ИЭРЭТУ_1
.pdfИСПЫТАНИЯ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Литература
Основная:
1.Справочник по наладке электроустановок и автоматики /
Забокрицкий Д.И., Холодовский Б.А., Митченко А.И. – К.
Наукова Думка, 1985. – 704 с.
2.Коварский Е.М. Ремонт электрических машин. – М. – Л.: ГЭИ, 1958. – 256 с.
Дополнительная:
3.Антонов М.В., Акимова Н.А., Котеленец Н.Ф. / Эксплуатация и ремонт электрических машин: Учебное пособие для спец. «Электромеханика» вузов. – М.: Высшая школа, 1989. – 192 с.
4.Котеленец Н.Ф., Кузнецов Н.Л. Испытания и надежность электрических машин: Учебное пособие для вузов по спец. «Электромеханика». – М.: Высшая школа, 1988. – 232 с.
5.Методичні вказівки з вивчення дисципліни «Випробування.
Експлуатація і ремонт електротехнічний пристроїв», ЗНТУ, 2001. – 12 с.
ВВЕДЕНИЕ
Задачи повышения конкурентоспособности продукции электротехнической промышленности Украины связаны с повышением качества. Качество производимой продукции проверяется во время ее испытаний на соответствие современным стандартам и нормам по широкому кругу показателей, включая основные характеристики, энергетические показатели, уровень шума и вибраций, а также показатели надежности.
Качественный ремонт и применение современных методов эксплуатации, основанных на диагностике технического состояния электрических машин и трансформаторов, позволяют обеспечить бесперебойную работу производственных механизмов во всех отраслях народного хозяйства, уменьшить расходы на их эксплуатацию и продлить срок службы.
За последнее время произошли существенные изменения в приборном оснащении испытаний и контроля за режимами работы оборудования благодаря широкому применению цифровых устройств. На ремонтных предприятиях внедрены новые технологии ремонта обмоток с термореактивной изоляцией.
ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И
ТРАНСФОРМАТОРОВ
1 ОБЩИЕПОЛОЖЕНИЯ
Испытания являются заключительной частью производства электрических машин, проводимой с целью проверить пригодность их к работе.
Для проведения испытаний необходимо, чтобы испытуемая электрическая машина (объект испытаний) была известной
(известен тип испытуемой машины или трансформатора и их паспортные данные), аппаратура и оборудование, с помощью которых проводятся испытания, удовлетворяли требуемой точности и пределам измерений, была разработана программа и определена цель испытаний.
В процессе производства отдельных деталей и узлов электрической машины возникают отклонения от расчетных значений (допуски) и режимов, что не позволяет однозначно гарантировать выходные параметры и характеристики электрических машин, а обусловливает лишь некоторую область существования этих параметров и характеристик. При неизменной конструкции электрической машины, характеристике применяемых материалов и технологического процесса ее изготовления эта область может быть достаточно узкой.
Таким образом, промышленные испытания проводятся в целях подтверждения установленных стандартами, нормами и
техническими условиями характеристик электрических машин,
косвенного контроля за правильным ведением технологического процесса изготовления электрической машины и экспериментального определения количественных показателей надежности электрических машин.
Кроме испытаний готовых электрических машин и трансформаторов осуществляются также операционный контроль в целях проверки качества изготовления отдельных узлов машины в процессе ее производства и профилактические испытания в условиях эксплуатации с целью как можно раньше обнаружить ухудшение качества машины и предотвратить возможный ее выход из строя
(отказ).
В процессе проектирования, разработки и изготовления новых электрических машин, а также при усовершенствовании суще-
ствующих решают следующие задачи:
уяснение и уточнение физических процессов
(электромагнитных, тепловых, механических и др.), происходящих в электрической машине;
составление на базе этих представлений исходных математической и физической моделей процессов — создание расчетной методики;
разработка конструкции, технологического процесса изготовления и производство машины.
Отметим, что при решении этих задач принимаются определенные упрощения, которые вносят некоторые количественные ошибки в «идеальную» модель. Это объясняется
тем, что наши представления о происходящих в электрической машине процессах являются приближенными, а расчетные методики создаются с рядом упрощений, так как полные математические модели, как правило, весьма громоздки и трудно поддаются формализации. Так, уравнения электромагнитного поля в наиболее общей форме были сформулированы Максвеллом еще в
1871 г., однако их решение математическими методами даже в настоящее время можно осуществить лишь приближенно.
Решения указанных задач получают в процессе
исследовательских испытаний, цели которых можно сформулировать следующим образом:
уточнение представлений о физических процессах,
происходящих в электрических машинах, и корректирование расчетных методик;
проверка правильности математических и физических моделей и областей их применения;
создание на базе математических моделей автоматизированных систем управления производством электрических машин.
1.1. Виды и краткая характеристика испытаний
Виды и объем промышленных испытаний электрических машин общепромышленного применения определены ГОСТ 183 — 74 «Машины вращающиеся электрические. Общие технические тре-
бования», а машин малой мощности — ГОСТ 16264.0—85 «Машины
электрические малой мощности. Двигатели. Общие технические условия». Методы испытаний машин общепромышленного применения изложены в ГОСТ 11828 — 86 «Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний», ГОСТ 11929 — 87 «Машины электрические вращающиеся. Методы определения уровня шума», ГОСТ 12379 — 75 «Машины электрические вращающиеся. Методы оценки вибрации», ГОСТ 25000 — 81 «Машины электрические. Методы испытаний на нагревание», ГОСТ
25941 — 83 «Машины электрические вращающиеся. Методы определения потерь и коэффициента полезного действия», ГОСТ
7217—87* «Электродвигатели трехфазные асинхронные. Методы испытаний», ГОСТ 10159 — 79 «Машины электрические постоянного тока. Методы испытаний», ГОСТ 10169—77 «Машины электрические синхронные трехфазные. Методы испытаний».
