Masini Traductoare s.l.dr.ing. Ovidiu CRAIU ncercrile mainilor electrice ncercrile mainilor electrice - verificarea performanelor prevzute prin proiectare Sunt de tip (se fac pe o singur main, la asimilarea n fabricaie), individuale (se fac pe fiecare main, includ numai o parte din ncercrile de tip) i speciale (pt. maini cu destinaie special). Restriciile privitoare la aparatele de msur clasa de izolaie, scala folosit, consum de putere propriu, tip de aparat, etc. Msurarea rezistenelor nfurrilor Metoda ampermetrului i voltmetrului: msurarea rezistenelor se face n curent continuu. Metoda const n msurarea tensiunii U de la bornele rezistenei i a curentului I care trece prin rezisten, calculul rezistenei fcndu-se cu relaia: Relaia (1.1) ar fi corect dac se presupune c ampermetrul are rezistena RA nul i voltmetrul are rezistena RV infinit.IURm =Metoda amonte i aval Pentru rezistene mari se aplicmetoda amonte (a). Pentru rezistene mici, se aplicmetoda aval (b). Rezistorul Rp este folositpentru reglarea tensiunii. Rezistorul R0 este folosit pentru reglarea curentului. Ro Rm Rp (a) E V A (b) RV RA K II R URAm=vmRUIUR=Raportarea rezistenelor la temperatur Valorile rezistenelor msurate Rm se raporteaz la temperatura convenional n (75 C, pentru clasele termice 90, 105, 120 i 135 i 115 C, pentru clasele termice 155 i 180): n care este temperatura nfurrii. Alimentarea nfurrii a crei rezisten se msoar se face pe la bornele acesteia. n cazul msurrii rezistenei indusului la maina de c.c. alimentarea se face prin perii, dar cderea de tensiune se msoar direct pe lamelele de sub periile alimentate, pentru a nu include i cderea de tensiune la perii, care variaz n limite largi, n repaus. 235235+ u + u =unm mR RMsurarea parametrilor R, X, Z prin metoda industrial Schema de montaj este o schem aval, pentru ca tensiunea aplicat impedanei s fie msurat direct. Dac se neglijeaz consumul propriu al aparatelor de msurare, parametrii R, X, Z se calculeaz cu ajutorul relaiilor aproximative:~ AW V * * Zx 2 22 ; ; R Z XIPRIUZ = = =ncercarea izolaiei nfurrilor ncercrile izolaiei nfurrilor mainilor electrice: ncercarea izolaiei dintre spirele tuturor nfurrilor; msurarea rezistenei de izolaie; ncercarea izolaiei dintre fiecare nfurare i mas, respectiv ncercarea izolaiei dintre oricare dou nfurri. ncercarea izolaiei dintre spirele nfurrilor Const n aplicarea la bornele nfurrii, la mersul n gol (regim de motor) sau generarea la bornele nfurrii la mersul n gol (regim de generator), a tensiunii de ncercare a izolaiei dintre spirele nfurrilor. Maina trebuie s reziste un timp de 5 minute la tensiunea de ncercare, fr s apar scntei, descrcri electrice sau ocuri de curent absorbit (n cazul funcionrii ca motor n gol). Valoarea tensiunii de ncercare este cu 50% mai mare dect tensiunea nominal a nfurrii.Msurarea rezistenei de izolaie Se msoar rezistena de izolaie a nfurrilor fa de corpul mainii i ntre nfurri. Msurarea rezistenei de izolaie se face cu megohmmetrul n stare rece sau cald a nfurrilor. Borna de legare la pmnt a megohmmetrului se leag la corpul mainii, iar cealalt born se leag succesiv la sfritul tuturor nfurrilor a cror rezistena de izolaie trebuie msurat. Toate celelalte nfurri trebuie s fie legate, n acest caz, la corpul mainii. Rezistena de izolaie a nfurrii, la temperatura de lucru a mainii, trebuie s aib cel puin valoarea: n care Ufn este tensiunea nominal de faz a nfurrii, n [V], iar Pn este puterea nominal n kVA sau kW. , ] [01 , 0 1000O += MPURnfnizMsurarea rezistenei de izolaie La mainile cu tensiunea mai mare de 3000 V, dup terminarea msurrii rezistenei de izolaie a nfurrilor este necesar ca sarcinile electrice acumulate n aceste nfurri s fie descrcate la mas. Descrcarea de sarcin se face prin conectarea nfurrii la corpul mainii un timp de cel puin 15s i de maxim 1min. Odat cu msurarea rezistenei de izolaie se poate aprecia i gradul de umiditate al nfurrii. Pentru aceasta se