Вопрос 4 Температура токоведущих и изоляционных частей

Периодические измерения температуры подшипников и обмоток статоров генераторов, охлаждающего воздуха и воды в замкнутых системах вентиляции выполняют стационарными (местными или дистанционными) термометрами. Периодические измерения температуры нагрева основных частей генераторов следует выполнять переносными контактными электротермометрами.

Непрерывный инструментальный контроль температуры статорных обмоток генераторов, их подшипников и перечисленных выше рабочих сред, в ряде случаев определяют посредством заложенных или встроенных термопреобразователей и специальных сигнализаторов или аппаратов температурной защиты.

Измерение температуры частей генератора и охлаждающих сред в процессе может оценки его ТС согласно требованиям ГОСТ 11828-86 проводиться следующими методами:

- термометра;

- сопротивления;

- заложенных термопреобразователей;

- встраиваемых термопреобразователей.

Метод термометра является наиболее общим методом измерения температуры в электрических машинах, которым можно измерять температуру любой доступной части машины прикладыванием к поверхности этой части воспринимающих теплоту элементов любых измерителей температуры — жидкостных термометров, термопреобразователей сопротивления, термопар, полупроводниковых терморезисторов и других средств измерения, обеспечивающих ту же точность измерения

Для измерения методом термометра температуры неподвижных частей рекомендуется предварительная установка измерительных элементов, не нарушаемая во все время испытания. Воспринимающие теплоту элементы, в том числе резервуары с расширяющейся жидкостью (ртутью, толуолом, спиртом и т. п.) жидкостных термометров, следует защищать от обдувания струями воздуха, от излучателей теплоты и т. д. теплоизолирующими материалами. Если измерение температуры методом термометра применяется в таких местах электрической машины, в которых могут быть переменные магнитные поля, то ртутные термометры применять не следует.

При измерении методом термометра температуры вращающихся частей после остановки машины воспринимающий теплоту элемент измерителя температуры прикладывают к намеченному для измерения месту немедленно после прекращения вращения и прикрывают теплоизолирующим материалом. Отсчет температуры следует проводить только после полного установления показаний измерителя.

Метод сопротивления предназначается для измерения средней температуры изолированных обмоток

Измерение температуры обмоток, питаемых постоянным током, может проводиться методами вольтметра и амперметра или двойного моста непрерывно в течение всего времени испытания. Падение напряжения на неподвижных обмотках измеряется непосредственно на их выводах, а на вращающихся обмотках — непосредственно на контактных кольцах, но не через щеточный аппарат, установленный на машине; при этом следует принимать меры к понижению переходного сопротивления в скользящем контакте.

Измерение температуры обмоток, питаемых переменным током и находящихся как на неповижных, так и на вращающихся частях машины, в том числе обмоток якорей коллекторных машин постоянного и переменного тока, проводится, как правило, после отключения питания. При этом, если не приняты специальные меры для подавления ЭДС от остаточного намагничивания, то измерение следует проводить после полной остановки машины.

При останове машины с принудительной вентиляцией или с жидкостным охлаждением следует одновременно прекратить поступление охлаждающего газа или жидкости

Метод заложенных термопреобразователей предназначается для измерения температуры обмоток и активной стали на неподвижной части машины как в процессе ее испытания, так и на протяжении всего срока ее службы; с этой целью термопреобразователи закладываются при постройке машины в места, которые могут стать недоступными после сборки машины и в которых ожидаются наибольшие температуры.

Термопреобразователи различного рода применяются также для измерения температуры неактивных частей электрической машины и охлаждающих сред, а также смазочного масла.

Основным видом заложенных термопреобразователей являются термопреобразователи сопротивления, которые могут различаться по материалу обмотки, стандартному сопротивлению при некоторой условной температуре (обычно 0 °С), по форме и размерам и по числу выводов. Совместно с этими термопреобразователями могут применяться любые устройства для измерения сопротивления, в том числе автоматически действующие с линейной, точечной или цифровой записью.

Температуру по термопреобразователям сопротивления в месте их установки определяют по градуировочным характеристикам в зависимости от их вида.

