ГОСТ IEC 60034-29-2013 Машины электрические вращающиеся. Часть 29. Эквивалентные методы нагрузки и наложения. Косвенное определение превышения температуры (с Поправкой)

     5 Метод наложения

5.1 Основные принципы

5.1.1 Общие положения

Испытания по методу наложения могут применяться на любых машинах постоянного или переменного тока. Метод включает в себя серию испытаний при рабочих условиях, отличающихся от номинальных, например при уменьшенной нагрузке, коротком замыкании, пониженном напряжении, положительной (индуктивной) или отрицательной реактивной нагрузке.

Этот метод дает возможность получить данные о превышении температуры при полной нагрузке различных компонент машины. Для каждой компоненты должны быть известны потери при каждых конкретных условиях испытаний и при полной нагрузке. Испытания машины необходимо проводить при таких же условиях охлаждения, которые существуют во время работы при номинальной нагрузке.

В связи с этим испытания при заторможенном роторе неприемлемы, поскольку распределение и интенсивность потоков воздуха будут неправильными.

После завершения индивидуальных испытаний записывают серию уравнений, основанных на теории эквивалентной тепловой цепи, где каждое уравнение имеет следующую форму:

,

где - измеренная величина превышения температуры компоненты 1 при условиях испытаний ;

, и т.д. - потеря в компоненте 1, 2 и т.д. при условиях испытаний ;

, и т.д. - коэффициенты превышения температуры, определяющие превышение температуры компоненты 1 вследствие потерь в компоненте 1 и превышение температуры в компоненте 1 вследствие потерь в компоненте 2 и т.д.

Компонентами 1, 2 и 3 могут быть, например, обмотка статора, обмотка ротора и сердечник статора.

При некоторых условиях испытаний определенные потери могут быть равны нулю, и, следовательно, соответствующие члены уравнения исчезнут. Например, при использовании присвоенных выше обозначений синхронные машины имеют =0 при отсутствии нагрузки и =0 при коротком замыкании.

Данный метод основан на том принципе, что коэффициенты не изменяются от испытания к испытанию, т.е. что условия охлаждения остаются неизменными для различных испытаний, что требует использования одинаковой скорости при всех испытаниях. В данном методе применяется также принцип линейности тепловых условий, и величины превышения температуры в одном случае могут быть сложены с аналогичными величинами в другом случае. Это требует, чтобы величины потерь в соответствующих компонентах были известны с достаточной точностью в каждом случае при их определении либо расчетным способом, либо путем измерений.

После завершения испытаний и составления уравнений коэффициенты могут быть получены путем простых арифметических действий. Затем они применяются в конечных уравнениях с использованием потерь при номинальных рабочих условиях для расчета превышения температуры компоненты 1. Аналогичным способом может быть рассчитано превышение температуры при номинальных нагрузках компонент 2, 3 и т.д.

Если потери в какой-либо компоненте зависят от температуры (например, в меди обмотки статора), то процедура расчета должна быть повторена с использованием потерь, скорректированных с учетом оценочного превышения температуры. Обычно необходимо выполнить такую итерацию только один раз. Для расчета превышения температуры обмотки, скорректированного на эталонную окружающую температуру, разработаны также уравнения в замкнутой форме.

Данный метод может быть использован для определения превышения температуры в любой компоненте при любой нагрузке, если потери при этой нагрузке известны. Коэффициенты наклона превышения температуры ( и т.д.) могут быть полезны также в других тепловых модельных исследованиях, например при анализе отклика на разбаланс питания, снижение напряжения и т.д.

При всех испытаниях по методу наложения необходима коррекция на вариации характеристик теплообменника (если он установлен на машине), поскольку тепловые характеристики теплообменника будут частично зависеть от полных потерь при каждом испытании.

5.1.2 Превышение температуры

При определении значений превышения температуры частей машины в испытаниях методом наложения всегда необходимо учитывать отклонения от результатов, которые могут быть получены в испытаниях при номинальной нагрузке. Значение погрешности , %, для номинальной нагрузки определяется следующим уравнением

.

Примечание 1 - Значение погрешности, получаемые при испытаниях методом наложения, могут быть отрицательными (превышение температуры испытаний ниже, чем при нормальной работе), или положительными (превышение температуры испытаний выше, чем при нормальной работе).

Следовательно, для сравнения со значениями превышения температуры в IEC 60034-1, результаты испытаний должны быть умножены на корректирующий коэффициент :

.

Примечание 2 - При отрицательных значениях погрешности корректирующий коэффициент >1.

5.1.3 Оценка превышения температуры по испытаниям при уменьшенной нагрузке

При выполнении оценки превышения температуры по результатам испытаний при уменьшенной нагрузке потери должны быть разделены на переменные потери (связанные с нагрузкой) и постоянные потери (связанные с сердечниками, трением и сопротивлением воздуха). При регулировке превышения температуры машина может рассматриваться как двухкомпонентная система (см. 5.1.1).

Примечание - В зависимости от корпуса и числа полюсов в машине связанное с постоянными потерями превышение температуры может быть значительным. Испытания на больших машинах показали, что разделение компонент потерь позволяет улучшить согласование между оценками при уменьшенной нагрузке и реальными испытаниями при полной нагрузке.

Когда испытания под нагрузкой проводят при значениях токов, отличающихся от номинальных, потери следует приводить к полной нагрузке в соответствии отношением квадратов токов, а сопротивление должно быть скорректировано по температуре всей обмотки. Уравнение, приведенное ниже, описывает приведение превышения температуры к величине полной нагрузки, если не учитывать влияние постоянных потерь и потерь дополнительной нагрузки:

,