msoar rezistena de izolaie la dou momente de timp i anume R15 (la 15s de la nceperea rotirii megohmmetrului) i R60 (la 60s de la nceperea rotirii megohmmetrului). Izolaia se consider uscat dac raportul de absorbie k = R60/R15 1,3. Dac nfurarea este umed raportul de absorbie este apropiat de unitate (n acest caz, este necesar uscarea izolaiei nfurrii).ncercarea izolaiei nfurrilorfa de mas Dup msurarea rezistenei de izolaie se poate trece la ncercarea izolaiei nfurrilor fa de mas. ncercarea se realizeaz pentru toate tipurile de maini electrice (nou fabricat, sau main cu izolaia schimbat). Tensiunea de ncercare Ui a izolaiei nfurrilor trebuie s fie alternativ cu frecvena cuprins ntre 15 i 100 Hz, de valoare efectiv determinat cu relaia: n care Un este tensiunea nominal a nfurrii, k este un factor avnd valoarea 2 pentru majoritatea tipurilor de nfurri electrice, iar Uc este o tensiune care depinde de valoarea lui Un.c n iU kU U + =ncercarea izolaiei nfurrilorfa de mas Pentru maini cu tensiuni nominale sub 100 V, Uc = 500V; pentru maini cu tensiuni nominale sub 2000 V, Uc = 1000V; pentru maini cu tensiuni nominale n gama (6000 17000) V, Uc = 3000V. Pentru maini cu tensiuni nominale n gama (2000 6000) V,tensiunea de ncercare este dat de relaia: Tensiunea de ncercare Ui nu trebuie aplicat brusc, deoarece panta mare a frontului de und favorizeaz strpungerea izolaiei.n iU U = 5 , 2ncercarea la nclzire ncercarea la nclzire se face cel mai bine punnd maina s funcioneze n sarcin direct, n serviciul de funcionare propriu al mainii S1, S2, , S8 Metoda variaiei de rezisten se bazeaz pe fenomenul de variaie a rezistenei electrice a unui conductor metalic cu temperatura. Rr rezistena n stare rece la temperatura r, Rc rezistena n stare cald la temperatura c, R15 valoarea rezistenei la 15C (conform standardelor), iar este coeficientul de variaie a rezistivitii cu temperatura.( ) | | 15 115 u o + =r rR R ( ) | | 15 115 u o + =c cR Rncercarea la nclzire Pentru conductoare din cupru, Cu este Rezult valoarea temperaturii medii a nfurrii n stare cald, dat de relaia: n care Rc i Rr se determin n laborator prin dou msurri n c.c. n cele dou stri cald i respectiv rece. Dac nfurarea este din aluminiu se nlocuiete factorul 235 cu factorul 245. 25012501004 , 0 = = =CuCuoo( ) 235 235 u + = urrccRRDeterminarea momentului de inerie al rotoarelor mainilor electrice Momentul de inerie al maselor rotorice n micare este necesar pentru studiul regimurilor dinamice. Momentul de inerie J a unui corp n raport cu axa sa de rotaie n cazul cnd aceasta trece prin centrul de greutate al corpului este: n care (r) reprezint densitatea corpului. Dac axa de rotaie (A) a unui corp se afl la distana d de centrul de greutate al corpului (S) i este paralel cu ea, atunci momentul de inerie JA al corpului poate fi scris folosind teorema lui Steiner, astfel: dV r r dm r JC C) (2 2 = =} }2md J JS A+ =Msurarea momentului de inerie Exist un numr mare de metode de determinare a momentului de inerie al unui sistem rotativ. Nu toate aceste metode dau rezultate satisfctoare sau sunt uor de aplicat. Trei dintre aceste metode sunt mai folosite. Metoda oscilaiilor de rsucire / torsiune (se aplic motoarelor electrice pn la 100kW) Metoda pendulului auxiliar (mai puin precis dect metoda oscilaiilor de torsiune) Metoda autofrnrii/lansrii (aplicat mainilor electrice cu putere mai mare de 100kW) Metoda oscilaiilor de rsucire Metoda este folosit numai la sistemele rotative de greutate relativ redus (cteva zeci de kilograme). Partea rotativ se suspend, n poziie vertical a axei de rotaie, de o srm elastic ce se pune n micare de oscilaie prin rsucire. Deviaia unghiular unilateral trebuie s nu fie mai mare de 25. Sedetermin,prinmsuraredirectperioada oscilaiilordersucireTasistemuluirotativ,careapoi secomparcuperioadaTeaunuicorpetaloncu momentul de inerie cunoscut Je. Momentul de inerie ctat se determin cu ajutorul relaiei:2||.|

