Реферат Курсовая Конспект
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ - раздел Энергетика, Министерство Сельского Хозяйства Российской Федерации Федеральное Го...
|
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Ижевская государственная сельскохозяйственная академия”
Утверждаю
Проректор по учебной работе
__________профессор П.Б Акмаров
"___"________________2006 г.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Учебно-методическое пособие к лабораторным работам по дисциплине «Эксплуатация электрооборудования» для студентов специальности «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»
Составители:
А.Р. Киршин
В.А. Носков
Ижевск 2006
УДК 621.3.004
ББК 31.26
К 43
Учебно-методическое пособие подготовлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки – «Агроинженерия» и на основе программы курса «Эксплуатация электрооборудования» по специальности «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства».
Учебно-методическое пособие рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. Протокол № от «_____»_________________2006 г.
Рецензент
ВВЕДЕНИЕ
Цель курса “Эксплуатация электрооборудования” направлена на то, чтобы научить будущих инженеров-электриков обеспечивать в производственных условиях высокую эксплуатационную надежность электрооборудования и средств автоматики на основе изучения прогрессивных методов и форм организации эксплуатации электрооборудования. Курс “ Эксплуатация электрооборудования” является специальным курсом для изучения студентами электриками.
Изучение указанного курса базируется на знании основ таких дисциплин, как теоретические основы электротехники, электрические машины, электрическое освещение и облучение, организация и управление сельскохозяйственным производством.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
- состояние и перспективы развития электрификации и автоматизации с.х. производства и быта сельского населения;
- основные понятия, термины и определения теории надежности и теории массового обслуживания применительно к эксплуатации электрооборудования, электроустановок и средств автоматики в сельском хозяйстве;
- основные технические средства, используемые при электрификации и автоматизации с.х. производства и быта сельского населения.
Студент должен уметьнаходить наиболее эффективные решения эксплуатационных задач с учетом специальных, экономических и технических критериев, а также организовать выполнение этих решений.
Учебно-методическое пособие к лабораторным работам предназначено для приобретения студентами практических навыков по эксплуатации отдельных видов электрооборудования.
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Организация лабораторных работ
Для выполнения лабораторных работ студенческая группа делится на 6 бригад по 3-4 человека. Работы выполняются в соответствии с графиком, имеющемся в лаборатории.
Перед выполнением лабораторной работы студентам необходимо предварительно оформить:
- “заготовку”, т.е. на листах формата А4 (297´210) вычертить все необходимые для выполнения лабораторной работы схемы, таблицы, рисунки и написать формулы (ГОСТ 2.105-95 и ГОСТ 2.701-84);
- ознакомиться с объемом и содержанием той работы, которую они будут выполнять в лаборатории.
Студенты, не представившие преподавателю “заготовку” для выполнения лабораторных работ, не изучившие содержание выполняемой работы и не ответившие на контрольные вопросы преподавателя, к работе не допускаются, но от занятий не освобождаются.
Содержание и объем лабораторных работ
№ работы | Содержание занятий | Количество часов |
Испытание трансформаторного масла | ||
Сушка и прогрев силовых трансформаторов в период эксплуатации | ||
Проверка состояния изоляции электрических машин и трансформаторов | ||
Исследование и наладка пускозащитной аппаратуры на универсальном стенде МИИСП | ||
Исследование работы трехфазного асинхронного двигателя при некачественном напряжении сети | ||
Исследование защиты электродвигателей на базе УВТЗ | ||
Исследование защиты электродвигателей на базе ФУЗ |
Отчет по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе студент оформляет индивидуально на формате А4. Отчет содержит “заготовку” для выполнения лабораторной работы, все необходимые расчеты для опытов и по результатам опытов, графики и выводы по результатам лабораторной работы. Зачет по лабораторной работе проставляется преподавателем по результатам собеседования по контрольным вопросам, представленным в конце каждой лабораторной работы.
ПОРЯДОК РАБОТЫ С МЕГАОММЕТРОМ
Проверка мегаомметра и исправности соединительных
Измерение сопротивления изоляции обмоток асинхронного
Измерение сопротивления изоляции обмоток силовых
Обмоток трансформатора
Номинальное напряжение обмотки высшего напряжения, кВ | Значение R60, МОм, при температуре обмотки, 0С | ||||||
До 35 | |||||||
Свыше 110 | Не нормируется |
Измерение сопротивления изоляции обмоток машин
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА -№1
ИСПЫТАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА
Цель работы: Ознакомиться с характеристиками трансформаторного масла и освоить методику его испытания.
Программа работы
1 Ознакомиться с характеристиками трансформаторного масла, его образцами и аппаратурой испытания.
2 Определить содержание в масле механических примесей, шлака, оценить прозрачность масла.
3 Определить содержание взвешенного углерода.
4 Определить наличие воды в масле.
5 Определить температуру вспышки паров трансформаторного масла.
6 Определить электрическую прочность трансформаторного масла.
7 Составить отчет по работе, заполнить протокол испытаний.
Содержание и методика выполнения работы
Таблица 1.1 - Предельно допустимые значения показателей
Определение содержания в масле механических примесей, шлака
Определение данных показателей производится визуально, по внешнему виду пробы масла.
Проба масла должна быть в банке из прозрачного стекла, емкостью не менее 0,5 литра с притертой пробкой. Банка медленно перевертывается и производится наблюдение в дневном или электрическом свете за осаждением механических примесей. Если в пробе имеется более 10 ворсинок и мелких частиц примесей, то масло считается загрязненным.
При наличии шлака в масле после перевертывания в нем появляется муть в виде кольца или облачка. Шлак может быть и в виде твердых частиц. При выпадении шлака в осадок масло должно быть заменено.
Прозрачность трансформаторного масла определяется на глаз. Слой масла в банке должен хорошо просматриваться на свет.
Определение содержания взвешенного углерода
Определение содержания взвешенного углерода проводится в основном для трансформаторного масла масляных выключателей. При возникновении электрической дуги в выключателях трансформаторное масло разлагается и образуются частицы черного цвета (углистый шлак), который принято называть взвешенным углеродом. Масло, содержащее взвешенный углерод, имеет синеватый оттенок и обладает более сильной флуоресценцией, чем чистое масло.
