1.3 Автоматизація випробувань

Автоматизація випробувань електричних машин здійснюється з метою зменшення трудомісткості та вартості випробувань, підвищення точності й вірогідності їх результатів, покращення умов праці, забезпечення можливості дистанційного проведення випробувань, швидкої зміни їх програми та зменшення часу отримання результатів. Випробувальні стенди та лінії, як правило, вбудовуються в технологічні дільниці виробництва окремих вузлів та в дільниці складання й узгоджуються з ними за продуктивністю.

З технологічної точки зору процес автоматизації випробування готових електричних машин включає в себе:

–  автоматичне керування, встановлення, увімкнення та вимкнення електричних машин;

–  автоматичне встановлення режимів випробувань відповідно до заданої програми;

–  автоматичний збір, передавання й збереження, отриманих в процесі випробувань величин;

–  автоматичне оброблення виміряних величин;

–  подання результатів випробувань (протоколу) в потрібному вигляді.

Процес автоматизації випробувань реалізується тільки за допомогою цифрової техніки. Під час випробувань вимірюється велика кількість електричних та неелектричних величин за допомогою закладених або вбудованих в машину на час випробувань давачів (measuring element, sensor). Давачі можуть складатися з одного елементу (наприклад, термопари) або багатьох складних блоків багатофункціонального перетворення. Більшість сучасних давачів належить до останнього типу й бувають цифровими або дискретними. Вони складаються з первинного перетворювача (перетворюють безперервний вхідний сигнал, який відповідає фізичній величині, що вимірюється, в безперервний вихідний сигнал, як правило, електричний), нормувального перетворювача (для подальшого його оброблення), компенсатора (лінеаризує характеристики первинного перетворювача, компенсуючи вплив температури навколишнього середовища тощо) та аналого-цифрового перетворювача (АЦП). Швидкодія АЦП складає в наш час до 10⁶ точок в секунду, що дозволяє записувати з високою точністю (порядку 0,1%) практично всі перехідні процеси в режимі реального часу. Одночасно з записом показів давачів у пам’яті ЕОМ їх, звичайно, виводять і на прилади для здійснення візуального контролю за перебігом випробувань.

Зараз розроблена велика кількість програмно-інформаційних засобів на базі мікропроцесорних стандартів РХІ і VХІ. Для проведення дослідницьких та промислових випробувань використовуються практично однакові програмно-інформаційні засоби і форма подання їх результатів. Крім того, використання Інтернету дозволяє здійснювати дистанційні випробування за заданою програмою без наявності на місці випробувань персоналу для обслуговування.

Складність програми обробки залежить від поставленої задачі. Поряд з простими обчисленнями, наприклад, ККД та коефіцієнта потужності, розроблена велика кількість складних та трудомістких програм з визначення параметрів синхронної машини з досліду короткого замикання, параметрів та робочих характеристик асинхронного двигуна за результатами дослідів холостого ходу та короткого замикання.

За ідеального варіанта автоматизованих випробувань замовник одразу після закінчення випробувань отримує готовий протокол випробувань, який вміщує поряд зі стандартною текстовою частиною цифрову й графічну, яка відображає результати випробувань.

Автоматизовані промислові випробування можуть бути суттєво спрощені, оскільки під час їх проведення часто немає необхідності отримувати точне значення вимірюваних величин. Достатньо лише отримати відповідь на запитання, задовольняють чи ні вимірювані величини відповідні вимоги. Так, під час вимірювання опору ізоляції важливо, щоб він був не менший мінімально нормованого. Інші контрольовані величини мають обмеження зверху (втрати, струм холостого ходу й короткого замикання, опір обмоток (coil resistance; winding resistance) на постійному струмі тощо). Тому під час проведення, наприклад, приймально-здавальних випробувань електричних машин необхідно лише відокремити придатні машини від бракованих та виявити причину несправності (за яким параметром машина не задовольняє вимог). У протоколі випробувань, у такому випадку, може бути лише дата випробувань, заводський номер машини та відмітка про її приймання відділом технічного контролю (ВТК).

Промислові випробування можна проводити на установках двох типів. Установки першого типу дозволяють проводити всі необхідні випробування на одному робочому місці. Установки другого типу мають робоче місце (позицію) на кожне випробування, але на кожній позиції проводиться лише одне конкретне випробування. На рисунку 1.1, як приклад, наведена блок-схема промислової автоматизованої станції першого типу для випробування асинхронних двигунів потужністю (0,5¸5,5) кВт (без системи керування режимами двигуна, що випробовується).

1)      диспетчерський пункт;

2)      дисплей;

3)      ЕОМ;

4)      принтер;

5)      пристрій введення інформації;

6)      пристрій з’єднання з об’єктом;

7)      графопобудовник;

8)      давач змінної напруги (ac voltage; alternating voltage);

9)      давач постійної напруги (dc voltage; direct voltage);

10)  давач напруги змінного струму (alternating current);

11)  давач активної потужності;

12)  давач реактивної потужності;

13)  давач частоти (frequency; rate);

14)  давач швидкості;

15)  випробуваний двигун.

Рисунок 1.1 – Блок-схема автоматизованої станції для типових, приймальних і періодичних випробувань асинхронних двигунів потужністю (0,5¸5,5) кВт

Використання установок того чи іншого типу обумовлено їх продуктивністю, яка повинна відповідати продуктивності дільниці складання електричних машин. Оскільки продуктивність установок другого типу залежить від тривалості найбільш тривалого випробування, повинні вживатись заходи з узгодження тривалості окремих випробувань.

Під час приймально-здавальних випробувань асинхронних двигунів найбільш тривалою є перевірка ізоляції на електричну міцність, оскільки підвищена напруга повинна прикладатись протягом 1 хв. Тому стандарт для масового виробництва передбачає прискорення випробувань завдяки зменшенню часу прикладання випробувальної напруги з 1 хв. до 1 с. за одночасного збільшення випробувальної напруги на 20% понад встановлене значення. Крім того, вимірювання опору ізоляції та опору обмоток, визначення струму й втрат короткого замикання допускається виконувати вибірково. Це дозволяє суттєво скоротити час проведення випробувань і кількість персоналу обслуговування. Скорочення часу випробувань можна досягти й завдяки поєднанню деяких випробувань, наприклад, випробування ізоляції на електричну міцність та випробування міжвиткової ізоляції (minor insulation).