Beschreibung der Elektrisch/thermischen Prüfungen

Beschreibung der Elektrisch/thermischen Prüfungen
Jede gefertigte Maschine wird einer Stückprüfung unterzogen, um die Funktionsfähigkeit und die
Einhaltung der Kundenforderung nachzuweisen. Alle Meßwerte werden mit Messgeräten, die in
ein Kalibriersystem eingebettet sind, registriert und archiviert. Die Messdaten von Stückprüfungen werden verglichen mit Motoren gleicher Ausführung, die einer Typenprüfungen unterzogen
wurden. Die Messwerte müssen innerhalb der ermittelten Grenzwerte aus den Typenmessungen
liegen, zusätzlich wird die Symmetrie der Ströme überprüft. Auf besonderen Kundenwunsch
werden Prüfzertifikate ausgestellt.
Typenprüfungen werden bei neuen Motortypen zur Verifizierung der Anforderungen und als
Stichproben zur Überprüfung der Produktion durchgeführt. Sie dienen dazu die Kenndaten zu
ermitteln.. Als Ergebnisse in den Typenprüfzertifikaten werden per DV ausgewertete
Meßergebnisse ausgewiesen.
Im folgenden sind die Prüfungen aufgeführt und mit S gekennzeichnet, wenn es Stückprüfungen
sind bzw mit T gekennzeichnet, wenn es Typenprüfungen sind. Einige Prüfungen sind sowohl
Teil von Typen- als auch Stückprüfungen
Beschreibung der Prüfungen
0
1
2
3
3.1
3.2
4.
4.1
4.2
5
6.
6.1
7.
7.1
8.
8.1
8.2
8.3
9.
9.1
9.2
10.
10.1
10.2
10.3
11.
12.
Allgemeines
Kalter Ständer-Klemmenwiderstand
Drehrichtungsprüfung
Leerlaufprüfung
Leerlaufpunkt bei Nennspannung
Leerlaufkennlinie
Kurzschlußprüfung
Kurzschlusspunkt bei reduzierter Spannung
Kurzschlußkennlinie mit festgebremstem Läufer
Hochlaufkennlinien
Erwärmungsmessung
Erwärmungsmessung bei PN, UN und fN
Belastungskennlinien
Belastungskennlinien bei UN und fN
Wicklungsprüfung
Messung des Isolationswiderstandes
Hochspannungsprüfung der Wicklung
Hochspannungsprüfung der, in die Wicklung eingebauten,
Zusatzelemente
Wellenspannung
Messung der Wellenspannung im Leerlauf bei UN
Überprüfung der Lagerisolation wenn vorhanden
Zubehör
Prüfung des Zubehörs
Messung der SPM-Werte
Messung der Lagertemperaturen bei Gleitlagermaschinen
Schwingungsmessung
Geräuschmessung
S
S
T
T
S
T
S
T
T
T
T
S
S
S
T
T
T
S
S
T
T
S
S
S
(S)
(S)
T
T
T
T
T
Schorch Elektrische Maschinen und Antriebe GmbH Breite Str. 131 ⋅ D-41238 Mönchengladbach
Maschinenprüfung - Unterlagen-Nr.: 0401011
Tel.: (02166) 925-0 Fax: (02166) 925-100
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01.99
Beschreibung der Prüfungen im Einzelnen:
0
Allgemeines
Die Messungen erfolgen mit kalibrierten Messgeräten.
Als Messgeräte für Spannungen und Ströme werden Geräte mindestens der Klasse 0.5
verwendet. Zur Messung werden Strom und Spannungswandler der Klasse 0.1 eingesetzt.
Leistungsmessungen erfolgen mittels Aron-Schaltung mit Messgeräten der Klasse 0.2. Die
Widerstandmessung wird mit digitalen Messbrücken (eingeprägter Strom) in 4 Leitertechnik bis
zu den Maschinenklemmen durchgeführt. Schlupfmessungen erfolgen mit Hilfe von Schlupfspulen und Spiegelgalvanometer. Dabei wird die Läuferfrequenz direkt sichtbar und der Schlupf des
Läufers bestimmt bzw. bei kleinen Schlupfwerten wird die Drehzahl direkt gemessen.