Испытываемое масло заливается в плоскую, шириной 100 мм, стеклянную банку из прозрачного стекла. На задней стенке прибора приклеивается листок белой бумаги с нанесенными черной тушью тремя линиями толщиной 1; 0,5; 0,1 мм.
Банку помещают в специальный ящик (Рисунок 1.1) и методом просвечивания слоя масла определяют содержание взвешенного угля в пробе. Просмотр линий производится через щель 4…5 мм, наблюдатель должен находиться примерно на расстоянии 500 мм от черных линий.
Рисунок 1.1 - Определение взвешенного углерода в трансформаторном масле
1- фанерный ящик
2- щель (ширина 5 мм)
3- банка с маслом
4- крышка
5- лампа (Р=25 Вт)
6- лист с нанесенными тушью линиями
Степень загрязнения масла углем определяется в зависимости от видимости линий:
а) через слой масла ясно и четко видны три линии - содержание угля в масле соответствует I баллу. Масло пригодно к эксплуатации;
б) линия 0,5 мм видна не четко, а линия 1,0мм четко - содержание угля в масле соответствует 2 баллам. Масло не пригодно к эксплуатации, должно быть очищено при помощи фильтр-пресса;
в) линия 0,5мм не видна - содержание угля в масле соответствует 3 баллам. Масло не пригодно к эксплуатации, должно быть подвергнуто регенерации или заменено.
Определение температуры вспышки паров
Трансформаторного масла
Температуру вспышки трансформаторного масла определяют прибором Мартенс-Пенского.
В промытый легким бензином резервуар прибора заливают обезвоженное трансформаторное масло до риски. Резервуар помещают в гнездо чугунной воздушной бани, закрывают его чистой сухой крышкой и вставляют термометр с пределом измерений от -30° до +170°С. Затем нагревают масло электронагревательным прибором, включенным через "ЛАТР". Вначале температуру масла повышают со скоростью 5…8°С/мин. За 30°С до ожидаемой температуры вспышки скорость подъема температуры следует снизить до 2°С/мин.
Скорость подъема температуры регулируется изменением подводимого напряжения к нагревателю.
Данные контроля за ходом подъема температуры заносят в таблицу 1.2.
Таблица 1.2- График изменения температуры трансформаторного масла
Т, мин. | ||||||||
Температура масла |
По данным температурного контроля строится график подъема температуры, который должен строго соответствовать требованиям международного стандарта HC027I9-I3.
Во время нагрева масло перемешивают вращающейся мешалкой со скоростью 60 мин-1, при температуре масла на 17°С ниже ожидаемой температуры вспышки приступают к испытанию на зажигание.
Рисунок 1.2 - График подъема температуры
Для этого через каждые 2°С поджигают фитилек прибора и поворачивают рукоятку горелки, при этом отверстие в крышке открывается на 1 секунду и фитилек опускается в открытое отверстие. Если вспышка не произошла, масло вновь перемешивается, повторяя операцию зажигания через 2°С. Моментом вспышки считается момент появления синего пламени над всей поверхностью масла. За температуру вспышки принимается температура в момент первой вспышки.
Температура вспышки трансформаторного масла зависит от давления окружающей среды. При давлении, отличающемся от нормального (760 мм рт. ст.) на 15 мм и более, в показанную термометром температуру вспышки вводят поправку Δt, которую вычисляют по формуле:
Δt = 0,0345(760 – Р). (1.1)
где: Р - фактическое барометрическое давление, мм рт. ст.
Вычисление производят с точностью до 1°С. Поправку прибавляют к показанию, если барометрическое давление ниже нормального и вычитают при барометрическом давлении выше нормального.
Барометрическое давление, мм рт. ст. | Поправка, °С. |
630…658 659…687 688…716 717…745 746…803 | +4 +3 +2 +1 -1 |
Таблица 1.3- Поправки
В таблице 1.3 даны поправки, вычисленные по формуле (1.1) с точностью до 1°С. Температура вспышки трансформаторного масла не должна быть
ниже 135°С.
Таблица 1.4-Определение электрической прочности трансформаторного масла
№ пробоя | Среднее значение, Eср кВ | |||||
Масло считается пригодным к эксплуатации и для заливки во вновь вводимое оборудование, если наименьшее пробивное напряжение больше допустимого напряжения указанного в таблице 1.1.
Данные испытания заносятся в протокол форма 1.
Форма 1
Таблица 1.5-Протокол сокращенного анализа трансформаторного масла
Испытания | Результат |
1 Цвет масла | |
2 Механические примеси | |
3 Содержание взвешенного угля | |
4 Содержание воды | |
5 Температура вспышки | |
6 Электрическая прочность |
Заключение: Масло соответствует нормам по всем пунктам.
Пригодно к эксплуатации в оборудовании напряжением до ___ кВ.
Испытания производил:
Дата анализа:
Содержание отчета
В отчете необходимо привести цель, программу работы, краткое описание методики испытания трансформаторного масла, принцип работы и устройство отдельных приборов и оборудования для испытания, принципиальную электрическую схему АИМ-80, протокол испытания. По результатам проведения испытаний, занесенным в протокол, сделать заключение о состоянии масла.
Контрольные вопросы
1 Каково назначение трансформаторного масла в электрических аппаратах различного типа?
2 Как проводится отбор пробы трансформаторного масла из трансформаторов и масляных выключателей?
3 Какие изменения происходят в трансформаторном масле в условиях эксплуатации?
4 Дать определение основным характеристикам трансформаторного масла.
5 Что понимается под электрической прочностью трансформаторного масла и как ее определяют?
6 Какие испытания входят в программу "на пробой" и какие в сокращенный анализ, каковыих сроки?
7 Пояснить схему прибора АИМ-80.
8 Принцип работы и устройство прибора Мартенс-Пенского.
9 Преимущества и недостатки трансформаторного масла как жидкого диэлектрика. Какие жидкие диэлектрики можно использовать взамен трансформаторного масла?
