Способ ускоренного испытания погружных электродвигателей
Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения состоит в упрощении испытаний и повышении достоверности результатов. Способ ускоренного испытания погружных электродвигателей основан на увеличение частоты питающего тока по отношению к номинальному. Благодаря тому, что электродвигатель нагружают топливным насосом, измеряют параметры, определяют время ускоренных испытаний по эквивалентности влияния на прочность изоляционных материалов, износ подшипников и проводят испытания в течение времени, равного наименьшему из этих значений, обеспечивается достижение поставленной цели. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИС ГИ tECKVIX
РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 К 15/00
ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
О
С 00
К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4432 1 50/07 (22) 05.04.88 (46) 15.08.91. Бюл. М 30 (72) А.И. Ткаченко и М.И. Гроссман (53) 621.313.713(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N1125710,,кл,,Н 02 К 15/00, 1984.
Авторское свидетельство СССР
N 320684. кл. F 25 В 31/02. 1971. (54) СПОСОБ УСКОРЕННОГО ИСПЫТАНИЯ
ПОГРУЖН ЫХ ЭЛ ЕКТРОДВИГАТЕЛ ЕЙ (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения состоит в
Изобретение относится к способам испытания погружных электродвигателей, предназначенных для привода топливных насосов, и может быть использовано в отраслях промышленности. занятых производством и испытаниями погпужных электродвигателей.
Цель изобретения состоит в упрощении испытаний и повышении достоверности результатов.
На фиг. 1 приведен график изменения момента на валу топливного насоса в зависимости от частоты вращения: на фиг. 2— зависимость потребляемого тока от нагрузочного момента; на фиг. 3 - зависимость температуры перегрева обмотки статора и по1 ребляемого тока электродвигателя от частоты питающей сети.
Способ ускоренных испытаний погружных асинхронных электродвигателей. предназначенных для привода топливных насосов. реализуется следующим образом. .Электродвигатель в составе насоса помещают в топливо и включают в работу при номинальном напряжении и номинальной частоте питающей сети. При этом измеряют ток и установившуюся температуру tH об. Ж 1670748 А1 упрощении испытаний и повышении достоверности результатов. Способ ускоренного испытания погружных электродвигателей основан на увеличении частоты питающеготока по отношению к номинальному, Благодаря тому, что электродвигатель нагружают топливным насосом, измеряют параметры, определяют время ускоренных испытаний по эквивалентности влияния на прочность изоляционных материэлов, износ подшипников и проводят испытания в течение времени, равного наименьшему из этих значений, обеспечивается достижение поставленной цели, 3 ил, мотки статора электродвигателя, например, методом сопротивлений. Затем псвышают частоту питающей сети и при этой повышенной частоте определяют потребляемый 1ок.
Определяют время ускоренных испытаний за сче1 повышения температуры изоляционных материалов по формуле Ц н (у 1
ty tH(— -—
mt тн где К вЂ” уг, овой коэффициент. равный К= —, н так как зависимость установившейся температуры тн от частоты fH — прямая r, = К1н
Определяют время ускоренных испытаний за счет повышенного радиального износа подшипников по формуле
I2 .f
ty — т, -2 . у у и н
Определяют время ускоренных испытаний за счет торцевого износа подшипников по формуле
Fm+ F,(f) 5
7 +F„Q „
Из определенных трех значений времени ускоренных испытаний выбирают наименьшее.
1670748
Как следует из фиг. 1 и 2 повышение частоты питающего тока приводит к повышению частоты вращения электродвигателя, к увеличению потребляемого тока, т,е. повышению температуры обмотки.
Повышение частоты вращения, сопровождаемое увеличением момента на валу и осевого усилия, приводит также к увеличению нагрузки на подшипник, т.е. к увеличению их износа за единицу времени.
В общем случае ускорение испытания за счет повышения температуры электроизоляционных материалов определяется по формуле
ty Тн Ту
1н mt где ty — время ускоренных испытаний;
tH — время гарантийной наработки;
TH — температура элемента (изоляции) при испытании с номинальной частотой в сети питания электродвигателя;
Ту — температура элемента (изоляции) при испытании с повышенной частотой в сети питания электродвигателя; п11 — показатель степени термической стойкости элемента (изоляции).
При увеличении частоты питающей сети растет нагрузка на валу электродвигателя, работающего в топливе в составе насоса.
При этом растет ток и температура. 3ависимость установившейся температуры (фиг. 3) от частоты есть прямая линия, т.е. г= Kf
Следовательно к(1, — Я
1н m где К вЂ” коэффициент пропорциональности. угловой коэффициент который может быть определен как гн
К = —, 1н где тн — установившаяся температура при номинальной частоте.
