Способ ускоренного испытания погружных электродвигателей Советский патент 1991 года по МПК H02K15/00 

Изобретение относится к способам испытания погружных электродвигателей, предназначенных для привода топливных насосов, и может быть использовано в отраслях промышленности, занятых производством и испытаниями погружных электродвигателей.

Цель изобретения состоит в упрощении испытаний и повышении достоверности результатов.

На фиг. 1 приведен график изменения момента на валу топливного насоса в зави симости от частоты вращения, на фиг. 2 - зависимость потребляемого тока от нагрузочного момента; на фиг. 3 - зависимость температуры перегрева обмотки статора и пот 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 тн обмотки статора электродвигателя, например, методом сопротивлений. Затем повышаютi частоту питающей сети и при этой повышенной частоте определяют потребляемый ток.С/ Определяют время ускоренных испытанийЈ засче) повышения температуры изоляцией- ных материалов по формулеt -t(K()

ty - tHl-Тн

где К - угловой коэффициент, равный , О

н

так как зависимость установившейся темпе-

рзтуры Гц от частоты fH - прямая гн KfH.

Определяют время ускоренных испыта- sj

ний за счет повышенного радиального изно-| У

са подшипников по формуле(00

1уЧуj

iH fH

Определяют время ускоренных испыта-

ний за счет торцевого износа подшипников по формуле

Fm + FH(f) |н

у T TTytfj fy

Из определенных трех значений времени ускоренных испытаний выбирают наименьшее.

ty -tH- -jКак 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

у. р.Тн Ту

tnmt

где ty - время ускоренных испытаний;

tH - время гарантийной наработки;

Тн - 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;

mt - 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. За висимость установившейся температуры (фиг. 3) от частоты есть прямая линия, т.е. г Kf

Следовательно

ty K(fH-fy)

tHm

где К - коэффициент пропорциональности, угловой коэффициент который может быть определен как

/ Н

л - т- , Тн

где гн - 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 (pV).

При работе электродвигателя в вертикальном положении насосом вниз (нормальное положение на объекте) на радиальный подшипник действует сила одностороннего магнитного притяжения, равная

и

-

Ромп -

5000

(1)

где S - площадь соприкосновения вала и подшипника;

В(5 - индукция в воздушном зазоре; Ј - начальный эксцентриситет; д о - односторонний воздушный зазор между статором и ротором.

Для одного и того же электродвигателя S .&

5000 Тогда

4 К

постоянная

(5,(2)

Магнитная индукция в воздушном зазоре из теории электрических машин равна

B-«Јt 3

где Ф - магнитный поток,

п - коэффициент полюсного перекрытия;

г п - полюсное деление: Р.-- длина пакета статора (ротора). Магнитный поток равен (по закону Ома для магнитной цепи

25

CD-IW

(4)

30

35

40

где I - потребляемый ток электродвигателя: W - число витков обмотки статора; Щл. - сопротивление прохождению магнитного потока.

Подставляя (4) и (3) получим

D . I Wу .,.

ed-rVi-q-rn-r 2 1 (5)

W

где К2 -5р- постоянная для одного и

п/и Tn L

того же электродвигателя.

Следовательно, подставляя (5) и (2) получим

Ромп KrK2l2 ,(6)

Удельное давление равно

,2

Р КгК2-1

- К3-1

(7)

„ K1-KS где Кз - постоянная.

Линейная скорость, как известно, равна яО п

V :

60

(8)

где D - диаметр вала; 60 f

п

частота вращения вала;

f - частота питающей сети;

Р - число пар полюсов статора.

Подставляя выражение п в (8), получим

V K4-f.(9)

где К4

Р лО

-р- - постоянная для одного типа

электродвигателей.

Таким образом из (7) и (9):

P-V K3-l2-K4-f K542-f, (Ю) где Kg Кз Кз постоянная

Время ускоренных испытаний при эквивалентности радиальных износов подшипников равно

tv

ty

Ускорение испытания за счет повышенного торцевого износа торцевого подшипника определяется следующим образом.

При работе электродвигателя в вертикальном положении в составе насоса в топливе на торцевой подшипник действует сила массы Fm ротора и осевое усилие F0c со стороны насоса:

F Fm+Foc

Сила Foe зависит от частоты питающей сети, т.е.

Foc-F(f)

Тогда (f)

Удельное давление на подшипник равно

Р | K6tFm + F(f). (12)

где Кб - - постоянная

Из (9) и (12) получим (f)K4-f(13)

Время ускоренных испытаний при эквивалентности торцового износа подшипника равно

ty T rr-tH или

г V и

ty

+ FH(f)ICrfH.

KefF.r, + FyffflKFf

-s- tn ИЛИ

. Fm + FH(f) f« ,

ty Fm + Fy(f) V

(14)

Зависимость F(f) определяется предва- 5 рительно экспериментально или расчетным путем.

Таким образом, измерив установившуюся температуру при частоте fn, потребляемый ток при fH и повышенной частоте, а 10 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. 15 Предлагаемый способ испытания погружных электродвигателей является простым, так как не требует дополнительных устройств и оборудования, более достоверным, так как ужесточаются режимы работ 20 всех узлов электродвигателя и ускоряет испытания.

Проведенные проверочные испытания показали, что при увеличении частоты тока питающей сети в 1,15 раз (при Гц 25 вместо Гц) время испытания сокращается в 2 раза.

Формула изобретения Способ ускоренного испытания погруж30 ных электродвигателей, включающий увеличение частоты питающего тока по отношению к номинальному, отличающийся тем, что, с целью упрощения испытаний и повышения достоверности результатов, нагружа35 ют электродвигатель топливным насосом, измеряют потребляемый ток и установившуюся температуру обмотки при номинальной частоте и потребляемый ток при повышенной частоте, определяют время ускоренных

40 испытаний по эквивалентности влияния на прочность изоляционных материалов, радиальной и торцевой износ подшипников и проводят испытания в течение времени, равного наименьшему из этих значений.

45

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.

Фиг. 1

п

Tt7,