10 Почему можно использовать трансформаторное масло с электрической прочностью равной 35 кВ в аппаратах с напряжением 110 кВ и более?
Литература
1 Правила эксплуатации электроустановок потребителей. –М.: Энергоатомиздат. 1996,-288с.
2 Нормы испытания электрооборудования. Выпуск 8-M.: "Энергия".1978.
3 Маневич Л.О. Обработка трансформаторного масла. -М.: Энергоатомиздат, 1985.
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА -№ 2
СУШКА И ПРОГРЕВ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Таблица 2.2 - Сопротивление изоляции обмоток трансформатора
относительно корпуса
Температура окружающей среды | R15 | R60 | Kаб. | Состояние изоляции |
°С | МОм | МОм | - | |
Коэффициент абсорбции (R60/R15) для трансформаторов мощностью менее 10000 кВА, напряжением до 35 кВ при температуре +10…+30 °С должен быть не менее 1,3, а для трансформаторов напряжением 110 кВ и выше
не менее 1,5.
2 Измерение омического сопротивления обмоток трансформатора постоянному току
При определении параметров сушки надо знать сопротивление обмоток трансформатора Rф. Измерение сопротивления обмоток постоянному току проводят методом амперметра и вольтметра или мостом постоянного тока. Если нет выведенной нейтрали трансформатора (фазные обмотки соединены в звезду), то сопротивление Rизм измеряют между линейными выводами. Сопротивление каждой фазы обмоток приближенно определяют по формулам:
а) при соединении обмоток звездой:
, (2.2)
б) при соединении обмоток треугольником:
, (2.3)
При измерении сопротивления обмоток высокого напряжения (ВН) можно воспользоваться схемой (рисунок 2.1). При этом перемычка между линейными выводами В и С не ставится. Ток при измерении должен быть не более 0,6 номинального тока обмоток трансформатора.
Результаты измерений омического сопротивления обмоток заносятся в таблицу 2.3.
За расчетное сопротивление принимается среднеарифметическое сопротивление обмоток 3-х фаз, приведенное к температуре 75°С.
Для обмотки ВН:
, (2.4)
, (2.5)
, (2.6)
где: t0 - температура окружающей среды.
Для обмотки НН:
, (2.7)
, (2.8)
Таблица 2.3 - Сопротивление обмоток постоянному току
№з амера | Обмотка ВН | Обмотка НН | RВН | RВН75 | RНН | RНН75 | ||||||||||||||||
Фазы АВ | Фазы ВС | Фазы СА | Фаза а | Фаза в | Фаза с | |||||||||||||||||
U | I | RАВ | U | I | RВС | U | I | RСА | U | I | Rа | U | I | Rв | U | I | Rс | |||||
В | А | Ом | В | А | Ом | В | А | Ом | В | А | Ом | В | А | Ом | В | А | Ом | Ом | Ом | Ом | Ом | |
3.1 Нагрев активней части трансформатора постоянным током
Нагрев трансформаторов постоянным током в основном используется для контрольного прогрева перед испытаниями электрической прочности изоляции трансформаторов. Сущность метода заключается в том, что к обмоткам трансформатора обычно со стороны высокого напряжения подводят постоянный ток. Обмотки трансформатора должны быть соединены так, чтобы ток протекал по всем обмоткам.
Существует несколько вариантов соединения обмоток при сушке (рисунок 2.1).
|
| |||||
| ||||||
а) б) в)
Рисунок 2.1 – Схемы соединения обмоток трансформатора
При соединении обмотки ВН в звезду без выведенной на крышку нейтрали можно применять схему рисунка 5.1а, а при наличии нейтрали - схемы 2.1б, 2.1в. Обмотки, не участвующие в нагреве, должны быть замкнуты накоротко.
Нагревание обмоток методом постоянного тока рекомендуется проводить в следующей последовательности:
1 Определить степень увлажнения изоляции обмоток и установить необходимость сушки или контрольного прогрева изоляции обмоток трансформатора.
2 Записать паспортные данные трансформатора и определить значение тока для сушки. Ток в обмотках трансформатора во время сушки не должен превышать значения номинальных токов обмоток трансформатора. При расчете можно принять Iс = Iн.
3 Выбрать схему для сушки обмоток трансформатора и определить полное сопротивление схемы:
(схема 2.1а) , (2.9)
(схема 2.1б), (2.10)
(схема 2.1в) (2.11)
При выполнении работы рекомендуется выбрать схему 2.1а.
4 Определить расчетное значение параметров сушки и по ним выбрать источник питания постоянного тока.
А ; (2.12) В; (2.13)
, кВт (2.14)
5 Собрать схему для сушки обмоток постоянным током (рисунок 2.2)
|
|
6 Включить схему под напряжение, предварительно выведя регулятор напряжения в положение, соответствующее минимальному напряжению. Затем установить расчетное значение тока для сушки обмоток.
7 Расчетные значения и показания приборов занести в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 - Данные сушки обмоток трансформатора постоянным током
Расчетные данные | Опытные данные | ||||
U | I | Р | U | I | Р |
В | А | кВт | В | А | кВт |
В процессе сушки или прогрева трансформатора необходимо контролировать температуру обмоток и периодически проводить замеры сопротивлений изоляции. Температура верхних слоев масла не должна превышать 80°С.
Достоинство метода:
- простота;
- малое напряжение;
- градиент тепла совпадает с градиентом выхода влаги.
Недостатки метода:
- сушка производится при наличии масла в трансформаторе, что сказывается на старении масла;
- необходимо наличие источника постоянного тока;
- большая длительность сушки.
Таблица 2.5-Эмпирические коэффициенты
ΔР, кВ/м2 | А1 | ΔР, кВ/м2 | А1 | ΔР, кВ/м2 | А1 |
0,75 0,80 0,90 1,00 | 2,33 2,20 2,12 2,02 | 1,10 1,20 1,40 1,60 | 1,92 1,82 1,74 1,65 | 2,00 2,20 2,50 3,00 | 1,59 1,54 1,42 1,34 |
б) мощность, необходимая для сушки, кВт.
