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铁耗试验
铁耗试验
一.试验目的
电机定子铁心质量,直接影响电机效率、功率因数和温升,通过铁芯磁化试验其目的就是确认定子铁芯叠压质量,检查硅钢片间是否有短路情况,绝缘是否良好。
在电机的使用和维修过程中铁芯硅钢片可能存在片间绝缘损坏,从而造成片间短路。
为了防止电机运行中因片间短路引起局部过热,甚至造成定子绕组绝缘损坏,威胁到电机的安全运行。
因此,在定子铁芯嵌线前,进行铁芯磁化试验,及时发现影响电机性能和安全运转的铁心缺陷。
二.试验方法
M1——励磁线圈;M2——测量线圈;TA——电流互感器;f1——频率表;V1、V2——电压表;A——电流表;低功率因数瓦特表。
试验接线原理图
1.试验前的准备
1.1用有效截面不小于50mm2的导线将定予机座可靠接地。
1.2对定子各部位进行彻底的清扫,清除铁心通风沟及上下端处可能残留的金属遗物;同时,将所有槽内物品取出;移走所有与试验无关的设备。
1.3根据铁心参数计算励磁功率,确定试验电源容量、励磁电压、励磁绕组匝数与截面积,准备好相关电源设施与仪器、仪表。
1.4铁损试验的绕线布置应注意下列各项:
1)励磁绕组应在整个铁心圆周上均匀缠绕或对称布置。
2)测量绕组的布置,对于励磁绕组在圆周上均匀缠绕的,可布置在圆周上任意位置:
对于励磁绕组为对称布置的,应布置在相邻两励磁绕组的中间位置。
3)试验电源选用50Hz交流工频,试验电压一般取0.4kV左右,当定子铁心有效质量M超过100×103kg时,建议取6.0kV及以上,以免因励磁电流过大而增加励磁绕组绕线难度。
4)测量绕组应包绕于定子有效铁心,不应包括整个机座。
5)通电前,用500V绝缘电阻表测量各绕组与定子机座之间的绝缘电阻,应不小于1MΩ;试验电压取3.0kV及以上时,用2500V或5000V绝缘电阻表测量各绕组与定子铁心间的绝缘电阻,应不小于1MΩ/kV。
6)各励磁绕组的包绕方向应相同,与铁心接触的棱角部位必须垫设绝缘材料。
1.5沿定子铁心内、外圆周上、中、下部位均匀布置数量适当的温度计,温度计应尽可能放置在铁心轭磁轭部通风沟内。
除此之外,现场需另外配备便携式红外线点温计,有条件时,可采用红外成像仪连续监测铁心温度。
2、试验过程
2.1试验中应避免用金属物件〈如钢尺、无绝缘的电缆线等)靠近铁心。
2;2检查、测量励磁绕组电压与电流,按测量绕组感应电压值计算实际磁感应强度(磁通密度)B,应在1T(特斯拉)左右,但最低不应低于0.9T,否则应改变励磁绕组的匝数。
2.3试验开始10min后,检查各部温升情况,找出最热点与最冷点,并加强对该处的温升监测。
2.4观察定于铁心振动情况,及时发现有无松动部位或通风沟、定位筋、拉紧螺杆、机座内部的异常声响。
当出现冒烟、局部发热及严重异常声响时,应切断电源,停止试验。
2.5试验全过程中,每隔10min记录各表计的读数及温度值,试验持续时间一般为90min,有必要时,可用专门噪声计测量振动噪声的声压级,以便相互比较。
2.6由各次测得的结果计算实际磁通密度、功率损耗、单位铁损耗、最高铁心温升和最大铁心温差,以及记录振动噪声的声压级dB(A)。
3、铁损试验计算
(1)铁心有效长度L为
(cm)
(2)铁心轭部宽度ha为
(cm)
(3)铁心有效截面积S为
(cm2)
(4)励磁绕组匝数W1为
(5)励磁绕组电流I为
(6)所需电源容量P(二次侧)为
(7)测量绕组电压U2为
(8)实际磁通密度B1为
式中:
di——铁心内径,cm;
d1——铁心外径,cm;
lt——铁心高度,cm;
h1一一铁心槽深度,cm;
k——铁心叠压系数,一般取0.96~0.97;
b——通风沟高度,cm;
n——通风沟数量;
H——铁心单位长度安匝数,安匝/厘米,一般取1.5~1.7安匝/厘米;
B——计算磁通密度,取1.0T;
B1——实际磁通密度,T;
f——励磁电源频率,Hz;
U1——励磁电压,V;
U2——测量电压;V;
I——励磁电流,A;
L——铁心有效长度,cm;
ha——铁心轭部宽度,cm;
S——铁心有效截面积,cm2;
W1——励磁绕组匝数,匝数;
W2——测量绕组匝数,匝数;
P——所需电源容量,kVA。
试验时,励磁线圈先通电15分钟,试验中用红外线测温仪与酒精温度计测出铁心槽齿、轭部、上下齿压板的温度,计算出温升和温差;找到温度最高及最低的几点并插放温度计。
若铁心各点温度无显著差别,则温度计可沿铁心圆周及轴向均匀放置。
每隔15分钟读取下列数据:
损耗P,测量线圈电压U2,励磁线圈电压U1、铁心温度计室温。
通电时间达90分钟后,不管温升稳定与否即可结束试验。
三.试验结果的考核
1.铁心各槽齿的最大温差小于15℃,最高温升小于25℃。
制造良好的铁心,一般最大温差低于10℃,最高温升低于20℃。
2.无片间松动引起的电磁噪声
铁耗试验中磁通只在铁心中形成回路,齿部应该只有磁滞损耗,但铁心内园挫磨过多、碰伤或片间绝缘不良时,涡流照样能通过齿部而引起铁耗和温升增高。
对温升或温差超过容许值的铁心,应将最热部分拆除重装,或设法撬开冲片灌注绝缘漆。
3.作为辅助的铁心质量判别方法,频率50Hz,磁感应强度为1T(10000高斯)时,定子铁心比损耗P1不得大于所用硅钢片的标准比损耗(表1-2)的1.3倍。
P1≤1.3P10/50
式中P1——铁耗实测值(瓦)
U2’——测量线圈实际电压(伏)
U2——测量线圈电压计算值(伏)
G——铁心轭部净重,G=π(D0-H)Sρ×10-3
ρ——硅钢片密度(克/厘米3)
表1无取向电工钢带(片)的磁特性和工艺特性
表2无取向电工钢带(片)的磁特性和工艺特性
四.试验记录
时间
(分钟)
频率
(Hz)
励磁电压(V1)
励磁电流(A)
感应电压(V2)
功率P
(W)
温度1
(℃)
温度2
(℃)
温度3
(℃)
噪声
(dB)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
五.安全措施
1.本试验电流大,合闸电流大,且单相供电,注意安全。
2.试验中检查定子内各部温度时,不得用双手直接触摸铁芯,以防触电。
3.电机铁芯可靠接地。
4.测量严禁使用水银温度计。
5.励磁绕组应均匀分布在铁芯上,以防漏磁造成试验误差。
6.励磁线圈应用绝缘导线,并有足够绝缘强度,以防电弧烧伤铁芯。
7.试验中若发现铁芯任何一处温度超过规定值,或个别地方发热厉害、冒烟或发红,应立即停止试验。
8.试验现场周围加临时安全围栏以防触电。
9.严禁无关人员进入现场。
10.现场配备一定数量灭火器。
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