Die Geräuschmessungen erfolgen mit Präzissionsschallpegelmesser IEC 651 Klasse1.
Schwingungmessungen werden mit Geräten gemäss ISO 2954 durchgeführt.
1
Kalter Ständer-Klemmenwiderstand
Die ohmschen Gleichstromwiderstände werden durch Speisung der geschalteten Motorwicklung
über jeweils zwei Klemmen mit einem konstanten Strom gespeist und der Spannungsabfall an
den Maschinenklemmen gemessen. Hieraus wird der Widerstand zwischen den Klemmen U-V,
V-W und U-W ermittelt. Zusätzlich wird die Temperatur der Wicklung gemessen. Auf den Prüfzertifikaten wird der Wicklungswiderstand der Wicklung bei 20°C ausgewiesen, dazu müssen die
Messwerte bei von 20°C abweichenden Temperaturen umgerechnet werden.
Prinzipbild des Messaufbaues:
U
U
V
V
A
V
W
W
A
V
Sternschaltung
Dreieckschaltung
Umrechnung der Messwerte:
(235+20)
Widerstand auf 20°C R 20 =
*R mess
(235+Wicklungstemperatur)
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2
Drehrichtungsprüfung
Mit der Drehrichtungskontrolle wird sichergestellt, dass bei Anschluß Netzleitung an die
Maschinenklemmen L1 an U, L2 an V und L3 an W die Drehrichtung Rechts mit Blick auf
Antriebsseite ergibt.
3
Leerlaufprüfung
3.1
Leerlaufpunkt bei Nennspannung
Die Leerlaufmessung bei Nennspannung ±1% wird im kalten Maschinenzustand durchgeführt.
Die Maschine ist dabei völlig unbelastet. Während der Messung werden die Spannung, Ströme
und Leistungen erfaßt.
3.2
Leerlaufkennlinie
Im Rahmen der Typenprüfung wird bei betriebswarmer Maschine eine Leerlaufkennlinie aufgenommen. Die Kennlinie besteht aus 6 Messpunkten. 3 Messpunkte in Nähe Nennspannung und
3 Messpunkte mit kleiner Spannung. Die Messpunkte in Nähe der Nennspannung gestatteten
eine sichere Ermittlung der Daten bei Nennspannung, die Messpunkte bei kleinen Spannungen
werden benutzt, um durch Regressionsrechnung die Reibungsverluste eindeutig zu bestimmen.
Aus dem Nennleerlaufstrom und Wicklungswiderstand können die Wicklungsverluste berechnet
werden und damit ist die Verlustaufteilung festgelegt. ( Reibungs- Wicklungs- und Eisenverluste)
Leerlaufkennlinie (Beispiel)
Kennlinie
V=f(U)
9
linearisiert
(V=f(U^2))
8
Verluste z.B. in kW
7
6
5
Eisenverluste
4
Gesamtverluste
3
2
Kupferverluste
1
Reibungsverluste
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Spannung (U/Un bzw (U/Un)^2)
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4
Kurzschlußprüfung
4.1
Kurzschlußpunkt bei reduzierter Spannung
Die Maschine wird über einen definierten Hebelarm mechanisch blockiert, (festgebremster Rotor)
bei reduzierter Spannung eingeschaltet.
Folgende Meßwerte werden dabei aufgenommen: Spannung, Ströme, Leistung und die
Kraftanzeige des Hebelarmes (über eingebaute DMS).
4.2
Kurzschlußkennlinie mit festgebremstem Läufer
Die Messung nach Pkt. 4.1 wird für die Typenmessung auf 3 Messpunkte ausgedehnt, um eine
Kennlinie zu erhalten, aus der die Werte für Nennspannung durch Umrechnung bzw. Extrapolation ermittelt werden.
5
Hochlaufkennlinieen
Die Hochlaufkennlinie der Maschine wird durch Differenzierung des Drehzahlverlaufes über der
Zeit bestimmt. Hierzu wird mit einem Tachogenerator während eines unbelasteten quasistationären Hochlaufes bei kleiner Klemmenspannung ein, der Drehzahl proportionales, Spannungssignal aufgezeichnet. Aus dem Anstieg der Drehzahl (Spannung) wird der Drehmomentenverlauf
berechnet werden. Die Parametrierung der Drehmomentenkennlinie erfolgt aus der stationären
Messung gemäss Pkt. 4.2.