, (2.17)
в) сила тока в намагничивающей обмотке, А.
, (2.18)
где (0,5…0,7) - для трансформаторов, имеющих гладкие и трубчатые баки; для трансформаторов с ребристыми баками
0,3.
Чем толще стенки бака, массивнее детали наружного крепежа, тем выше значение ;
г) сечение провода намагничивающей обмотки, мм
, (2.19)
где Δ - допустимая плотность тока намагничивающей обмотки (смотрите таблицу 2.6);
1,3 - коэффициент, учитывающий возможность регулирования активной мощности в сторону увеличения на 30 %.
Таблица 2.6 - Допустимая плотность тока Δ намагничивающей
Таблица 2.7-Параметры сушки индукционными потерями в баке
Параметры сушки | Расчетные данные | Опытные данные |
1 Напряжение сушки, В 2 Число витков 3 Ток в обмотке, А 4 Потребляемая мощность, кВт |
Внимание! При выполнении лабораторной работы процесс сушки обмоток трансформатора проводится кратковременно (15-20 мин.). На практике сушка длится 10 часов и более.
Для трансформаторов большой мощности взамен однофазной обмотки используется трехфазная индукционная обмотка. Число витков определяется из выражений:
, (2.20)
, (2.21)
Определение мощности, необходимой для сушки, выбор удельной мощности ΔР и коэффициента А1 для 3-х фазной обмотки производится так же, как и для однофазной обмотки.
3.3 Сушка обмоток трансформатора токами короткого замыкания.
Сущность данного метода сушки состоит в следующем: одну из обмоток трансформатора (обычно низшего напряжения) замыкают на зажимах выводов накоротко, а другую(обычно высшего напряжения) питают от источника переменного тока пониженного напряжения.
К обмотке высшего напряжения подводят напряжение, равное напряжению короткого замыкания:
, (2.22)
где: Uк%- напряжение короткого замыкания в % (берется из паспортных данных трансформатора).
При напряжении питания, равном UК., в обмотках трансформатора будут протекать номинальные токи трансформатора.
Нагревание трансформатора производится за счет тепла, выделяемого потерями в обмотках и добавочными потерями от вихревых токов в конструктивных деталях и в стенках бака, вызываемыми потоками рассеяния. Если потерями от потоков рассеяния пренебречь, то потери РК.З при сушке для 3-х фазного трансформатора можно определить:
, Вт (2.23)
где IВН, IНН - номинальные фазные токи в обмотках ВН и НН трансформатора;
rВН75, rНН75 - соответственно активные сопротивления обмоток ВН и НН, приведенные к температуре 75°С.
Прогрев обмоток трансформатора средней мощности производится при токе, равном номинальному; для трансформаторов большой мощности (250МВА и выше) прогрев производится током равным или меньшим 0,7 номинального. Трансформаторное масло из трансформатора не сливается.
Сушку токами короткого замыкания рекомендуется производить в следующей последовательности:
1 Определить степень увлажнения изоляции обмоток трансформатора.
2 Записать паспортные данные трансформатора.
3 Определить параметры сушки UК и РК.
4 Собрать схему для сушки, рисунок 2.4.
Рисунок 2.4 – Сушка обмоток трансформатора токами короткого
Таблица 2.9 - Зависимость скорости нарастания температуры верхних слоев масла при прогреве трансформатора от температуры верхних слоев масла
Температура верхних слоев масла трансформатора, ˚С | От минусовой до +20 ˚С | 20…50 ˚С | 50…70 ˚С |
Скорость нарастания температуры верхних слоев масла трансформатора, ˚С/ч | 5-8 | 3-5 | 2-3 |
Изменение скорости нарастания температуры верхних слоев масла может производиться следующими способами: изменением напряжения питания, периодическим отключением источника питания, включением в работу охладителей. Температура обмоток трансформатора контролируется также, как и при сушке индукционным методом. При этом температура верхних слоев трансформаторного масла не должна превышать 80 °С.
Метод сушки токами короткого замыкания применяется для сушки трансформаторов, заполненных трансформаторным маслом.
Преимуществом данного метода является простота, удобство реализации.
К недостаткам следует отнести то, что при нагреве трансформаторов все потери сосредотачиваются в обмотках, что приводит к повышенному нагреву обмоток и старению изоляции.
Способ сушки токами нулевой последовательности
Способ сушки токами нулевой последовательности основан на нагреве активной части трансформатора за счет тепла, выделяемого в стержнях и в баке трансформатора от вихревых токов под действием переменного магнитного поля рассеяния.
При данном способе сушки обмотки соединяются таким образом, чтобы потоки во всех стержнях магнитопровода совпадали по величине и по направлению (рисунок 2.5).
Рисунок 2.5 - Схемы включения обмоток при сушке токами
нулевой последовательности: а) трехфазная обмотка; б) однофазная обмотка.
Обычно в трансформаторах сельских сетей в качестве намагничивающей обмотки используется обмотка низкого напряжения, в качестве источника питания - сварочный трансформатор.
Параметры сушки токами нулевой последовательности можно определить по следующим формулам:
Мощность сушки:
, кВт, (2.24)
где Рн - номинальная мощность силового трансформатора, кВт.
Напряжение сушки определяется из выражений:
а) при соединении обмотки в «звезду», схема 2.5а,
, (2.25)
б) при соединении обмоток в «треугольник», схема 2.5,
, (2.26)
где - коэффициент мощности, при сушке принимается равным 0,2 -0,7. Чем меньше мощность трансформатора, тем меньше ;
Z0 - полное сопротивление нулевой последовательности.
Для трансформаторов с трубчатыми и гладкими баками:
, (2.27)
где l и в– соответственно, высота обмотки и расстояние между магнитопроводом и стенками бака, м (для трансформатора установленного в лаборатории l =0,45 м, а в=0,05м);
ZK – полное сопротивление короткого замыкания фазы трансформатора, Ом.
