Определение температурного режима обмоток электрических машин

Одним из критериев оценки технического состояния обмоток и деталей электрических машин является температурный режим их работы. Нарушение температурного режима обычно приводит к резкому снижению срока службы или к выходу электрооборудования из строя.

Перегрев отдельных мест станины электрических машин переменного тока свидетельствует о наличии межвиткового замыкания обмоток, а в электрических машинах постоянного тока — о замыкании обмоток на корпус в двух местах. Перегрев обмоток электрических машин может свидетельствовать о перегрузке, неправильном их соединении, о витковых замыканиях, неисправностях вентиляционных систем (повреждениях вентиляторов, загрязнении вентиляционных каналов) и др.

Среднюю температуру обмоток электрических машин определяют по их сопротивлению постоянному току. Сопротивление измеряют в холодном состоянии обмоток и после их нагрева. При этом принимается, что температура холодной обмотки равна температуре окружающего электрическую машину воздуха.

Среднюю температуру нагретых медных обмоток электрических машин и аппаратов подсчитывают по формуле

где R_н, R_x — сопротивление обмотки соответственно в нагретом и холодном состоянии, Ом; θ_x — температура обмотки в холодном состоянии, °С.

Если обмотка электрической машины или аппарата изготовлена из алюминия, в формуле число 235 заменяется на 245.

Сопротивление обмоток в нагретом состоянии измеряют как можно быстрее после отключения электрической машины из сети, так как постоянная нагрева обмотки невелика и через промежуток времени, равный одной постоянной нагрева, разница температуры обмотки и активной стали, на которой она размещена, составляет около 37% ее начального значения.

Предельные допустимые значения превышения температуры обмоток, деталей и узлов электрических машин

Элементы электрических машин	Класс изоляционного материала по ГОСТ 8865—70
	А		Е		B		F		H
	Предельное допустимое превышение температуры. °С при измерениях методами
	*ТММ	**СПТ	ТММ	СПТ	ТММ	СПТ	ТММ	СПТ	ТММ	СПТ
Обмотки переменного тока машин мощностью ме­нее 5000 кВ-А или с длиной сердечника менее 1 м	—	60		70	—	80	—	100	—	125
Обмотки возбуждения машин постоянного и пе­ременного тока с возбуждением постоянным то­ком и якорные обмотки, соединенные с коллектором	50	60	65	75	70	80	85	100	105	125
Обмотки возбуждения неявнополюсных машин с возбуждением постоянным током	—	—	—	—	—	90	—	110	—	—
Обмотки однорядные возбуждения с поверхностя­ми без изоляции, а также стержневые обмотки роторов асинхронных машин	65	65	80	80	90	90	110	110	135	135
Обмотки возбуждения с небольшим сопротивле­нием, имеющие несколько слоев и компенсацион­ные обмотки	60	60	75	75	80	80	100	100	125	125
Сердечники и другие стальные части, прилегаю­щие к обмоткам	60	—	75	—	80	—	100	—	125	—
Коллекторы, незащищенные и защищенные кон­тактные кольца	60	—	70	—	80	—	90	—	100	—
* ТММ - термометра ** СПТ - сопротивления

В таблице приведены предельные допустимые значения превышения температуры обмоток, деталей и узлов электрических машин (ГОСТ 183—74).

Перегрев отдельных мест станины электрических машин, часто свидетельствующий о наличии дефектов в изоляции обмоток, наиболее просто определяется измерением температуры поверхности станины термометром. При измерениях шарик термометра оборачивают фольгой и плотно прижимают к поверхности станины электрической машины, температура которой измеряется. Для изоляции шарика термометра от окружающего воздуха шарик с фольгой накрывают теплоизоляционным материалом, например, слоем ваты, асбеста, шерсти. При измерениях желательно пользоваться спиртовыми термометрами, так как в ртутных термометрах под действием электромагнитных полей крупных электрических машин может возникать дополнительный нагрев ртути вихревыми токами.

Кроме того, для измерения температуры участков станины электрических машин применяют термопары медь-константан. Зависимость электродвижущей силы такой термопары от разности температуры горячего и холодного спая практически линейна. При разности температуры между спаями 50° С (323 К) электродвижущая сила термопары из меди и Константина составляет 2,08 В, а при разности 100° С (373 К) — 4,36 В. Для повышения точности измерений температуры термопару градуируют вместе с милливольтметром и проводами, соединяющими ее с измерительным прибором.

Следует отметить, что в инструкциях по эксплуатации электрооборудования и стандартах температурные режимы деталей и узлов определяются не по абсолютным значениям температуры, а по ее превышению над температурой окружающей среды.