Виды и объем промышленных испытаний силовых трансформаторов изложены в ГОСТ 11677 — 85 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия», методы испытаний — в
ГОСТ 3484 — 88 «Трансформаторы силовые. Методы испытаний»,
испытания изоляции трансформаторов проводятся в соответствии с ГОСТ 1516.2 — 97 «Электрическое оборудование и электрические установки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции».
В соответствии с ГОСТ 183 — 74 и ГОСТ 11677 — 85
электрические машины должны подвергаться приемочным,
приемосдаточным, периодическим и типовым испытаниям, а
трансформаторы — приемосдаточным, типовым и периодическим.
Электродвигатели малой мощности подвергаются приемосдаточным, квалификационным, периодическим и типовым испытаниям.
Приемочные испытания должны проводиться на опытном образце электрической машины, поэтому объем этих испытаний достаточно велик. Так, для машин постоянного тока программа приемочных испытаний содержит 17 пунктов, для синхронных машин — 22 пункта, для асинхронных двигателей — 16 пунктов.
В программу испытаний входят: испытания на нагревание,
измерение шумов и вибраций, проверка качества изоляции,
определение перегрузочной способности, определение отдельных характеристик и параметров машин (приложение 1).
Для трансформаторов аналогом приемочных испытаний являются типовые испытания, которым подвергаются головные партии трансформаторов до начала их серийного производства. Для электродвигателей малой мощности — квалификационные испытания
(по программе приемосдаточных и периодических испытаний),
которые проводятся после изготовления установочной серии двигателей. Соответствующие программы испытаний трансформаторов и электродвигателей малой мощности приведены в приложении 1.
Приемосдаточным испытаниям подвергается каждая электричес-
кая машина и трансформатор, поэтому объем этих испытаний дол-
жен быть ограничен, но в то же время должен давать определенные гарантии соответствия электрической машины ее паспортным данным.
Программа приемосдаточных испытаний асинхронных двигателей общего применения содержит 7 пунктов, синхронных машин — 9 пунктов и машин постоянного тока — 7 пунктов
(приложение 1).
Как показывает анализ программы испытаний асинхронных двигателей, при достаточно малом времени испытаний их результаты позволяют дать определенные гарантии соответствия рабочих свойств машины требуемым. Так, потери, известные из опытов при холостом ходе и коротком замыкании (КЗ), позволяют сделать заключение о величине КПД двигателя, по току холостого хода и рассчитанным параметрам схемы замещения можно судить о величине коэффициента мощности. Удовлетворение требуемым значениям сопротивления изоляции и ее электрической прочности обеспечивают ее надежную работу при соблюдении условий эксплуатации. А ведь около 90% отказов в работе двигателей связано именно с повреждением изоляции.
Периодические испытания проводятся в целях проверки того,
насколько качество выпускаемых машин и трансформаторов в процессе производства соответствует качеству при приемочных испытаниях.
Типовые испытания проводятся при изменении конструкции,
материалов или технологии изготовления, если эти изменения могут оказать влияние на характеристики машины и трансформатора, и, как правило, включают в себя проверку соответствующих параметров по программе приемочных испытаний. Эти испытания имеют целью установить, соответствуют
ли фактические данные, характеризующие конструкцию машины,
тем данным, которые заложены при проектировании или получены в результате опытно-конструкторских исследований. Типовые испытания (совместно с приемочными) дают возможность оценить машину с точки зрения правильности выбора материалов и позволяют получить детальную информацию о работе машины.
Испытания на надежность предполагают получение количественных показателей надежности электрических машин — вероятность безотказной работы, наработка на отказ, законов распределения отказов и др. Как правило, это весьма длительные испытания, которые проводятся до отказа большинства испытуемых машин. Поэтому испытания на надежность являются дорогостоящими и им подвергается лишь малая часть выпускаемых машин.
Кроме указанных промышленных испытаний могут проводиться исследовательские испытания в целях получения необходимых экс-
периментальных данных для разработки новых или усовершенствования существующих машин. Как известно, в
процессе проектирования подобные испытания играют важную роль, а программа их проведения может быть весьма разнообразной.
Отметим лишь, что в последние годы широко развиваются испытания на математических моделях с применением ЭВМ, т.е. без изготовления самой электрической машины.
В процессе производства электрической машины предусмотрены испытания ее отдельных ответственных узлов: проверка электри-
ческой прочности и сопротивления изоляции обмоток, формы и качества поверхности коллектора, проверка отсутствия межламель-
ных замыканий, чистоты охлаждающих каналов при непосред-
ственном охлаждении обмотки, а также проверка правильности схемы охлаждения, испытание отдельных механических частей машины на прочность (в частности, испытание механической прочности роторов турбогенераторов и бандажей).
1.2. Метрологическое обеспечение испытаний
Исследование новых типов электрических машин и трансформаторов, поиск новых более совершенных и экономичных путей их создания, изучение свойств веществ и материалов,
применяемых в электромашиностроении, оценка качества выпускаемых изделий невозможны без оценки количественных соотношений изучаемых явлений. В настоящее время применяются различные приборы и методы измерения физических величин. При этом должно обеспечиваться единство измерений, т.е.
достоверность и сопоставимость результатов измерений одной и той же физической величины с заданной точностью независимо от того, когда, каким методом и какими средствами проводятся измерения. Это положение позволяет организовать производство сложных изделий из деталей, изготовленных на десятках различных предприятий, сопоставлять и объективно оценивать результаты научных исследований, выполненных различными институтами и заводами.