, (2.28)
где UК% - напряжение короткого замыкания (указано в паспорте трансформатора), %;
IНФ, UНФ – соответственно, номинальные фазные ток и напряжение трансформатора со стороны низкого напряжения.
Для трансформаторов с ребристыми баками
Ток сушки определяется по формуле
, (2.29)
где SН – полная номинальная мощность трансформатора, кВА.
Примечание. Сопротивление Z0 и cosφ0 можно определить опытным путем по схеме рисунок 5.6. При этом следует иметь в виду, что на разомкнутой обмотке высокого напряжения наводится значительное напряжение нулевой последовательности. Поэтому нужно соблюдать правила техники безопасности, связанные с установками высокого напряжения (провода с изоляторов ВН необходимо во время опыта снять).
После определения параметров сушки расчетным путем собирают схему согласно рисунок 2.6 и определяют параметры сушки опытным путем.
Рисунок 2.6 - Сушка трансформатора токами нулевой последовательности
Расчетные и опытные данные сушки заносят в таблицу 2.9.
Таблица 2.9 – Сушка трансформатора токами нулевой
Содержание отчета
В отчете необходимо привести: цель работы, схемы сушки трансформаторов различными способами, расчетные и опытные параметры сушки, сравнить способы сушки по удельным затратам мощности, по затратам времени, по распределению температур по обмоткам.
Контрольные вопросы
1 Когда требуется сушка трансформатора?
2 Какие способы сушки и прогрева трансформаторов применяются на практике?
3 Как определяются параметры сушки постоянным током?
4 В какой последовательности и как проводится сушка трансформатора индукционными потерями в собственном баке? Преимущества и недостатки данного способа сушки.
5 Для сушки каких трансформаторов можно использовать способ сушки токами нулевой последовательности?
6 В каких случаях можно использовать способ сушки токами короткого замыкания? Расчет параметров сушки. Преимущества и недостатки.
7 Какое влияние на процесс сушки трансформатора токами нулевой последовательности оказывают короткозамкнутые контуры из конструктивных элементов выемной части трансформатора?
8 Какой из перечисленных способов сушки наиболее экономичен?
9 От каких параметров трансформатора зависит напряжение при сушке токами нулевой последовательности?
10 От чего зависят потери в баке при индукционном способе сушки трансформатора?
Литература
1 Ерошенко Г.П.и др. Эксплуатация электрооборудования. -М.: КолосС, 2005. -344с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА -№3
Таблица 3.2- Допустимые испытательные напряжения
Рисунок 3.1- Схема измерения сопротивления изоляции асинхронного
Электродвигателя
Рисунок 3.2- Схема измерения сопротивления изоляции машины постоянного тока
При проведении опытов необходимо измерить сопротивление изоляции каждой обмотки относительно корпуса и между обмотками. При этом другие обмотки, не участвующие в измерении, следует замкнуть на корпус и подсоединить к общему контуру заземления. Результаты измерения следует занести в таблицы 3.3 и 3.4.
Таблица 3.3- Результаты измерения сопротивления изоляции
Таблица 3.4 - Результаты измерения сопротивления изоляции
Проверка состояния изоляции силового трансформатора
Проверка состояния силового трансформатора включает в себя следующие операции:
- измерение сопротивления изоляции и определение коэффициента абсорбции изоляции;
- измерение степени увлажнения изоляции емкостными методами;
- измерение тангенса угла диэлектрических потерь и емкости обмоток трансформатора.
2.1 Измерение сопротивления изоляции и определение коэффициента
абсорбции изоляции трансформатора
Измерение сопротивления изоляции обмоток трансформатора проводится по вышеприведенной методике. Измерение проводится мегаомметрами типа Ф-2, Ф4100, M4IOO на напряжение 2500 В. Схемы измерения сопротивления изоляции одинаковы независимо от типа трансформатора: для двухобмоточных трансформаторов ВН-НН+ корпус + земля; НН-ВН + корпус + земля; ВН-НН (рисунок 6.3).
Рисунок 3.3 - Схемы измерения сопротивления изоляции обмоток
трансформатора
Коэффициент абсорбции силового трансформатора должен быть не менее 1,3.
Таблица 3.5 - Наименьшие допустимые сопротивления изоляции
R60 обмоток трансформатора в масле
Номинальное напряжение обмотки высшего напряжения, кВ | Значение R60, МОм, при температуре обмотки, 0С | ||||||
До 35 | |||||||
Свыше 110 | Не нормируется |
Перед повторными измерениями сопротивления изоляции по какой-либо схеме все обмотки силового трансформатора заземляются на время не менее 5 минут для снятия остаточных емкостных зарядов.
Результаты измерений следует занести в таблицу 3.6
Таблица 3.6 Результаты измерений сопротивлений изоляции
Объект измерения | Время, с | Сопротивление изоляции | Коэффициент абсорбции | ||||
R ВН-НН+К | RНН-ВН+К | RВН-НН | КВН | КНН | КВН-НН | ||
Силовой трансформатор | |||||||
2.2 Определение степени увлажнения изоляции емкостными методами.
В процессе ревизии или сушки силового трансформатора производится оценка степени увлажнения изоляции емкостным методом "емкость-частота" или емкость-время".
При методе "емкость-частота" измеряется геометрическая емкость и емкость с учетом поляризации диэлектрика соответственно, при частоте 50 и 2Гц. При методе "емкость-время" измеряется приращение емкости за определенное время (t=4 с). Для оценки степени увлажнения берется отношение С2/С50 и ΔС/ С50.
Для трансформаторов, не требующих сушки, отношение С2/ С50 ≤ 1,3. При выполнении данного условия изоляция считается сухой.
Значение ΔС/ С50 не нормируется, однако оно учитывается при ревизии и ремонте трансформатора и используется в качестве исходных данных при эксплуатации трансформатора. Измеряются емкость С50 и ее приращение ∆С до ревизии и ∆С1 после ревизии и сравниваются отношения и ΔС/ С50 и ΔС1/ С50 . Изоляция трансформатора считается неувлажненной, если отношения ΔС/С50 и ΔС1/С50 не превышают следующих значений (таблица 3.7). Измерение ∆С производится для трансформаторов без масла.
