Comment déterminer la température des enroulements des moteurs à courant alternatif par leur résistance
Mesure de la température des enroulements lors des tests de préchauffage du moteur
La température des enroulements est déterminée en testant le moteur pour le chauffage. Des essais d'échauffement sont effectués pour déterminer la température absolue ou l'échauffement de l'enroulement ou des parties du moteur par rapport à la température du fluide de refroidissement à charge nominale. Les matériaux isolants électriques utilisés dans la construction des machines électriques vieillissent et perdent progressivement leur résistance électrique et mécanique. La vitesse de ce vieillissement dépend principalement de la température à laquelle l'isolation fonctionne.
De nombreuses expériences ont établi que la durabilité (durée de vie) de l'isolant est réduite de moitié si la température à laquelle il fonctionne est supérieure de 6 à 8 ° C à la limite pour une classe de résistance à la chaleur donnée.
GOST 8865-93 établit les classes de résistance thermique suivantes des matériaux isolants électriques et leurs températures limites caractéristiques:
Classe de résistance à la chaleur — Y A E B F H C Température limite, respectivement — 90, 105, 120, 130, 155, 180, plus de 180 gr. S
Les essais d'échauffement peuvent être effectués sous charge directe et indirecte (échauffement par pertes dans le noyau). Ils sont effectués à la température établie avec une charge pratiquement inchangée. La température à l'état d'équilibre est prise en compte, qui en 1 heure ne change pas de plus de : 1 °C.
En charge dans les essais d'échauffement, divers dispositifs sont utilisés, dont les plus simples sont divers freins (sabots, bandes, etc.), ainsi que des charges fournies par un générateur fonctionnant avec un rhéostat.
Lors des tests de chauffage, non seulement la température absolue est déterminée, mais également l'échauffement des enroulements au-dessus de la température du fluide de refroidissement.
Tableau 2 Augmentations de température maximales admissibles des pièces du moteur
Pièces pour moteurs électriques
Pré-augmentation maximale admissible de la température, ° C, avec classe de matériau isolant de résistance à la chaleur
Méthode de mesure de la température
UN
E
V
F
H
Courant d'enroulement variable des moteurs 5000 kV-A et plus ou avec la longueur de la faucille maison 1 m et plus
60
70
80
100
125
Résistance ou température dans les détecteurs disposés par les rainures
Idem mais moins de 5000 kV A ou s longueur de l'âme 1m et plus
50*
65*
70**
85**
105***
Thermomètre ou cooposition
Bobinages à tiges de moteurs à rotor asynchrone
65
80
90
110
135
Thermomètre ou cooposition
Bagues collectrices
60
70
80
90
110
Thermomètre ou température dans les enceintes
Noyaux et autres pièces en acier, bobines de contact
60
75
80
110
125
Thermomètre
Le même, sans contact se séparant des enroulements
L'échauffement de ces pièces ne doit pas dépasser des valeurs qui créeraient un risque d'endommagement des matériaux isolants ou autres matériaux connexes
* Lors de la mesure par la méthode de résistance, la température admissible est augmentée de 10 ° C. ** Idem, à 15 ° C. *** Idem, à 20 ° C.
Comme le montre le tableau, GOST propose différentes méthodes de mesure de la température, en fonction des conditions spécifiques et des pièces des machines à mesurer.
La méthode du thermomètre est utilisée pour déterminer la température de surface au point d'application. (surface du carter, roulements, bobinages), température ambiante et air entrant et sortant du moteur. Des thermomètres à mercure et à alcool sont utilisés. Seuls les thermomètres à alcool doivent être utilisés à proximité de forts champs magnétiques alternatifs, car ils contiennent du mercure des courants de Foucault sont induitsdistorsion des résultats de mesure. Pour un meilleur transfert de chaleur du nœud au thermomètre, le réservoir de ce dernier est enveloppé dans du papier d'aluminium puis pressé contre le nœud chauffé. Pour l'isolation thermique du thermomètre, une couche de coton ou de feutre est appliquée sur la feuille, afin que celle-ci ne tombe pas dans l'espace entre le thermomètre et la partie chauffée du moteur.
Lors de la mesure de la température du fluide de refroidissement, le thermomètre doit être placé dans une coupelle métallique fermée remplie d'huile et protégeant le thermomètre de la chaleur rayonnante émise par les sources de chaleur environnantes et la machine elle-même, ainsi que des courants d'air accidentels.
Lors de la mesure de la température du fluide de refroidissement externe, plusieurs thermomètres sont situés à différents points autour de la machine examinée à une hauteur égale à la moitié de la hauteur de la machine et à une distance de 1 à 2 m de celle-ci. La valeur arithmétique moyenne des lectures de ces thermomètres est considérée comme la température du fluide de refroidissement.
La méthode du thermocouple, largement utilisée pour la mesure de la température, est principalement utilisée dans les machines à courant alternatif. Les thermocouples sont placés dans les interstices entre les couches des bobines et au fond de la fente, ainsi qu'à d'autres endroits difficiles d'accès.
Pour mesurer les températures dans les machines électriques, on utilise généralement des thermocouples cuivre-constantan constitués de fils de cuivre et de constantan d'un diamètre d'environ 0,5 mm. Dans une paire, les extrémités du thermocouple sont soudées ensemble. Les points de jonction sont généralement placés à l'endroit où il faut mesurer la température ("jonction chaude"), et la deuxième paire d'extrémités est reliée directement aux bornes du millivoltmètre sensible à haute résistance interne… Au point où l'extrémité non chauffée du fil de constantan se connecte au fil de cuivre (à la borne de l'appareil de mesure ou à la borne de transition), la soi-disant "jonction froide" du thermocouple se forme.
