Como determinar a temperatura dos enrolamentos dos motores CA por sua resistência

Medição da temperatura do enrolamento durante os testes de aquecimento do motor

A temperatura dos enrolamentos é determinada testando o motor para aquecimento. Os testes de aquecimento são realizados para determinar a temperatura absoluta ou o aumento de temperatura do enrolamento ou partes do motor em relação à temperatura do meio de resfriamento na carga nominal. Os materiais isolantes elétricos usados ​​na construção de máquinas elétricas envelhecem e gradualmente perdem sua resistência elétrica e mecânica. A taxa desse envelhecimento depende principalmente da temperatura na qual o isolamento opera.

Numerosos experimentos estabeleceram que a durabilidade (vida útil) do isolamento é reduzida pela metade se a temperatura na qual ele trabalha for 6-8 ° C superior ao limite para uma determinada classe de resistência ao calor.

GOST 8865-93 estabelece as seguintes classes de resistência ao calor de materiais isolantes elétricos e suas temperaturas limitantes características:

Classe de resistência ao calor — Y A E B F H C Temperatura limite, respectivamente — 90, 105, 120, 130, 155, 180, acima de 180 gr. S

Os testes de aquecimento podem ser realizados sob carga direta e indireta (aquecimento das perdas do núcleo). Eles são realizados à temperatura estabelecida com carga praticamente inalterada. A temperatura de estado estacionário é levada em consideração, que dentro de 1 hora muda não mais que: 1 °C.

Como carga nos testes de aquecimento, são utilizados vários dispositivos, sendo os mais simples vários freios (sapatas, bandas, etc.), bem como cargas fornecidas por um gerador operando com um reostato.

Durante os testes de aquecimento, não apenas a temperatura absoluta é determinada, mas também o aumento de temperatura dos enrolamentos acima da temperatura do meio de resfriamento.

Tabela 2 Aumentos máximos permitidos de temperatura das peças do motor

Peças para motores elétricos

Pré-aumento máximo admissível de temperatura, ° C, com classe de material de isolamento de resistência ao calor

Método de medição de temperatura

A

E

V

F

H

Corrente de enrolamento variável dos motores 5000 kV-A e mais ou com o comprimento da casa da foice 1 m e mais

60

70

80

100

125

Resistência ou temperatura nos detectores dispostos pelas ranhuras

Igual, mas inferior a 5000 kV A ou s comprimento do núcleo de 1 m e mais

50*

65*

70**

85**

105***

Termômetro ou cooposição

Enrolamentos de haste de motores de rotor assíncronos

65

80

90

110

135

Termômetro ou cooposição

Anéis deslizantes

60

70

80

90

110

Termômetro ou temperatura nos alto-falantes

Núcleos e outras peças de aço, bobinas de contato

60

75

80

110

125

Termômetro

O mesmo, sem separação de contato dos enrolamentos

A elevação de temperatura dessas peças não deve exceder valores que criem risco de danos aos isolantes ou outros materiais relacionados

* Ao medir pelo método de resistência, a temperatura permitida é aumentada em 10 ° C. ** O mesmo, a 15 ° C. *** O mesmo, a 20 ° C.

Como pode ser visto na tabela, o GOST fornece diferentes métodos de medição de temperatura, dependendo das condições específicas e das partes das máquinas a serem medidas.

O método do termômetro é usado para determinar a temperatura da superfície no ponto de aplicação. (superfície da carcaça, mancais, enrolamentos), temperatura ambiente e ar entrando e saindo do motor. São usados ​​termômetros de mercúrio e álcool. Apenas termômetros de álcool devem ser usados ​​perto de fortes campos magnéticos alternados, pois contêm mercúrio correntes parasitas são induzidasdistorção dos resultados da medição. Para uma melhor transferência de calor do nó para o termômetro, o tanque deste último é embrulhado em papel alumínio e pressionado contra o nó aquecido. Para isolamento térmico do termômetro, uma camada de algodão ou feltro é aplicada na folha, para que esta não caia no espaço entre o termômetro e a parte aquecida do motor.

Ao medir a temperatura do meio de resfriamento, o termômetro deve ser colocado em um copo de metal fechado cheio de óleo e protegido do calor radiante emitido por fontes de calor ao redor e da própria máquina e correntes de ar acidentais.

Ao medir a temperatura do meio de resfriamento externo, vários termômetros estão localizados em diferentes pontos ao redor da máquina examinada, a uma altura igual à metade da altura da máquina e a uma distância de 1 a 2 m dela. O valor aritmético médio das leituras desses termômetros é tomado como a temperatura do meio de resfriamento.

O método de termopar, amplamente utilizado para medição de temperatura, é usado principalmente em máquinas de CA. Os termopares são colocados nos espaços entre as camadas das bobinas e na parte inferior do slot, bem como em outros locais de difícil acesso.

Para medir temperaturas em máquinas elétricas, geralmente são usados ​​​​termopares de cobre-constantan, compostos por fios de cobre e constantan com um diâmetro de cerca de 0,5 mm. Em um par, as extremidades do termopar são soldadas juntas. Os pontos de junção geralmente são colocados no local onde é necessário medir a temperatura ("junção quente"), e o segundo par de extremidades é conectado diretamente aos terminais do milivoltímetro sensível com alta resistência interna… No ponto em que a extremidade não aquecida do fio constantan se conecta ao fio de cobre (no terminal do dispositivo de medição ou no terminal de transição), a chamada "junção fria" do termopar é formada.