Таблица 3.7-Допустимые значения приращения емкости изоляции
Температура окружающей среды при измерении, tоС. | |||||
ΔС/ С50 % | |||||
ΔС1/ С50 % | 8,5 |
Измерения производятся по стандартным схемам (рисунок 3.3) приборами типа ЕВ-3, ПКВ-7, ПКВ-8. Результаты измерения заносятся в таблицу 3.8.
Таблица 3.8 – Данные измерений с использованием прибора ПКВ-7
Объект измерения | Обмотка ВН | Обмотка НН | ||||||||||
С50 | С2-С50 | С50 | С2-С50 | |||||||||
- | пФ | - | пФ | - | пФ | - | пФ | |||||
Силовой трансформатор |
Порядок работы с прибором ПКВ-7.(См. схему рисунок 3.7 и прибор).
1 Прибор располагается в непосредственной близости к измеряемому объекту; корпус прибора заземляется.
2 Проверяется напряжение питания 220 В, шнур прибора подключается к сети.
3 Включается тумблер "сеть" и прибор прогревается в течение 2-3 минут.
4 Переключатель предела ставится в положение "100 тыс. пФ".
5 Тумблер SA1 устанавливается в положение "Уст" и ручкой "0" производится установка стрелки измерителя на нуль. Переключение тумблера SA1 в положение "Уст" и проверка нуля при отключении объекта обязательны при каждом измерении.
6 Собирается схема измерения (рисунок 6.3), заземляется корпус трансформатора, все обмотки, кроме испытуемой, соединяются с корпусом, отдельные выводы каждой обмотки соединяются между собой накоротко. Испытуемая обмотка подсоединяется к зажиму "объект" прибора. Заземленный провод объекта подключается к зажиму " " прибора.
7 Для измерения величины С50 тумблер SA2 устанавливается в положение
" C50", а тумблер SA3 в положение "ПКВ". Тумблер SA1 переводится в положение "изм" и через 10-15 секунд берется показание по шкале прибора. В том случае, если выбранный предел не соответствует величине измеряемой емкости ( показания составляют менее одной пятой шкалы), переключатель пределов ставится в другое положение.
8 Измеряется величина С2-С50. Для этого тумблер SА2 устанавливается в положение "С2 – C50", SА3- в положение "ПКВ". Отсчет берется не менее чем через 30 секунд после переключения тумблера SA1 в положение "изм.". Определение отношения С2/С50 производится по формуле:
, (3.5)
Предел измерения подбирается также, как по пункту 7.
9 Для определения степени увлажнения изоляции по методу "емкость-время" тумблер SA2 устанавливается в положение "C2-C50 " а тумблер SA3 в положение "ЕВ". Отсчет показаний берется через 60 секунд после переключения тумблера SA1 в положение "изм.". Отношение ΔС/С50 соответствует величине относительного прироста емкости ΔС/С50 . Показания прибора следует перевести в величину измеряемой емкости. Для этого следует воспользоваться следующей таблицей 3.9.
Таблица 3.9 – Переводные коэффициенты
Предел измерения, тыс. пФ. | |||||
«К» |
«К» - коэффициент, на который нужно умножить показания прибора, чтобы получить величину измеряемой емкости в пикофарадах.
2.3 Тангенс угла диэлектрических потерь является важной характеристикой изоляции трансформаторов и высоковольтных вводов и характеризует потери в изоляции. (Этот раздел изучается устно).
Тангенс угла диэлектрических потерь определяется как отношение активной составляющей тока утечки через изоляцию к его реактивной составляющей при приложении переменного напряжения. Обычно tg δ выражается в процентах:
tg δ % =100tg δ (3.6)
Значение tg δ нормируется для каждого вида оборудования в зависит от температуры и значения прикладываемого напряжения. Для электрических машин tg δ не нашло применения.
Измерение tg δ производится мостами переменного тока типов Р5026, Р595 и МД-16 на специальном высоковольтном стенде.
Оборудование и аппаратура, находящиеся под напряжением должны быть ограждены согласно ПУЭ.
Измерение емкости СХ и tg δ высоковольтной изоляции начинается со сборки прямой схемы . Перед измерением необходимо убедится, что вся коммутационная аппаратура выключена и напряжение отсутствует. Отключить цепи питания объекта испытания (силового трансформатора). На испытываемом силовом трансформаторе соединить вместе высоковольтные выводы обмотки А, В, С с медной шиной накоротко и считать этот контакт высоковольтным электродом. Кабель с вывода моста Р5026 с обозначениями "СХ ", "Э", "С0 "соединяют согласно схем. После окончания сборки схемы необходимо проверить правильность и надежность заземления, качество изоляции проводников, находящихся при испытании под высоким напряжением.
TV-10 - трансформатор напряжения;
РНО – регулятор напряжения;
С0 – Образцовый конденсатор;
Р5026 – мост переменного тока.
Принципиальная схема высоковольтного стенда представлена на рисунке 3.5.
Рисунок 3.5 – Принципиальная электрическая схема стенда
QS- рубильник;
QF- автоматический выключатель;
РНО – регулятор напряжения;
TV – трансформатор напряжения.
а) «прямая» схема
б) «перевернутая» схема
Рисунок 3.6 – Схемы измерения tg δ при работе на высоком напряжении
Порядок работы с прибором Р5026 на высоком напряжении.
1 Проверьте положение ручек и установите на приборе:
- ручку «чувствительность» в положение «ВЫКЛ.»;
- ручки ряда R3 в положение отчета 50 Ом;
- ручки С4 в положение 0,001 мкФ;
- ручку переключателя "А" в положение, соответствующее предполагаемому значению измеряемой емкости при работе на высоком напряжении.
Примечание. Если переключатель "А" находился в положении, соответствующем работе на низком напряжении, при переводе его ручки в положение "10 кВ" соответствующее для работы на высоком напряжении, необходимо нажать кнопку "К" и отпустить ее после перехода указателя ручки указателя на обозначение красного цвета "10 кВ".