Помимо заложенных термопреобразователей допускается применение термопреобразователей, встраиваемых в различные места электрической машины только на время ее испытания, по окончании которого они должны быть удалены из нее. В качестве таких термопреобразователей применяют главным образом термопары, как имеющие стандартную градуировку, например хромель-алюмель или хромель-копель, так и нестандартные, например медь-константан; в последнем случае они должны проходить метрологическую аттестацию в установленном порядке.

Совместно с термопарами могут применяться любые устройства для измерения малых ЭДС, в том числе автоматически действующие с линейной, точечной или цифровой записью. Предпочтительным способом измерения является потенциометрический, при котором термопара в момент отсчета не нагружена током и потому сопротивление соединительных проводников между нею и измерительным устройством не влияет на результат измерения.

Сопротивление термопары следует измерять мостом дважды, изменяя полярность источника питания моста, или другими методами, исключающими влияние ЭДС термопары на результат измерения.

Температуру по термопарам в месте их установки определяют по градуировочным характеристикам с добавлением температуры холодного спая.

Измерение температуры опор (подшипников и подпятников), если оно проводится, должно выполняться на неподвижных частях этих опор — наружных обоймах подшипников качения, нижних вкладышах подшипников скольжения и опорных частях подпятников измерителями температуры — термометрами, термопреобразователями сопротивления или термопарами, предусмотренными конструкцией машины или встраиваемыми на время испытания, если это указано в стандартах или технических условиях на конкретные виды электрических машин. При отсутствии такого указания для подшипников и подпятников скольжения достаточным является измерение температуры масла в камере опоры, а в случае проточной смазки — при выходе из нее. Для опор качения и нижних вкладышей опор скольжения точка измерения температуры должна отстоять от рабочей поверхности опоры не более чем на 10 мм. При отсутствии возможности доступа к наружной обойме подшипников качения измерение температуры наружной обоймы может быть заменено измерением температуры гнезда опоры.

В последнем случае допускается температуру подшипника определять также по результатам измерения на крышке подшипника с добавлением поправки, равной величине перепада температур между наружной обоймой и крышкой подшипника. Конкретное место измерения температуры на крышке подшипника и величина поправки должны быть указаны заводами изготовителями в инструкции по эксплуатации конкретных видов генераторов.

Измерение температуры охлаждающих сред, в том числе окружающей среды, может проводится методами термометра, заложенных термопреобразователей или посредством встраиваемых термопреобразователей.

Для измерения местной температуры во вращающихся частях генератора допускается применять устройства бесконтактной передачи измерительных сигналов. Дополнительная погрешность при передаче измерительного сигнала от вращающихся деталей не должна превышать 2^оС.

Для бесконтактного измерения температуры токоведущих и вращающихся частей генераторов, рекомендуются бесконтактные (дистанционные) инфракрасные измерители температуры – пирометры или тепловизоры, а также цветовые термоиндикаторы различного типа,. термоиндикаторные краски и карандаши, термоиндикаторы плавления и термоэтикетки.

Длительно допустимые температуры нагрева обмоток генераторов, зависят от класса изоляции и температуры окружающей среды и не должны превышать длительно допустимые превышения температуры для соответствующего класса изоляции.

Температура нагрева подшипников качения должна быть не выше 100 ^оС, подшипников скольжения — не выше 80 °С, при этом температура масла должна быть не выше 65 °С.

Техническое состояние генераторов в зависимости от температуры нагрева может быть следующим:

хорошее, если температура нагрева и превышение температуры частей генератора над температурой окружающей среды меньше допустимых;

удовлетворительное, если температура нагрева меньше допустимой, но превышение температуры больше допустимого;

неудовлетворительное, если температура нагрева частей генератора больше допустимой.

Тепловизионная диагностика основана на том, что многие дефекты электро- и теплотехнического оборудования вызывают повышение температуры в месте проявления дефекта и, как следствие, повышение интенсивности инфракрасного (ИК) излучения, которое может быть зарегистрировано приборами тепловидения (тепловизорами).

Внешний вид, характеристики одного из тепловизоров фирмы NEC и примеры изображений с дефектами, выполненные этим прибором, показаны на рис.2.5 и 2.6.

Тепловизоры фирмы NEC

Применяются для измерения и наблюдения распределения температуры на поверхности объектов в реальном времени в целях обнаружения дефектов и неисправностей ‘электрооборудования, эффективности работы теплообменников и охладителей, трубопроводов, определения границ загрязнений.