Na superfície de contato de dois metais (constantan e cobre) ocorre um EMF, proporcional à temperatura no ponto de contato, e um menos é formado no constantan e um positivo no cobre. EMF ocorre nas junções "quentes" e "frias" do termopar.No entanto, como as temperaturas das junções são diferentes, os valores de EMF são diferentes e, como no circuito formado pelo termopar e o dispositivo de medição, esses EMFs são direcionados um ao outro, o milivoltímetro sempre mede a diferença de EMF das junções «quente» e «frio» correspondentes à diferença de temperatura.

Verificou-se experimentalmente que o EMF de um termopar de cobre-constantan é de 0,0416 mV por 1 ° C da diferença de temperatura entre as junções «quente» e «fria». Consequentemente, a escala do milivoltímetro pode ser calibrada em graus Celsius. Como o termopar registra apenas a diferença de temperatura, para determinar a temperatura absoluta da junção "quente", adicione a temperatura da junção "fria" medida com o termômetro à leitura do termopar.

Método de Resistência — A determinação da temperatura dos enrolamentos a partir de sua resistência CC é frequentemente usada para medir a temperatura dos enrolamentos. O método é baseado na conhecida propriedade dos metais de mudar sua resistência dependendo da temperatura.

Para determinar o aumento de temperatura, a resistência da bobina é medida no estado frio e aquecido e os cálculos são feitos.

Deve-se ter em mente que, desde o momento em que o motor é desligado até o início das medições, passa algum tempo durante o qual a bobina tem tempo para esfriar. Portanto, para determinar corretamente a temperatura dos enrolamentos no momento do desligamento, ou seja, no estado operacional do motor, após desligar a máquina, se possível, em intervalos regulares (de acordo com o cronômetro), várias medições são feitas .Esses intervalos não devem exceder o tempo desde o momento do desligamento até a primeira medição. As medições são então extrapoladas plotando R = f (t).

A resistência do enrolamento é medida pelo método do amperímetro-voltímetro. A primeira medição é realizada no máximo 1 minuto após o desligamento do motor para máquinas com potência de até 10 kW, após 1,5 minuto - para máquinas com potência de 10-100 kW e após 2 minutos - para máquinas com uma potência superior a 100 kW.

Se a primeira medição de resistência for feita não mais do que 15 - 20 a partir do momento da desconexão, a maior das três primeiras medições será tomada como resistência. Se a primeira medição for realizada mais de 20 s após desligar a máquina, uma correção de resfriamento será definida. Para fazer isso, faça 6-8 medições de resistência e construa um gráfico da mudança de resistência durante o resfriamento. No eixo das ordenadas estão plotadas as resistências medidas correspondentes e nas abcissas está o tempo (exatamente à escala) decorrido desde o momento em que o motor elétrico é desligado até a primeira medição, os intervalos entre as medições e a curva mostrada no gráfico como uma linha contínua. Essa curva continua para a esquerda, mantendo a natureza de sua mudança, até cruzar o eixo y (mostrado por uma linha tracejada). O segmento ao longo do eixo de ordenadas desde o início do ponto de interseção com a linha tracejada determina com precisão suficiente a resistência desejada do enrolamento do motor no estado quente.

A principal nomenclatura de motores instalados em empreendimentos industriais inclui materiais de isolamento das classes A e B.Por exemplo, se for usado material à base de mica classe B para isolar a ranhura e enrolar fio PBB com isolamento de algodão classe A, então o motor pertence à classe de resistência ao calor. para a classe A. Se a temperatura do meio de resfriamento estiver abaixo de 40 ° C (os padrões para os quais são fornecidos na tabela), então, para todas as classes de isolamento, os aumentos de temperatura permitidos podem ser aumentados em tantos graus quanto a temperatura do o meio de resfriamento está abaixo de 40 ° C, mas não superior a 10 ° C. Se a temperatura do meio de resfriamento for de 40 a 45 ° C, os aumentos máximos permitidos de temperatura indicados na tabela são reduzidos para todas as classes de materiais isolantes em 5 ° C, e em temperaturas do meio de resfriamento 45-50 ° C — a 10 ° C. A temperatura do meio de resfriamento é geralmente tomada como a temperatura do ar circundante.

Para máquinas fechadas com tensão não superior a 1500 V, o aumento de temperatura máximo admissível dos enrolamentos do estator de motores elétricos com potência inferior a 5000 kW ou com comprimento de núcleo inferior a 1 m, bem como dos enrolamentos de rotores de haste em temperaturas de medição pelo método de resistência podem ser aumentados em 5 ° C. Ao medir a temperatura dos enrolamentos pelo método de medição de sua resistência, a temperatura média dos enrolamentos é determinada. Na realidade, quando o motor está funcionando, as áreas de enrolamento individuais tendem a ter temperaturas diferentes. Portanto, a temperatura máxima dos enrolamentos, que determina a durabilidade do isolamento, é sempre ligeiramente superior ao valor médio.