Cómo determinar la temperatura de los devanados de los motores de CA por su resistencia

Medición de la temperatura del devanado durante las pruebas de calentamiento del motor

La temperatura de los devanados se determina probando el calentamiento del motor. Las pruebas de calentamiento se realizan para determinar la temperatura absoluta o el aumento de temperatura del devanado o partes del motor en relación con la temperatura del medio de enfriamiento a la carga nominal. Los materiales de aislamiento eléctrico utilizados en la construcción de máquinas eléctricas envejecen y pierden gradualmente su resistencia eléctrica y mecánica. La velocidad de este envejecimiento depende principalmente de la temperatura a la que opera el aislamiento.

Numerosos experimentos han establecido que la durabilidad (vida útil) del aislamiento se reduce a la mitad si la temperatura a la que trabaja es de 6 a 8 °C superior al límite para una determinada clase de resistencia al calor.

GOST 8865-93 establece las siguientes clases de resistencia al calor de materiales aislantes eléctricos y sus temperaturas límite características:

Clase de resistencia al calor — Y A E B F H C Temperatura límite, respectivamente — 90, 105, 120, 130, 155, 180, más de 180 gr. S

Las pruebas de calentamiento se pueden realizar bajo carga directa e indirecta (calentamiento por pérdidas en el núcleo). Se realizan a la temperatura establecida con carga prácticamente invariable. Se tiene en cuenta la temperatura de estado estacionario, que dentro de 1 hora cambia en no más de: 1 °C.

Como carga en las pruebas de calentamiento se utilizan diversos dispositivos, siendo los más sencillos varios frenos (zapatas, bandas, etc.), así como cargas proporcionadas por un generador que funciona con un reóstato.

Durante las pruebas de calentamiento, no solo se determina la temperatura absoluta, sino también el aumento de temperatura de los devanados por encima de la temperatura del medio de refrigeración.

Tabla 2 Aumentos de temperatura máximos permisibles de las partes del motor

Piezas para motores eléctricos

Pre-aumento máximo permisible de temperatura, ° C, con material de aislamiento clase de resistencia al calor

Método de medición de temperatura

A

mi

V

F

H

Corriente de devanado variable de los motores 5000 kV-A y más o con la longitud de la casa de la hoz 1 m y más

60

70

80

100

125

Resistencia o temperatura en los detectores dispuestos por las ranuras

Igual pero menos de 5000 kV A o s longitud del núcleo 1 m y más

50*

65*

70**

85**

105***

Termómetro o coposición

Devanados de varilla de motores de rotor asíncronos

65

80

90

110

135

Termómetro o coposición

Anillos colectores

60

70

80

90

110

Termómetro o temperatura en los parlantes

Núcleos y otras partes de acero, bobinas de contacto

60

75

80

110

125

Termómetro

Lo mismo, sin contacto separándose de los devanados.

El aumento de temperatura de estas partes no debe exceder los valores que crearían un riesgo de daño a los materiales aislantes u otros relacionados.

* Al medir por el método de resistencia, la temperatura admisible se incrementa en 10 °C. ** Lo mismo, a 15 °C. *** Lo mismo, a 20 °C.

Como se puede ver en la tabla, GOST proporciona diferentes métodos de medición de temperatura, según las condiciones específicas y las partes de las máquinas a medir.

El método del termómetro se utiliza para determinar la temperatura de la superficie en el punto de aplicación. (superficie de la carcasa, cojinetes, devanados), temperatura ambiente y aire que entra y sale del motor. Se utilizan termómetros de mercurio y alcohol. Solo se deben usar termómetros de alcohol cerca de campos magnéticos alternos fuertes, ya que contienen mercurio. se inducen corrientes de Foucaultdistorsión de los resultados de la medición. Para una mejor transferencia de calor del nodo al termómetro, el tanque de este último se envuelve en papel de aluminio y luego se presiona contra el nodo calentado. Para el aislamiento térmico del termómetro, se aplica una capa de algodón o fieltro a la lámina, de modo que este último no caiga en el espacio entre el termómetro y la parte calentada del motor.

Al medir la temperatura del medio de enfriamiento, el termómetro debe colocarse en una taza de metal cerrada llena de aceite y que proteja el termómetro del calor radiante emitido por las fuentes de calor circundantes y la máquina misma, y ​​corrientes de aire accidentales.

Al medir la temperatura del medio de enfriamiento externo, se colocan varios termómetros en diferentes puntos alrededor de la máquina examinada a una altura igual a la mitad de la altura de la máquina y a una distancia de 1 a 2 m de ella. El valor aritmético medio de las lecturas de estos termómetros se toma como la temperatura del medio refrigerante.

El método de termopar, ampliamente utilizado para la medición de temperatura, se utiliza principalmente en máquinas de CA. Los termopares se colocan en los espacios entre las capas de las bobinas y en la parte inferior de la ranura, así como en otros lugares de difícil acceso.

Para medir temperaturas en máquinas eléctricas se suelen utilizar termopares de cobre-constantán compuestos por hilos de cobre y constantán con un diámetro aproximado de 0,5 mm. En un par, los extremos del termopar se sueldan entre sí. Los puntos de unión generalmente se colocan en el lugar donde es necesario medir la temperatura ("unión caliente"), y el segundo par de extremos se conecta directamente a las terminales del milivoltímetro sensible. con alta resistencia interna… En el punto donde el extremo no calentado del cable de constantán se conecta al cable de cobre (en el terminal del dispositivo de medición o el terminal de transición), se forma la llamada "unión fría" del termopar.