\|=eeTTJ JMetoda oscilaiilor de rsucire Metadata oscilaiilor de torsiune se poate aplica i prin montarea unui motor etalon pe arborele rotorului de ncercat, coaxial cu acesta, conform figurii. Se determin perioada de oscilaii a rotorului de ncercat i apoi a acestuia mpreun cu rotorul etalon. Momentul de inerie al rotorului de ncercat se calculeaz cu relaia: ||.|

\|=2 22T TTJ JpeMetoda pendulului auxiliar La un capt al arborelui mainii de ncercat se fixeaz un pendul cu tij de lungime a, uoar dar rigid att fa de axul de rotaie ct i fa de masa mp a acestui pendul. Amplitudinea unghiular a oscilaiilor pendulului nu trebuie s depeasc 15. Momentul de inerie se calculeaz cu relaia: unde T este perioada n [s] a oscilaiilor msurate, iar g este acceleraia gravitaiei n [m/s2].] [4222kgm ag Ta m Jp||.|

\| =tMetoda autofrnrii Metoda autofrnrii (sau a lansrii) const n antrenarea mainii la o vitez superioar celei nominale (1,15 ... 1,2)nn, dup care maina se decupleaz i se las liber rotorul. n procesul frnrii se msoar (oscilografiaz) viteza de rotaie n funcie de timp n = f(t) (numit curb de autofrnare). Se construiete tangenta la curb n punctul turaiei nominale. Ecuaia de conservare a puterilorn timpul autofrnrii este datde relaia:TtnnnNonJ ) (PdtdnPdtdnnJ ) ( , PdtdJJdtdmm m22222 sau2t = = t =OO =||.|

\| OMetoda autofrnrii n care n este turaia subansamblului rotor, iar Pm sunt pierderile mecanice ale motorului la turaia n. Relaia dintre momentul de inerie J i pierderile mecanice Pm, se determin astfel: n cazurile n care nu este posibil ridicarea turaiei peste turaia nominal, n locul acesteia se consider o turaie situat ntre valorile 0,8nn i 0,9nn. n acest caz pierderile mecanice Pm trebuie determinate la turaia adoptat n locul celei nominale. T P ) n ( J ,TnJ n ) (P,Tndtdnm nnnm nn nn= t =t = o =|.|

\|=2222tgConstanta electromecanic de timp Constanta electromecanic de timp Tm a unui motor electric se determin pornind de la expresia cuplului dinamic: Variaia n timp turaiei motor ului la pornire (ni turaia iniiala motorului, nf turaia final). Constanta electromecanic detimp Tm se determin ducndtangenta n origine la curban(t) i prelungind-o pn la dreapta n = nf. ; ) n ( M ) n ( MdtdnJ Mr m d = t =2ni nf tt t n Tm o Constanta electromecanic de timp Valoarea constantei electromecanice de timp Tm se calculeaz astfel: n care i i f sunt vitezele unghiulare iniial i respectiv final, iar Jm momentul de inerie al motorului. ) ( M) ( JJ) ( Mn ndtdnn ntgn nTdi f mmdi fti f i fm0200O O=t=|.|

\|=o==Parametrii termici ai mainilor electrice Constanta termic de timp - aceast mrime este important pentru a ti dup ct timp de la intrarea n funciune a mainii temperatura acesteia se stabilizeaz. n figura din stnga se prezint curba de nclzire a mainii, cu Ti constanta de timp termic de nclzire.

n figura din dreapta se prezint curba de rcire, cu Tr constanta termic de timp de rcire.ui uf t u Ti ui uf tti t u Tr ttr