Экологичные технологии
Навигация
Библиотека
Скачать Книги
Поиск по сайту

Главная > Справочник по эл.машинам том 2 > 11.2. Методы и средства контроля параметров и характеристик электрических машин малой мощности для систем автоматики. Часть 1

11.2. Методы и средства контроля параметров и характеристик электрических машин малой мощности для систем автоматики. Часть 1

11.2. Методы и средства контроля параметров и характеристик электрических машин малой мощности для систем автоматики

Методы и средства контроля параметров и характеристик ЭМММ при изготовлении, поставке, на входном контроле у потребителя и в условиях эксплуатации регламентируются общими техническими условиями, техническими условиями на конкретные изделия, нормативными документами по их выбору, применению и эксплуатации.

Все проверки и испытания, которые могут производиться у потребителя, можно разделить на две группы: общие для всех

видов ЭМММ и видовые, присущие определенным функциональным группам ЭМММ.

11.2.1. Методы проверки и контроля

параметров, общие для всех электрических

машин малой мощности

Общими для всех ЭМММ являются контроль сопротивления и электрической прочности изоляции токоведущих цепей и обмоток машин, контроль нагрева обмоток или других частей машин, оценка возникающих при работе машин шумов и вибраций, а также радиопомех.

Проверку сопротивления изоляции токоведущих цепей и обмоток машин относительно корпусов и относительно друг друга проводят мегаомметром с напряжением 100 В для машин с напряжением питания не более 60 В и мегаомметром с напряжением 500 В для машин с напряжением питания более 60 В. Проверку электрической прочности изоляции машин проводят на испытательной установке переменного синусоидального тока частотой 50 Гц и мощностью на стороне высокого напряжения не менее 0,5 кВ-А. Испытанию подвергают каждую электрически раздельную цепь. Начальное испытательное напряжение не должно превышать '/з полного его значения.

В зависимости от напряжения питания ЭМММ устанавливаются различные значения испытательного напряжения:

Проверку электрической прочности изоляции проводят в нерабочем состоянии ЭМММ. Испытательное напряжение при проверке электрической прочности изоляции в условиях воздействия повышенной влажности должно быть в 2 раза меньше, чем в нормальных условиях.

Оценку теплового состояния ЭМММ производят, как правило, посредством измерения температуры обмоток машин методом сопротивления или, если это затруднено или невозможно, температуры других частей машин (щеткодержателей, корпуса и т. д.) с

помощью термоэлектрических преобразователей.

Сопротивление обмоток определяют при помощи измерительного моста, омметра или методом амперметра — вольтметра. Сопротивление обмоток в рабочем состоянии ЭМММ измеряют после достижения практически установившейся температуры, при отключенном напряжении питания. Если измерение сопротивления обмоток можно осуществить за время, не превышающее 3 с после отключения напряжения, сопротивление следует определять по результатам одного измерения. Температуру обмотки, °С, вычисляют по формуле

где гх — сопротивление обмотки в практически холодном состоянии при температуре окружающей среды 7^, Ом; гг — сопротивление обмотки постоянному току при практически установившейся температуре ЭМММ, Ом; К — коэффициент, равный 235 для обмоток из медных проводов и 245 из алюминиевых проводов.

Для контроля собственной вибрации и акустического шума ЭМММ нормируют, как правило, среднеквадратичный уровень звука и виброскорости. Для измерения этих параметров используют преобразователи звукового давления и вибрационного ускорения в электрический сигнал — микрофон и пьезо-датчи'ки. Сигнал, пропорциональный вибрационному ускорению, интегрируют для получения напряжения, пропорционального виброскорости, сигнал усиливают, детектируют и подают на измеритель среднеквадратичного значения напряжения. При измерении уровня звука LA показывающий прибор шумомера градуируют в децибелах относительно условного нулевого уровня звукового давления ро = 2-10~5 Па:

LA = 20\g(pA/p0).

Это уравнение принято для оценки уровня звука, как наилучшим образом моделирующее восприятие органом слуха человека звукового давления рА, при этом ро характеризует порог слышимости на частоте 1000 Гц. Измерение уровня звука производят в специальных звукоизоляционных камерах, обеспечивающих уровень фона не более 20 — 30 дБ. Большое значение имеет расположение микрофона относительно контролируемой машины и способ его подвески.

Для двигателей малой мощности изме-

рение LA производят, как правило, в нескольких точках на расстоянии 1 м от контура, установленного на растяжках двигателя. За уровень звука принимают наибольшее из полученных значений.

При измерении виброскорости пьезодат-чики устанавливают на корпусе двигателя в точках, где предположительно вибрационные процессы проявляются в большей степени.

По наибольшему уровню виброскорости двигатель относят к одному из восьми классов вибрации, установленных стандартами ГОСТ 16921-83 и 20832-75, соответствующих значениям виброскорости от 0,28 до 7 мм/с.

