Автоматизований електромеханічний комплекс по визначенню параметрів машин постійного струму після ремонту

В третьому розділі проведений аналіз існуючих засобів визначення параметрів електропривода з машиною постійного струму.

Встановлено, що засоби, що передбачають використання додаткових електричних машин тієї ж встановленої потужності, що і випробувана, є неприйнятними в умовах електроремонтного підприємства, де машини, що ремонтуються, мають широку номенклатуру. Спосіб вибігу не потребує додаткових пристроїв і при іспитах у різноманітних режимах (без збудження, із збудженням, при короткому замиканні) можна одержати окремі втрати. Проте, даний засіб громіздкий і потребує знання моменту інерції якоря (або його визначення). Визначення моменту інерції якоря має  відомі труднощі, бо пов'язане з тим же методом вибігу, але при відомих утратах. Найбільше поширеним через простоту і надійність є засіб визначення втрат у режимі холостої ходи.

Випробувана машина пускається в режимі двигуна при холостому ході з незалежним збудженням. Послідовні обмотки збудження відключаються. Вимірюються струм якоря і напруга на колекторі. Складається баланс потужності в режимі холостого ходу двигуна. Передбачається побудова залежності потужності холостого ходу від ЭРС двигуна при його незмінній частоті обертання для поділу втрат холостого ходу на втрати в сталі і механічні графічним шляхом. Хибами даного способу варто вважати: а) необхідність графічних побудов, що неминуче веде до похибок визначення втрат; б) для підвищення точності екстраполяції необхідно вимір втрат холостого ходу при більш низькій ЭРС, що призводить до росту струму холостої ходи і виникненню додаткових втрат, тому значення струму холостого ходу обмежують значенням 20...25% від номінального; в) труднощі в автоматизації процесу визначення складових втрат і пов'язана з цим складність використання цього засобу при потоковій паспортизації електричних машин.

Також проаналізовані методи визначення активного опору силового кола електропривода постійного струму. Показано, що вимір опору постійному струму за допомогою амперметра і вольтметра, або подвійним мостом має певні недоліки: практично неможливо з даною точністю виміряти опір обмотки  зібраного якоря; визначається опір при відсутності перемінних магнітних полів і постійній щільності струму, що є нереальним при обертанні ЭМ; тривалість дослідів і складність автоматизації процесу вимірів.

В розділі розглядається метод паспортизації машини постійного струму на основі поділу втрат в електроприводі з МПТ шляхом рішення системи рівнянь енергетичного балансу в режимі холостого ходу при постійній швидкості обертання і струмі збудження, що змінюється. Згідно з цим методом  збільшується струм збудження   і напруга на якорі   від мінімальних за умовами досліду значень таким чином, щоб кутова швидкість двигуна  =  залишалася незмінної в режимі холостого ходу. На основі декількох рівнянь для визначення загальних утрат    виду

При порівнянні втрат електричної машини, що отримані після ремонту, із цими ж втратами по заводським даним у номінальному режимі роботи одержані наступні рівняння. 

Для класу ізоляції обмотки якоря відремонтованої машини з припустимою робочою температурою  , що відрізняється від класу ізоляції з припустимою робочою температурою   завода-виготовлювача двигуна

Якщо клас ізоляції обмотки, а також їхній активний опір до і після ремонту не відрізняються, то значення нового номінального струму буде менше, пропорційно зростанню втрат у сталі

При використанні більш складної теплової моделі електричної машини (розділ 2) новий номінальний струм можна одержати з рівняння (6), якщо припустити незмінність у процесі ремонту класу ізоляції і теплових провідностей прийнятої теплової моделі машини

Експлуатація відремонтованого двигуна з током   забезпечить термін його служби, гарантований заводом. Якщо замовник зацікавлений в експлуатації відремонтованого двигуна в попередньому режимі навантаження  >  , то термін служби в цьому випадку визначиться температурою перегріву даного класу ізоляції по відомих залежностях. Уникнути швидкого термічного старіння ізоляції можна, обравши необхідні параметри обмотки якоря перед її установкою на якір під час ремонту. Наприклад, можна підвищити клас ізоляції або зменшити активний опір обмотки. 

В розділі визначена послідовність теплових іспитів на холостій ході:

 проводяться іспити на холостій ході  для визначення коефіцієнта втрат у сталі   й опора обмотки якоря в холодному стані  ;

 провадиться нагрівання обмотки якоря струмом у режимі роботи двигуна на холостій ході протягом заданого часу t;

 обчислюється температурний коефіцієнт  , де   - маса міді;  - питома теплоємність міді.

визначається температурний коефіцієнт   з формули  , де  - ЕРС двигуна.

визначається активний опір обмотки якоря в номінальному режимі роботи  , де  - опір обмотки при температурі номінального режиму  С,  - температура навколишнього середовища.

В розділі приведені експериментальні дослідження для експериментальної перевірки основних положень розглянутої методики і одержання залежностей складових втрат в електроприводі постійного струму від основних параметрів регулювання і кутової швидкості. Іспити проводились на експериментальному комплексі, що виконаний на основі типової системи електропривода Г-Д (рис.1).

Під час іспитів проводилися виміри напруги якоря  , струму якоря   і струму збудження   з контролем сталості швидкості двигунів. Після іспитів по формулах (1), (2) і (3) були зроблені обчислення  ,   і   для конкретних   ,  ,  ,  . Так як кількість вимірів перевищувало необхідне для розрахунків, отримані середні значення  ,   і  . Втрати в міді   й у сталі   визначалися по середнім