En la superficie de contacto de dos metales (constantán y cobre) se produce una FEM, proporcional a la temperatura en el punto de contacto, y se forma un menos en el constanten y un más en el cobre. EMF ocurre en las uniones "caliente" y "fría" del termopar.Sin embargo, dado que las temperaturas de las uniones son diferentes, entonces los valores de EMF son diferentes, y dado que en el circuito formado por el termopar y el dispositivo de medición, estos EMF están dirigidos entre sí, el milivoltímetro siempre mide la diferencia en EMF. de las uniones «caliente» y «fría» correspondientes a la diferencia de temperatura.

Se encontró experimentalmente que la FEM de un termopar de cobre-constantán es de 0,0416 mV por 1 °C de diferencia de temperatura entre las uniones «calientes» y «frías». En consecuencia, la escala del milivoltímetro se puede calibrar en grados Celsius. Dado que el termopar solo registra la diferencia de temperatura, para determinar la temperatura absoluta de la unión "caliente", agregue la temperatura de la unión "fría" medida con el termómetro a la lectura del termopar.

Método de resistencia: la determinación de la temperatura de los devanados a partir de su resistencia de CC a menudo se usa para medir la temperatura de los devanados. El método se basa en la bien conocida propiedad de los metales de cambiar su resistencia dependiendo de la temperatura.

Para determinar el aumento de temperatura, se mide la resistencia de la bobina en estado frío y caliente y se realizan los cálculos.

Debe tenerse en cuenta que desde el momento en que se apaga el motor hasta el inicio de las mediciones, pasa un tiempo durante el cual la bobina tiene tiempo para enfriarse. Por lo tanto, para determinar correctamente la temperatura de los devanados en el momento de la parada, es decir, en el estado de funcionamiento del motor, después de apagar la máquina, si es posible, a intervalos regulares (según el cronómetro), se realizan varias mediciones .Estos intervalos no deben exceder el tiempo desde el momento de la parada hasta la primera medición. Luego se extrapolan las medidas trazando R = f (t).

La resistencia del devanado se mide por el método de amperímetro-voltímetro. La primera medición se realiza a más tardar 1 minuto después de apagar el motor para máquinas con una potencia de hasta 10 kW, después de 1,5 minutos — para máquinas con una potencia de 10-100 kW y después de 2 minutos — para máquinas con una potencia superior a 100 kW.

Si la primera medición de resistencia se realiza no más de 15 — 20 desde el momento de la desconexión, entonces la mayor de las tres primeras mediciones se toma como resistencia. Si la primera medición se realiza más de 20 s después de apagar la máquina, se establece una corrección de enfriamiento. Para hacer esto, realice de 6 a 8 mediciones de resistencia y construya un gráfico del cambio de resistencia durante el enfriamiento. En el eje de ordenadas se representan las correspondientes resistencias medidas, y en la abscisa el tiempo (exactamente a escala) transcurrido desde que se apaga el motor eléctrico hasta la primera medición, los intervalos entre las mediciones y la curva que se muestra en el gráfico como una línea sólida. Luego, esta curva continúa hacia la izquierda, manteniendo la naturaleza de su cambio, hasta que se cruza con el eje y (que se muestra con una línea discontinua). El segmento a lo largo del eje de ordenadas desde el comienzo del punto de intersección con la línea discontinua determina con suficiente precisión la resistencia deseada del devanado del motor en estado caliente.

La nomenclatura principal de motores instalados en empresas industriales incluye materiales de aislamiento de las clases A y B.Por ejemplo, si se utiliza material a base de mica de clase B para aislar la ranura y para enrollar el cable PBB con aislamiento de algodón de clase A, entonces el motor pertenece a la clase de resistencia al calor. a la clase A. Si la temperatura del medio de enfriamiento es inferior a 40 ° C (cuyos estándares se dan en la tabla), entonces para todas las clases de aislamiento, los aumentos de temperatura permisibles se pueden aumentar en tantos grados como la temperatura del el medio de enfriamiento está por debajo de 40 ° C, pero no más de 10 ° C. Si la temperatura del medio de enfriamiento es de 40 - 45 ° C, entonces los aumentos de temperatura máximos permitidos indicados en la tabla se reducen para todas las clases de materiales aislantes en 5 ° C, y a temperaturas del medio de enfriamiento 45-50 ° C — a 10 ° C. La temperatura del medio de enfriamiento generalmente se toma como la temperatura del aire circundante.

Para máquinas cerradas con una tensión no superior a 1500 V, el aumento de temperatura máximo admisible de los devanados del estator de los motores eléctricos con una potencia inferior a 5000 kW o con una longitud del núcleo inferior a 1 m, así como de los devanados de Los rotores de varilla a la temperatura de medición por el método de resistencia se pueden aumentar en 5 ° C. Al medir la temperatura de los devanados por el método de medición de su resistencia, se determina la temperatura promedio de los devanados. En realidad, cuando el motor está funcionando, las áreas de bobinado individuales tienden a tener temperaturas diferentes. Por lo tanto, la temperatura máxima de los devanados, que determina la durabilidad del aislamiento, es siempre ligeramente superior al valor medio.