6
3
5
2,5
4
2
3
Moment
Strom
Strom- und Drehmomentenkennlinie
Ia
Mk
Ma
Moment
Strom
1,5
Ms
2
1
1
0,5
0
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Drehzahl
Ma = Anzugsmoment; Bezugspunkt aus der Kurzschlusskennlinie
Ms = Sattelmoment
Mk = Kippmoment
Ia = Anzugsstrom
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6
Erwärmungsmessung
6.1
Erwärmungsmessung bei PN, UN und fN
Zur Bestimmung des thermischen Verhaltens einer Maschine wird eine
Dauererwärmungsprüfung bis zur Beharrung durchgeführt. Die Maschine wird dazu mit einer
Gleichstrommaschine als Belastungsmaschine gekuppelt, die sowohl motorisch als auch
generatorisch betrieben werden kann. Die Bremsleistung bei der Motorbetrieb und die
elektrische Leistung bei Generatorbetrieb werden in das Netz zurückgespeist. Betrieben wird die
Maschine bis der nach EN 60034 definierte thermische Beharrungszustand erreicht ist.
Die Belastungszeiten hängen von der Motorgröße und der Belüftungsart ab und dauern bis zu
10h bei grossen rippengekühlten Maschinen, wenn keine geeigneten Massnahmen zur
Verkürzung getroffen sind. Während der Dauererwärmungsprüfung werden verschiedene
Temperaturen von z.B. Lagern, Gehäuse, Kühlmittel usw. überwacht und protokolliert.
Nach Erreichen des Beharrungszustandes wird die Maschine stillgesetzt und die Abkühlkurve(n)
aufgenommen. Aus dieser Kurve wird die Wicklungsübertemperatur gemäss EN 60034 ermittelt
und auf Nennleistung umgerechnet.
Prüfaufbau (Systemdarstellung)
3 Phasen Netz
Motor oder
Generator
Prüfling
Gelenkwellen
Kupplung
Generator
oder Motor
Gleichstrommaschine
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Ständerabkühlkurve (Beispiel)
20
Widerstand / mOhm
19
R / m Ohm
18
Erste Erfassung
nach dem Abschalten
17
16
15
14
Extrapolationszeitpunkt nach
EN 60034 (z.B.90s)
13
12
11
10
0
50
10 0
15 0
20 0
25 0
30 0
t/s
7
Belastungskennlinien
7.1
Belastungskennlinien bei UN und fN
Die Aufnahme der Lastkennlinien erfolgt in der Regel zwischen den Lastwerten von 0,25 bis1,25
der Nennlast des Prüflings. Spannung, Leistung, Ströme und Schlupf werden gemessen und
protokolliert. Die Messwerte werden per EDV rechnerisch ausgewertet und als Protokoll ausgegeben.
Ausgabe einer Belastungskennlinie (Beispiel 6kV-Motor 1800kW Nennleistung
P / Pn
Spg.
Frq.
Strom
Pauf
Pab
eta
V
Hz
A
kW
kW
%
1.25
6000
50
250,1
2333
2250
96,45
0,898
0,837
1,00
6000
50
198,6
1859
1800
96,80
0,901
0,647
0,75
6000
50
151,7
1393
1350
96,95
0,883
0,468
0,50
6000
50
109,2
931,1
900,0
96,65
0,821
0,301
0,25
6000
50
70,79
474,2
450,0
94,90
0,645
0,146
8
Wicklungsprüfung
8.1
Messung des Isolationswiderstandes
cos
Schlupf
%
Zur Bestimmung des Wicklungsisolationswiderstandes zwischen Leiter und Masse (Gehäuse)
werden kalibrierte Isolationsmessgeräte verwendet.
Es wird der Isolationswiderstand der geschalteten Wicklung(en) gegen Masse (Gehäuse)
ermittelt. Diese Prüfung erfolgt vor dem erstmaligen Einschalten der Maschine.