Для более детального анализа виброакустической активности двигателя производят измерения октавных и третьеоктавных уровней звука, а иногда и амплитудно-частотного спектра звука или вибрации. Это возможно осуществить при помощи соответствующих фильтров и анализаторов спектра электрического сигнала.

Отечественной промышленностью выпускается ряд приборов, соответствующим набором которых можно создать метрологическое обеспечение для оценки виброакустической активности двигателей и других устройств.

К числу таких приборов относятся:

измерительные микрофоны М-101, М-201 с предусилителями ПМ-1, ПМ-2; пьезоэлектрические преобразователи виброускорения ИС-312, ИС-313А, ДН-3, ДН-4; электрические фильтры ФЭ-1, ФЭ-2, ФЭ-3; измерители шума Ш-63, «Шум-1»; измерители вибрации и шума ИШВ-1, ПИ-1, СИ-1, ВШВ-003; измерители нескольких параметров вибраций СИ-2, У В-15-66, ИВПШ, ВИА-2; анализаторы спектра С4-48, СК4-56; вычислительные многоканальные анализаторы спектра СК4-72, СК4-71.

При работе коллекторных машин постоянного тока в результате коммутации, а также скачкообразного изменения токов в обмотках и подводящих проводах бесконтактных двигателей постоянного тока, шаговых и других машин возникают помехи по цепям питания и электромагнитные помехи в окружающем пространстве, которые мешают нормальной работе радиоприемных устройств.

Ориентировочные уровни радиопомех, возникающих при работе коллекторных и бесконтактных двигателей постоянного тока, представлены в табл. 11.1 и 11.2.

Напряжение радиопомех и напряженность поля радиопомех проверяются по ме-

part1-3.jpg

Таблица 11 1. Уровень радиопомех коллекторных двигателей

Частота, мГц

0,15

0,5

2,5

20

60

150

Уровень помех по цепям питания, мВ

1000

300

60

0,3

0,2

0,01

Уровень помех по полю, мкВ

До 1000

1-2 м

мкВ на расстоянии от двигателя

Таблица 11.2. Уровень радиопомех бесконтактных двигателей постоянного тока

Частота, мГц

0,15

0,5

1,0

3,0

30

100

Уровень помех по цепям питания, мкВ

600

150

100

20

20

10

Уровень помех по полю, мкВ

20

20

10

10

5

5

тодике, соответствующей требованиям ГОСТ 16842-82 и общесоюзных норм допускаемых индустриальных радиопомех (нормы 11 — 76) Государственной комиссии по радиочастотам СССР.

11.2.2. Методы контроля параметров

электродвигателей малой мощности,

электровентиляторов и муфт

Силовые и управляемые электродвигатели плавного вращения (в отличие от шаговых) имеют много общих параметров и характеристик, так как они близки по назначению. Для этих электродвигателей дается общая система основных параметров с указанием специфичных параметров, определяющих функциональное назначение отдельных видов электродвигателей (табл. 11.3).

Для измерения частоты вращения используют в основном два способа: способ непосредственного соединения измерительного устройства частоты вращения (тахометра, тахогенератора, таходатчика) с валом электродвигателя и стробоскопический способ, основанный на использовании стробо-эффекта ламп с пульсирующим световым

потоком. Приборы для измерения частоты вращения на основе стробоскопического эффекта (стробоскопы, строботахометры) обеспечивают точность измерения, определяемую стабильностью частоты генератора световых импульсов.

Для электродвигателей с электронными регуляторами, имеющих высокую стабильность частоты вращения, измерение этого параметра целесообразно проводить с помощью цифровых частотомеров (типа 43-32, 43-29 и др.).

Электромеханическую постоянную времени электродвигателей определяют, как правило, на холостом ходу при номинальном напряжении питания. Существует ряд методов измерения электромеханической постоянной времени, заключающихся в осцилло-графировании изменения ускорения, частоты напряжения или тока различных датчиков, сочлененных с валом электродвигателя.

Наиболее простым и приемлемым по точности является метод, основанный на регистрации напряжения тахогенератора, сочлененного с валом испытуемого электродвигателя. Электромеханическая постоянная в этом случае определяется как 7з времени от момента включения двигателя до достижения им 95 % установившейся частоты вращения. При необходимости полученное значение электромеханической постоянной может быть уточнено посредством учета момента инерции ротора тахогенератора.

