Электродвигатели. Методы и средства контроля параметров и характеристик электрических машин малой мощности для систем автоматики

Электродвигатели. Методы и средства контроля параметров и характеристик электрических машин малой мощности для систем автоматики

Методы и средства контроля параметров и характеристик ЭМММ при изготовлении, поставке, на входном контроле у потребителя и в условиях эксплуатации регламентируются общими техническими условиями, техническими условиями на конкретные изделия, нормативными документами по их выбору, применению и эксплуатации. Все проверки и испытания, которые могут производиться у потребителя, можно разделить на две группы: общие для всех видов ЭМММ и видовые, присущие определенным функциональным группам ЭМММ. 11.2.1. Методы проверки и контроля параметров, общие для всех электрических машин малой мощности Общими для всех ЭМММ являются контроль сопротивления и электрической прочности изоляции токоведущих цепей и обмоток машин, контроль нагрева обмоток или других частей машин, оценка возникающих при работе машин шумов и вибраций, а также радиопомех. Проверку сопротивления изоляции токоведущих цепей и обмоток машин относительно корпусов и относительно друг друга проводят мегаомметром с напряжением 100 В для машин с напряжением питания не более 60 В и мегаомметром с напряжением 500 В для машин с напряжением питания более 60 В.

Проверку электрической прочности изоляции машин проводят на испытательной установке переменного синусоидального тока частотой 50 Гц и мощностью на стороне высокого напряжения не менее 0,5 кВ-А. Испытанию подвергают каждую электрически раздельную цепь. Начальное испытательное напряжение не должно превышать '/з полного его значения. В зависимости от напряжения питания ЭМММ устанавливаются различные значения испытательного напряжения: Проверку электрической прочности изоляции проводят в нерабочем состоянии ЭМММ. Испытательное напряжение при проверке электрической прочности изоляции в условиях воздействия повышенной влажности должно быть в 2 раза меньше, чем в нормальных условиях. Оценку теплового состояния ЭМММ производят, как правило, посредством измерения температуры обмоток машин методом сопротивления или, если это затруднено или невозможно, температуры других частей машин (щеткодержателей, корпуса и т. д.) с помощью термоэлектрических преобразователей. Сопротивление обмоток определяют при помощи измерительного моста, омметра или методом амперметра — вольтметра. Сопротивление обмоток в рабочем состоянии ЭМММ измеряют после достижения практически установившейся температуры, при отключенном напряжении питания. Если измерение сопротивления обмоток можно осуществить за время, не превышающее 3 с после отключения напряжения, сопротивление следует определять по результатам одного измерения.

Температуру обмотки, °С, вычисляют по формуле где гх — сопротивление обмотки в практически холодном состоянии при температуре окружающей среды 7^, Ом; гг — сопротивление обмотки постоянному току при практически установившейся температуре ЭМММ, Ом; К — коэффициент, равный 235 для обмоток из медных проводов и 245 из алюминиевых проводов. Для контроля собственной вибрации и акустического шума ЭМММ нормируют, как правило, среднеквадратичный уровень звука и виброскорости. Для измерения этих параметров используют преобразователи звукового давления и вибрационного ускорения в электрический сигнал — микрофон и пьезо-датчи'ки. Сигнал, пропорциональный вибрационному ускорению, интегрируют для получения напряжения, пропорционального виброскорости, сигнал усиливают, детектируют и подают на измеритель среднеквадратичного значения напряжения.

При измерении уровня звука LA показывающий прибор шумомера градуируют в децибелах относительно условного нулевого уровня звукового давления ро = 2-10~5 Па: LA = 20\g(pA/p0). Это уравнение принято для оценки уровня звука, как наилучшим образом моделирующее восприятие органом слуха человека звукового давления рА, при этом ро характеризует порог слышимости на частоте 1000 Гц. Измерение уровня звука производят в специальных звукоизоляционных камерах, обеспечивающих уровень фона не более 20 — 30 дБ. Большое значение имеет расположение микрофона относительно контролируемой машины и способ его подвески. Для двигателей малой мощности изме- рение LA производят, как правило, в нескольких точках на расстоянии 1 м от контура, установленного на растяжках двигателя. За уровень звука принимают наибольшее из полученных значений.