Если порядок величины емкости объекта неизвестен, переключатель "С4" необходимо установить в положение измерения наибольшей емкости и при последующем уравновешивании моста установить вначале испытательное напряжение 1 кВ, не снижая значения ряда RЗ менее 15 Ом.
2 Убедитесь в выполнении всех требований предыдущих разделов, включите регулирующее устройство, затем кнопку "СЕТЬ" на Ф5122 (при работе с устройством защитного потенциала) и плавно поднимите напряжение до требуемого значения. Тресков, разрядов или шипений в элементах схемы наблюдаться не должно.
При обнаружении пробоя изоляции немедленно отключите напряжение, прекратите работу и пригласите преподавателя.
3 При исправной установке включите тумблер "СЕТЬ" прибора Р5026. При этом должна загореться лампочка освещения шкалы микроамперметра.
4 Установите ручку "ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ" в такое положение, при котором стрелка микроамперметра отклонится на 30-35мкА.
5 Выберите вращением ручки "R" переключателя пределов измерения положение, при котором отклонение стрелки микроамперметра будет минимальным. При этом не допускается нажимать кнопку "К".
6 Добейтесь положения, при котором стрелка микроамперметра наиболее близко подойдет к нулевой отметке шкалы, поочередно регулируя сопротивление ряда RЗ и емкости ряда С4, увеличивая при этом чувствительность указателя равновесия.
7 Уравновешивание моста заканчивается при такой чувствительности, при которой изменение R3 или С4 на величину, равную 1/2 допускаемой основной погрешности, вызывает отклонение стрелки микроамперметра не менее, чем на 0,5 мм.
Примечание. При наибольшей чувствительности уравновешивание
производится по минимальному отклонению стрелки микроамперметра.
8 Запишите значения отсчета "С4" и "RЗ", а также положение переключателя полярности "Б" на мосте и переключателя полярности В2 на регулирующем устройстве.
9 Уменьшите чувствительность указателя равновесия и переведите переключатель полярности "В" в другое положение при "tg δ". Произведите дополнительную регулировку "С4" и"С3" по п.6 и запишите полученные значения "С4" и "RЗ".
10 Установите переключатель "ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ" в положение "ВЫКЛ". Уменьшите напряжение на регулировочном устройстве и переведите переключатель полярности сети В2 (регулировочного устройства) во второе положение, а затем снова повышайте напряжение до требуемой величины.
11 Произведите регулирование (уравновешивание) моста согласно пунктам 6-9.
12 Переключатель "Чувствительность" установите в положение "ВЫКЛ.", на регулировочном устройстве снизьте испытательное напряжение до нуля, отключите выключатель B1 и поставьте переключатель полярности В2 в среднее положение.
13 Вычисления СХ и tg δ произведите по формулам 3.7 и 3.8.
Действительное значение емкости определите как среднее арифметическое по формуле:
, (3.7)
где: , , , - значение емкости, подчитанные по результатам отдельных измерений.
14 Действительное значение тангенса угла диэлектрических потерь определите как среднее арифметическое по формуле:
, (3.8)
где: ,, ,- значения тангенса угла диэлектрических потерь, подсчитанные по результатам отдельных опытов.
Внимание! При измерении высокое напряжение необходимо
поднимать плавно до 10 кВ, по окончании также плавно уменьшить напряжение до нуля.
Результаты измерений следует занести в таблицу 3.10.
Таблица 3.10- Результаты измерения tg δ и СХ
Объект | Схема измерения | Ручка, А | R3, Ом | tg δ tg δ | СX, мкФ | tg δ | ||
изм. | расчет | изм. | расчет | |||||
Трансформатор. | Прямая | + 1 | ||||||
Прямая | + 2 | |||||||
Перевернутая | + 1 | |||||||
+ 2 |
Для определения емкости и tg δ следует воспользоваться расчетными формулами 3.7 и 3.8 и данными таблицы 3.11.
По результатам измерений необходимо сделать заключение о состоянии изоляции.
Предельные значения tg δ изоляции обмоток трансформаторов на напряжение до 35 кВ включительно, залитых маслом даны в таблице 3.12.
Таблица 3.11
Пределы измерения | Пределы рабочего напряжения, кВ | Положение переключателя | Формула подсчета | ICX MAX , А | ||||
СХ , пФ | tg δ | «А» | «N» | СХ, мкФ | tg δХ | |||
10-1000 | 10-4-0,1 | 5-10 | 0,1 | 0,1С0R4/R3 | 0.1C4 | 3*10-3 | ||
100-10000 | 10-4-1,0 | 3-10 | C0*R4/R3 | C4 | 3*10-2 | |||
104-106 | 104-2*104 | 200C0*(150-S+R3)/R3 | C4 | 3*10-1 | ||||
3-5 | ||||||||
2*104-105 | ||||||||
105-106 | 5*10-4-1,0 | 2000C0*(150-S+R3)/R3 | C4 | 3 | ||||
650- 2*105 | 5*10-3-0,1 | 3-5 | 0,1 | 4*10-4R4/R3 | 0.1C4 | 4*10-4 | ||
6500-2*106 | 5*10-3-1,0 | 0,1 | 4*10-3R4/R3 | C4 | 3*10-2 | |||
2*106-5*108 | R4/R3 | 2*10-1 |
Таблица 3.12- Допустимые значения тангенса угла диэлектрических
потерь
Значения tg δ , % при температуре обмотки, оС | ||||||
tg δ | 10о | 20о | 30о | 40о | 50о | 60о |
1.2 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,4 | 4,5 |
Содержание отчета
Отчет должен содержать цель работы, программу работы, таблицы с данными опытов и их анализ, схемы измерения увлажнения изоляции, заключение о состоянии изоляции.
Контрольные вопросы
1. Почему нельзя эксплуатировать электрооборудование с увлажненной изоляцией? Физическая сущность протекания тока через изоляцию.
2. Как определяется коэффициент абсорбции? Физическая сущность измерения увлажнения изоляции по коэффициенту абсорбции.
3. В чем заключается физическая сущность измерения увлажнения изоляции емкостными методами?