Напряжение трогания проверяют на холостом ходу в нескольких различных положениях якоря (ротора) электродвигателя, плавно изменяя напряжение питания от нуля до значения, при котором вал электродвигателя начинает равномерно вращаться. Для исполнительных электродвигателей напряжение трогания определяют, плавно изменяя напряжение на обмотке управления, при но-

В А С

part1-4.jpg

Рис. 11.3. Схема и векторная диаграмма преобразования трехфазной системы напряжений в двухфазную со сдвигом по фазе 90° • ОУ, ОБ — обмотки управления и возбуждения двигателя

Таблица 11.3. Система основных параметров электродвигателей переменного

и постоянного тока

Зид электродвигателя

БДПТ

Параметр

АД

АДУ

сд

кдпт

силовые

управ-

ляемые

Напряжение питания U, В

+

+

+

+

+

+

Напряжение управления Uy, В

+

+

+

Напряжение возбуждения UB, В

+

Частота напряжения /, Гц

+

+

+

Потребляемый ток:

при холостом ходе Iq, A

+

+

+

+

+

+

в номинальном режиме /НОМ' А

+

+

+

+

+

+

Начальный пусковой момент Ми,

+

+

+

+

+

Нм

Начальный пусковой ток /п, А

+

+

+

+

+

Кратность пускового момента км,

+

+

+

+

отн. ед.

Кратность пускового тока к/,

+

+

+

+

отн. ед.

Напряжение трогания [7тр, В или

+

+

+

мВ

Вращающий момент номиналь-

+

+

+

+

+

+

ный М1ЮМ, Н ■ м

Момент входа в синхронизм Л/Вх,

+

Нм

Максимальный синхронизирую-

-

-

+

-

-

-

щий момент Мсшяч, Н • м

Частота вращения:

при холостом ходе щ, об/мин

+

+

+

+

+

в номинальном режиме ином,

+

+

+

+

+

об/мин

синхронная ис, об/мин

-

-

+

-

-

-

Точность стабилизации частоты

+

+

+

вращения 6„, %

Полезная мощность номинальная

+

+

+

+

+

+

/'гном, Вт

Потребляемая мощность в номи-

+

+

+

+

+

+

нальном режиме Pihom, Вт

Коэффициент полезного действия

+

+

+

+

+

+

л. %

Коэффициент мощности cos(p

+

+

+

Электромеханическая постоянная

+

+

+

+

+

+

времени тм, с

Время разгона tp, с

+

+

+

+

+

Время вхождения в синхронизм

+

?с, С

Примечания: 1 Знаком «+» отмечены параметры, характеризующие данный вид изделий.

2. В таблице приняты обозначения: АД — асинхронный электродвигатель; АДУ — асинхронный управляемый электродвигатель, СД — синхронный электродвигатель; КДПТ — коллекторный электродвигатель постоянного тока; БДПТ — бесконтактный электродвигатель постоянного тока.

минальном напряжении на обмотке возбуждения. За напряжение трогания принимают максимальное значение измеряемой величины.

При испытании некоторых типов управляемых асинхронных двигателей требуется наличие системы двух напряжений, сдвинутых по фазе на 90°. Для этого применяется схема, построенная на трансформаторах 77 и Т2 (рис. 11.3). Схема преобразует трехфазное напряжение сети в двухфазное со сдвигом по фазе 90°, при этом

uy = kTluAC; uB = kl2uCB,

где fcTi и /сТ2 — коэффициенты трансформации; Uу и UB — напряжения управления и возбуждения.

Пусковой момент электродвигателей измеряют, как правило, при минимально допустимом напряжении питания в ненагретом состоянии машины. Все способы измерения пусковых моментов основаны на сравнении электромеханических моментов электродвигателей малой мощности, которые могут быть получены при частоте вращения, равной нулю, с механическими моментами, создаваемыми нагрузочными устройствами. В качестве последних могут использоваться шкивы, коромысла и рычаги вместе с пружинными динамометрами и весами или определенными значениями грузов. Во избежание перегрева обмоток время нахождения электродвигателя под током при измерении пускового момента должно быть не более 1 — 3 с.

Крутизну механической характеристики Км проверяют измерением частоты вращения при холостом ходе и нагрузочном моменте, равном номинальному вращающему моменту. Значение Км рассчитывают по формуле

Кы = ("о ~ "ном)/-МНОм>

где по — частота вращения при холостом ходе, об/мин; лном — частота вращения, об/мин, при нагрузочном моменте, равном номинальному вращающему моменту Мном. Асимметрию частоты вращения двигателей определяют измерением частоты вращения при правом и левом направлениях вращения при номинальных напряжениях питания и номинальном моменте нагрузки. Значение асимметрии частоты вращения, %, находят по формуле

где ипр, «лев — частота вращения соответственно при правом и левом направлениях вращения, об/мин.