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8.2
Hochspannungsprüfung der Wicklung
Die Hochspannungprüfungen der Wicklungen erfolgen entsprechend EN 60034, in der Regel mit
2*UN +1000V. Zweitprüfungen dürfen nur mit 80% der vorgeschriebenen Spannung
durchgeführt werden um die Wicklung nicht unnötig zu belasten.
Folgende Prüfungen sind durchzuführen:
Wicklung(en) gegen Masse (Gehäuse)
(eventuell eingebaute Temperaturfühler werden dabei auf Masse gelegt)
8.3
Hochspannungsprüfung der, in die Wicklung eingebauten, Zusatzelemente
Eingebaute Temperaturfühler usw. werden mit einer Prüfspannung von 1500V gemessen.
Die Messung erfolgt gegen Masse (Gehäuse)
9
Wellenspannung
9.1
Messung der Wellenspannug im Leerlauf bei UN
Wellenspannungen können Lagerschäden bewirken, wenn Lagerströme fliessen. Deshalb
werden Wellenspannungen ab Ah 355 generell gemessen. Die Messung erfolgt über Schleifdrahtspitzen zwischen den Wellenenden AS und GS bei leerlaufender Maschine und bei
Nennspannung.
9.2
Überprüfung der Lagerisolation
Zur Verhinderung von Lagerströmen werden Isolierungen eingebaut. Je nach Ausführung der
Lagerisolation (Gleitlager-Wälzlager-beidseitig-einseitig) ist eine Prüfanordnung gemäß interner
Prüfvorschrift anzuwenden. Dabei wird die Isolation entweder direkt oder indirekt überprüft,
dokumentiert und archiviert.
10.
Zubehör
Zum Zubehör gehören:
Eingebaute Heizelemente
Eingesetzte Temperaturüberwachungelemente für z.B. Lager
An- oder eingebaute Fremdlüfter
Angebaute Bremsen usw.
SPM-Adapter
10.1
Prüfung des Zubehörs
Vorhandene Heizungen werden einer Hochspannungsprüfung mit 2*UN (Nennspannung der
Heizung)+1000V gegen Masse unterzogen.
Die eingebauten Temperaturüberwachungelemente für z.B. Lager werden einer Isolationswiderstandprüfung unterzogen.
Alle Zubehörteile werden desweiteren auf ihre Funktionsfähigkeit und die Übereinstimmung mit
den Anschlußzeichnungen hin überprüft.
10.2
Messung der SPM-Werte
Sind SPM-Adapter eingebaut, wird der Lagerlauf mit einem SPM-Meßgerät gemessen und
beurteilt. Die Meßwerte werden protokolliert und archiviert.
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10.3
Messung der Lagertemperaturen an Gleitlagermaschinen
Um sicherzustellen, daß Gleitlager einwandfrei sind, wird ein Erwärmungslauf für die Lager von
mindestens 2h Dauer bei unbelasteter Maschine durchgeführt. Die Lagertemperaturen AS und
GS sowie die Kühlmitteltemperatur werden über Pt100 mitgeschrieben. Freigegben werden die
Maschinen nur, wenn sich die Temperurverläufe charakteristisch verhalten.
11
Schwingungsmessung
Die Schwingungsmessung dient zur Überprüfung der Laufruhe. Gemessen wird gemäß EN
60034, Teil 14 die Schwinggeschwindigkeit an 6 Meßpunkten. An jeder Lagerstelle in horizontaler, vertikaler und axialer Richtung. Zulässige Grenzwerte für die Schwingstärke (der größte
Wert wird als Schwingstärke bezeichnet) sind in der genannten Norm in Abhängigkeit von der
Achshöhe und Drehzahl angegeben.
12
Geräuschmessung
Die Geräuschmessungen, Grenzwerte usw. sind in der Norm EN 60034 Teil 9 geregelt. Die
Messung im einzelnen und die Anordnung der Messpunkte sind in EN 21680 Teil 2 bzw.
Teil 3 festgelegt. Die Messung erfolgt grundsätzlich nach der Genauigkeitsklasse 3
(EN 21680, Teil 2) im Leerlauf. Für Messungen nach der Genauigkeitsklasse 2 (EN 21680,
Teil 1) bitten wir um Rücksprache.
Ersteller
Prüfung / Freigabe
(Schmauck)
(Wessel / Leiter Maschinenprüfung)
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