Sur la surface de contact de deux métaux (constantan et cuivre), une FEM se produit, proportionnelle à la température au point de contact, et un moins se forme sur le constantan et un plus sur le cuivre. EMF se produit à la fois aux jonctions "chaudes" et "froides" du thermocouple.Cependant, comme les températures des jonctions sont différentes, les valeurs EMF sont différentes, et puisque dans le circuit formé par le thermocouple et l'appareil de mesure, ces EMF sont dirigées l'une vers l'autre, le millivoltmètre mesure toujours la différence d'EMF. des jonctions « chaude » et « froide » correspondant à la différence de température.
Il a été constaté expérimentalement que la FEM d'un thermocouple cuivre-constantan est de 0,0416 mV par 1 ° C de différence de température entre les jonctions «chaude» et «froide». En conséquence, l'échelle du millivoltmètre peut être calibrée en degrés Celsius. Étant donné que le thermocouple n'enregistre que la différence de température, pour déterminer la température de jonction "chaude" absolue, ajoutez la température de jonction "froide" mesurée avec le thermomètre à la lecture du thermocouple.
Méthode de résistance - La détermination de la température des enroulements à partir de leur résistance CC est souvent utilisée pour mesurer la température des enroulements. La méthode est basée sur la propriété bien connue des métaux de changer leur résistance en fonction de la température.
Pour déterminer l'échauffement, la résistance de la bobine est mesurée à l'état froid et chauffé et des calculs sont effectués.
Il convient de garder à l'esprit qu'à partir du moment où le moteur est éteint jusqu'au début des mesures, un certain temps s'écoule pendant lequel la bobine a le temps de refroidir. Par conséquent, afin de déterminer correctement la température des enroulements au moment de l'arrêt, c'est-à-dire dans l'état de fonctionnement du moteur, après avoir éteint la machine, si possible, à intervalles réguliers (selon le chronomètre), plusieurs mesures sont effectuées .Ces intervalles ne doivent pas dépasser le temps entre le moment de l'arrêt et la première mesure. Les mesures sont ensuite extrapolées en traçant R = f (t).
La résistance de l'enroulement est mesurée par la méthode ampèremètre-voltmètre. La première mesure est effectuée au plus tard 1 minute après l'arrêt du moteur pour les machines d'une puissance allant jusqu'à 10 kW, après 1,5 minute — pour les machines d'une puissance de 10 à 100 kW et après 2 minutes — pour les machines avec une puissance supérieure à 100 kW.
Si la première mesure de résistance n'est pas effectuée plus de 15 à 20 à partir du moment de la déconnexion, la plus grande des trois premières mesures est prise comme résistance. Si la première mesure est prise plus de 20 s après l'arrêt de la machine, alors une correction de refroidissement est réglée. Pour ce faire, effectuez 6 à 8 mesures de résistance et construisez un graphique du changement de résistance pendant le refroidissement. En ordonnée sont portées les résistances mesurées correspondantes, et en abscisse le temps (exactement à l'échelle) écoulé depuis l'arrêt du moteur électrique jusqu'à la première mesure, les intervalles entre les mesures et la courbe représentée sur le graphique comme une ligne continue. Cette courbe continue ensuite vers la gauche, en conservant la nature de son changement, jusqu'à ce qu'elle croise l'axe des ordonnées (représenté par une ligne en pointillés). Le segment le long de l'axe des ordonnées à partir du début du point d'intersection avec la ligne pointillée détermine avec une précision suffisante la résistance souhaitée de l'enroulement du moteur à l'état chaud.
La nomenclature principale des moteurs installés dans les entreprises industrielles comprend des matériaux d'isolation des classes A et B.Par exemple, si un matériau à base de mica de classe B est utilisé pour isoler la rainure et pour enrouler du fil PBB avec une isolation en coton de classe A, le moteur appartient à la classe de résistance à la chaleur. à la classe A. Si la température du fluide de refroidissement est inférieure à 40 ° C (dont les normes sont indiquées dans le tableau), alors pour toutes les classes d'isolation, les augmentations de température admissibles peuvent être augmentées d'autant de degrés que la température du le fluide de refroidissement est inférieur à 40 ° C, mais pas supérieur à 10 ° C. Si la température du fluide de refroidissement est de 40 à 45 ° C, les augmentations de température maximales autorisées indiquées dans le tableau sont réduites de 5 pour toutes les classes de matériaux isolants ° C, et à des températures du fluide de refroidissement 45-50 ° C - à 10 ° C. La température du fluide de refroidissement est généralement considérée comme la température de l'air ambiant.
Pour les machines fermées dont la tension ne dépasse pas 1500 V, l'augmentation de température maximale admissible des enroulements du stator des moteurs électriques d'une puissance inférieure à 5000 kW ou d'une longueur de noyau inférieure à 1 m, ainsi que des enroulements de les rotors à tige aux températures de mesure par la méthode de résistance peuvent être augmentés de 5 ° C. Lors de la mesure de la température des enroulements par la méthode de mesure de leur résistance, la température moyenne des enroulements est déterminée. En réalité, lorsque le moteur tourne, les différentes zones d'enroulement ont tendance à avoir des températures différentes. Par conséquent, la température maximale des enroulements, qui détermine la durabilité de l'isolation, est toujours légèrement supérieure à la valeur moyenne.