Нелинейность регулировочной характеристики JV управляемых электродвигателей проверяют в определенном диапазоне напряжений управления при номинальном нагрузочном моменте. Значение N, %, рассчитывают по формуле

гДе "изм ~~ "р ~ наибольшая разность между фактической частотой вращения, измеренной при некотором значении напряжения управления, и частотой вращения для этого напряжения, рассчитанной по уравнению прямой линии, проходящей через точки регулировочной характеристики, соответствующие граничным значениям диапазона напряжений управления.

Потребляемый ток, потребляемую мощность и максимальный статический синхронизирующий момент шаговых двигателей (ШД) проверяют в режиме фиксированной стоянки под током. При этом ток и мощность проверяются при максимальном напряжении питания не позднее чем через 3 с после включения напряжения, статический момент Мст — в установившемся тепловом режиме при номинальном напряжении. На роторе ШД создают с помощью шкива и груза момент, равный Мот, при этом ротор не должен проворачиваться.

При проверке шага а и статической погрешности отработки шагов 5а одно из устойчивых положений ротора принимают за начало отсчета, относительно которого определяют разность между измеренным и расчетным углами поворота ротора. Измерения проводят при всех устойчивых положениях ротора в пределах оборота при холостом ходе.

Статическую погрешность 6Я, %, определяют по формуле

где + 5, — наибольшая положительная разность между измеренным и расчетным углами поворота ротора; — 8, — наибольшая отрицательная разность между измеренным и расчетным углами поворота ротора.

Номинальную приемистость ШД /Пр7„ом при пуске из состояния фиксированной стоянки под током проверяют при включении двигателя по схеме рис. 11.4. При отсутствии пропуска шагов и выбега ротор ШД должен последовательно занимать все фиксированные положения, отличающиеся друг от друга на один шаг. Контроль правильности работы ШД осуществляют путем

part1-5.jpgpart1-6.jpgpart1-7.jpgpart1-8.jpg

Нелинейность механической характеристики вычисляют но формуле

Рис. 11.4. Схема включения ШД для проверки приемистости:

НУ — нагрузочное устройство, БУ — блок управления, ЗИ — задатчик импульсов, ЗГ — задающий генератор

сравнения числа управляющих импульсов и числа отработанных шагов. Проверку максимальной приемистости ШД проводят аналогично, но без создания момента нагрузки тормозом. Статический фиксирующий момент проверяют в обесточенном состоянии с помощью моментомера или груза, подвешенного на шкив определенного диаметра.

Полная проверка аэродинамических параметров электровентиляторов (ЭВ) требует наличия сложного специального оборудования. Методы заводских аэродинамических испытаний ЭВ и методика расчета аэродинамических характеристик изложены в ГОСТ 10921-74. У потребителя целесообразно контролировать частоту вращения и потребляемый ток ЭВ обычными методами, применяемыми для контроля частоты вращения и тока электродвигателя.

Проверку максимального передаваемого момента приводных муфт проводят при заторможенном ведущем и свободном ведомом валах при помощи шкива с нитью и грузом на ведомом валу муфты. Проверку крутизны, гистерезиса и нелинейности статической характеристики проводят при максимальной частоте вращения ведущего вала и частоте вращения ведомого вала, равной нулю. Ток в обмотке управления изменяют равными ступенями от нуля до значения, равного току приЛ максимальном напряжении управления. При каждом значении тока фиксируют значения моментов. По полученным данным строят статические характеристики М„=/(/у).

Проверку нелинейности механической характеристики индукционных муфт выполняют при максимальной частоте вращения ведущего вала. На обмотку управления подают ток, соответствующий номинальному передаваемому моменту. Ведомый вал муфты нагружают моментами от нуля до значения, при котором частота вращения ведомого вала равна нулю. Для каждого значения момента нагрузки с помощью строботахо-метра измеряют частоту вращения ведомого вала п2. На основе полученных данных строят зависимость М = f(n2).

где А — значение максимального отклонения момента от прямой, соединяющей точки максимального момента Мтах и максимальной частоты вращения птах.

Проверку скольжения индукционных муфт проводят при максимальной частоте вращения ведущего вала. На обмотку подают максимальное напряжение управления, а ведомый вал нагружают номинальным моментом. С помощью строботахометра измеряют частоту вращения ведущего и ведомого валов и вычисляют скольжение ,s.

Проверку напряжения (тока) включения и отключения фрикционных муфт осуществляют при максимальной частоте вращения ведущего вала. При этом ведомый вал нагружают номинальным моментом и плавно повышают напряжение на обмотке управления до начала вращения ведомого вала.

Напряжение (ток) отключения вычисляют по показанию вольтметра (амперметра) в момент остановки ведомого вала при плавном уменьшении напряжения (тока).

Проверку электромагнитной постоянной времени муфт проводят осциллографирова-пием процесса нарастания тока в обмотке после включения напряжения управления. Постоянную времени определяют в точке осциллограммы переходного процесса, в которой ток управления составляет 0,63 установившегося значения.