Ускорение испытания за счет повышенного радиального износа графитовых подшипников определяется следующим образом.
Как известно долговечность подшипника определяется произведением удельного давления на линейную скорость (р 4
При работе электродвигателя в вертикальном положении насосом вниз (нормальное положение на объекте) на радиальный подшипник действует сила одностороннего магнитного притяжения. равная
S 2 -о
Гомп = 5ppp 4В Д -Дгде S — площадь соприкосновения вала и подшипника;
Вд — индукция в воздушном зазоре; — начальный эксцентриситет;
5 д о — односторонний воздушный зазор между статором и ротором.
Для одного и того же электродвигателя
5000 4 = К вЂ” постоянная
10 Тогда (4) (6) г
Гомп = К1 ВД, (2)
Магнитная индукция в воздушном зазоре из теории электрических машин равна
15 В Ф (3)
%тпрр где Ф вЂ” магнитный поток, а; — коэффициент полюсного перекрытия;
20 г и — полюсное деление; г- длина пакета статора (ротора).
Магнитный поток равен (по закону Ома для магнитной цепи
IW
25 Rp
Ф = —, где! — потребляемый ток электродвигателя:
W — число витков обмотки статора;
Rp — сопротивление прохождению магнитного потока.
30 Подставляя (4) и (3) получим (5)
W где K2 — — постоянная для одного и
,И Я Удельное давление равно FoMn K1 K) I Р— — — — — — — Кз.! (7) К1 K) где Кз= — — постоянная, S Линейная скорость, как известно. равна 60 (8) где D — диаметр вала; 60(5р и=- — — частота вращения вала; р f — частота питающей сети; P — число пар полюсов статора. Подставляя выражение и в (8), получим uDf 55 V= =К4 f, р (9) =л0 где К4= - - — постоянная для одного типа электродвигателей. Таким образом из (7) и (9); 1670748 10 но Р = — — — --- К (Г + F(f)). (12) 30 F Fm + F(fj 1 где K5- — — постоянная Из (9) и (12) получим P-V=K6fFm+ F(f)) К4 f (13) 35 Время ускоренных испытаний при эквивалентности торцового износа подшипника равно Рн Чн — — — — или у у 40 н — или 45 КЗ I K4 f = 5 I (10) гДЕ К5= КЗ К4 — ПОСтОЯннаЯ Время ускоренных испытаний при эквивалентности радиальных износов подшипников равно Рн Чн — или гy чу К5 1нтн . 2 — — 4 или К5 lyfy нтн 1У 2 (11) lyfy Ускорение испытания эа счет повышенного торцевого износа торцевого подшипника определяется следующим образом. П ри работе электродвигателя в вертикальном положении в составе насоса в топливе на торцевой подшипник действует сила 20 массы Fm ротора и осевое усилие Foñ со стороны насоса: F=Fm+Foc Сила Foc зависит от частоты питающей сети, т,е. 25 Foocc-=F(f) Тогда F=Fm+F(f) Удельное давление на подшипник равFm + н, н + y (14) Зависимость F(f) определяется предварительно экспериментально или расчетным путем. Таким образом. измерив установившуюся температуру при частоте fH, потребляемый ток при Гн и повышенной частоте, а также зная массу ротора и зависимость F(f), можно определить время ускоренных испытаний по формулам 1, 11 и 14. В качестве фактического времени ускоренных испытаний принимают наименьшее. Предлагаемый способ испытания погружных электродвигателей является простым, так как не требует дополнительных устройств и оборудования, более достоверным, так как ужесточаются режимы работ всех узлов электродвигателя и ускоряет испытания. Проведенные проверочные испытания показали, что при увеличении частоты тока питающей сети в 1.15 раэ (при fy=460 Гц вместо fr=400 Гц) время испытания сокращается в 2 раза, Формула изобретения Способ ускоренного испытания погружных электродвигателей, включающий увеличение частоты питающего тока по отношению к номинальному, отличающийся тем, что, с целью упрощения испытаний и повышения достоверности результатов, нагружают электродвигатель топливным насосом, измеряют потребляемый ток и установившуюся температуру обмотки при номинальной частоте и потребляемый ток при повышенной частоте, определяют время ускоренных испытаний по эквивалентности влияния на прочность изоляционных материалов, радиальной и торцевой износ подшипников и проводят испытания в течение времени, равного наименьшему из этих значений. 1670748 И Составитель Н. Мотин Редактор B. Трубников 1ехред М.Моргентал Корректор А. Осауленко Закаэ 2755 3 ираж 328 Подписное ВНИИПИ Госуд рс венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР i 13035 Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5 Производг гвенн -издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