При измерении виброскорости пьезодат-чики устанавливают на корпусе двигателя в точках, где предположительно вибрационные процессы проявляются в большей степени. По наибольшему уровню виброскорости двигатель относят к одному из восьми классов вибрации, установленных стандартами ГОСТ 16921-83 и 20832-75, соответствующих значениям виброскорости от 0,28 до 7 мм/с. Для более детального анализа виброакустической активности двигателя производят измерения октавных и третьеоктавных уровней звука, а иногда и амплитудно-частотного спектра звука или вибрации. Это возможно осуществить при помощи соответствующих фильтров и анализаторов спектра электрического сигнала. Отечественной промышленностью выпускается ряд приборов, соответствующим набором которых можно создать метрологическое обеспечение для оценки виброакустической активности двигателей и других устройств.

К числу таких приборов относятся: измерительные микрофоны М-101, М-201 с предусилителями ПМ-1, ПМ-2; пьезоэлектрические преобразователи виброускорения ИС-312, ИС-313А, ДН-3, ДН-4; электрические фильтры ФЭ-1, ФЭ-2, ФЭ-3; измерители шума Ш-63, «Шум-1»; измерители вибрации и шума ИШВ-1, ПИ-1, СИ-1, ВШВ-003; измерители нескольких параметров вибраций СИ-2, У В-15-66, ИВПШ, ВИА-2; анализаторы спектра С4-48, СК4-56; вычислительные многоканальные анализаторы спектра СК4-72, СК4-71. При работе коллекторных машин постоянного тока в результате коммутации, а также скачкообразного изменения токов в обмотках и подводящих проводах бесконтактных двигателей постоянного тока, шаговых и других машин возникают помехи по цепям питания и электромагнитные помехи в окружающем пространстве, которые мешают нормальной работе радиоприемных устройств.

Ориентировочные уровни радиопомех, возникающих при работе коллекторных и бесконтактных двигателей постоянного тока, представлены в табл. 11.1 и 11.2. Напряжение радиопомех и напряженность поля радиопомех проверяются. 11.2.2. Методы контроля параметров электродвигателей малой мощности, электровентиляторов и муфт Силовые и управляемые электродвигатели плавного вращения (в отличие от шаговых) имеют много общих параметров и характеристик, так как они близки по назначению. Для этих электродвигателей дается общая система основных параметров с указанием специфичных параметров, определяющих функциональное назначение отдельных видов электродвигателей (табл. 11.3). Для измерения частоты вращения используют в основном два способа: способ непосредственного соединения измерительного устройства частоты вращения (тахометра, тахогенератора, таходатчика) с валом электродвигателя и стробоскопический способ, основанный на использовании стробо-эффекта ламп с пульсирующим световым потоком. Приборы для измерения частоты вращения на основе стробоскопического эффекта (стробоскопы, строботахометры) обеспечивают точность измерения, определяемую стабильностью частоты генератора световых импульсов. Для электродвигателей с электронными регуляторами, имеющих высокую стабильность частоты вращения, измерение этого параметра целесообразно проводить с помощью цифровых частотомеров (типа 43-32, 43-29 и др.). Электромеханическую постоянную времени электродвигателей определяют, как правило, на холостом ходу при номинальном напряжении питания.

Существует ряд методов измерения электромеханической постоянной времени, заключающихся в осцилло-графировании изменения ускорения, частоты напряжения или тока различных датчиков, сочлененных с валом электродвигателя. Наиболее простым и приемлемым по точности является метод, основанный на регистрации напряжения тахогенератора, сочлененного с валом испытуемого электродвигателя. Электромеханическая постоянная в этом случае определяется как 7з времени от момента включения двигателя до достижения им 95 % установившейся частоты вращения. При необходимости полученное значение электромеханической постоянной может быть уточнено посредством учета момента инерции ротора тахогенератора. Напряжение трогания проверяют на холостом ходу в нескольких различных положениях якоря (ротора) электродвигателя, плавно изменяя напряжение питания от нуля до значения, при котором вал электродвигателя начинает равномерно вращаться. Для исполнительных электродвигателей напряжение трогания определяют, плавно изменяя напряжение на обмотке управления.