров двигателей I группы, измеренных при температуре не ниже +100С, должны быть не менее, указанных в таблице 2.