4. В чем отличие измерения увлажнения изоляции по методу "ёмкость-частота" и "емкость-время"?
5. Привести схему замещения изоляции электродвигателя и силового трансформатора.
6. Пояснить устройство и принцип действия прибора ПКВ-7 на примере принципиальной электрической схемы.
7. Что такое tg δ и Сх изоляции? От чего зависят эти параметры трансформатора?
8. От чего зависят потери мощности в изоляции? Как определяются диэлектрические потери?
9. Рассказать принцип работы с прибором ПКВ-7.
Рисунок 3.7 – Принципиальная электрическая схема прибора ПКВ – 7
Литература
1. Ерошенко Г.П.и др. Эксплуатация электрооборудования. -М.: КолосС, 2005. -344с.
2. Справочник по наладке электрооборудования электростанций и подстанций . Под ред. Мусаэляна Э.И. -М.: Энергоиздат. 1984.
3. Сахновский Н.Л. Испытание и проверка электрического оборудования. -М.: Энергия, 1975.
4. Техническое описание прибора ПКВ-7.
5. Мост переменного тока Р5026. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА -№ 4
ИССЛЕДОВАНИЕ И НАЛАДКА ПУСКОЗАЩИТНОЙ
Таблица 4.1 - Определение тока уставки теплового реле
Ток элемента | Iсраб. при t = 20 мин. | Iуст. | Заключение |
А | А | А | |
Снятие ампер-временной характеристики реле производится аналогично проверке тока уставки, только при различных значениях тока нагрузки. Время срабатывания реле определяется по секундомеру. Характеристики реле снимаются для положения регулятора "0", "+5", "-5" при токах нагрузки (1,5-5)Iуст.
Установленное значение тока в процессе опыта следует поддерживать постоянным. Данные опыта заносятся в таблицу 4.2
Таблица 4.2- Ампер-временная характеристика реле
Положение переключателя | Ток нагрузки, А. | ||||||||
1,2Iуст | 1,5Iуст | 2Iуст | 2,5 Iуст | 3 Iуст | 3,5 Iуст | 4 Iуст | 4,5 Iуст | 5 Iуст | |
«0» | |||||||||
«+5» | |||||||||
«-5» |
По данным таблицы строится ампер-временная характеристика реле и сравнивается с типовой каталожной характеристикой в логарифмической системе координат (типовые характеристики выдаются преподавателем).
Таблица 4.3- Сопротивление изоляции пускателя
RКАТ | RАК | RВК | RСК | Rак | Rвк | Rск | RАа | RВв | RСс |
МОм | МОм | МОм | МОм | МОм | МОм | МОм | МОм | МОм | МОм |
где: RКАТ - сопротивление изоляции катушки относительно корпуса;
RАК, RВК , RСК - соответственно, сопротивление изоляции контактов отдельных фаз неподвижной системы относительно корпуса;
Rак , Rвк , Rск - сопротивление изоляции контактов подвижной системы относительно корпуса;
RАа , RВв , RСс - сопротивление изоляции контактов между контактами подвижной и неподвижной системы пускателя.
3.3 Проверка срабатывания электромагнита пускателя сводится к определению напряжения его втягивания и отпускания. Он должен срабатывать при напряжении на катушке 0,85Uн и выключаться при снижении напряжения до 0,4UН.
При проверке электромагнита необходимо:
1) включить катушку магнитного пускателя в розетку 0-250В стенда;
2) поставить переключатель питания стенда в положение "Розетка 0-250В";
3) вывести ручку регулятора напряжения на "0";
4) включить питание стенда выключателем "сеть";
5) плавно увеличивая от "0" напряжение на катушке пускателя добиться его срабатывания и вольтметром переменного тока РV1 измерить данное напряжение включения;
6) плавно уменьшая "регулятором напряжения" напряжение на катушке от напряжения включения, определить напряжение выключения магнитного пускателя.
Замеры повторить 3 раза. Данные занести в таблицу 4.4.
Таблица 7.4-Результаты измерения напряжения втягивания и
Таблица 4.5 - Технические данные растворов, провалов и нажатий для некоторых контакторов и пускателей
Тип | Раствор, мм | Провал, мм | Контактное нажатие, Н | |
начальное | конечное | |||
ПМЕ-000 ПМЕ-100 ПМЕ-200 ПА-300 ПА-400 ПА-500 ПА-600 П-6 КП-1 КПД-2 КПВ-502 КТПВ-521 | 2,8 2,5 3,0 3,0 3,5 4,0 4,0 3,0 8-10 11-13 8,0 13,0 | 2,4±0,4 2,5±0,5 3,0±0,5 2,2±0,3 3,0±0,5 4,0±0,5 4,0±0,5 2,4±0,5 3,5 3,0 2,4 2,4-3 | 1,1 2,0 4,5 6,9±0,35 13,0±1,3 23,0±2,5 34,0±1,7 - 1,4 7,84 4-5 4-5 | 2,3 3,5 6,7 9,7±0,5 18,8±1,8 32,8±3,3 50,6±2,7 2,7 2,45 14,6 8-10 8-10 |
Конечное нажатие контакта определяется с помощью пружинного динамометра в следующей последовательности:
- между подвижным и неподвижным контактом пускателя помещается бумажная полоска толщиной не более 0,1 мм (копировальная или папиросная бумага);
- на катушку электромагнита пускателя подается напряжение ( Uн=220В);
- с помощью пружинного динамометра, который закрепляется за подвижный контакт, определяется усилие, при котором освобождается бумажная полоска. Усилие для оттягивания контактов должно быть приложено перпендикулярно к плоскости касания контактов. Данные замера заносятся в таблицу 6.
Начальное нажатие - это усилие, создаваемое контактной пружиной в точке первоначального касания. Проверка начального нажатия производится при разомкнутых контактах (при отсутствии тока в цепи катушки). Бумажная полоска вкладывается между упором (пластинкой) и подвижным контактом. Оттягиванием с помощью динамометра подвижного контакта фиксируется усилие, при котором освобождается бумажная полоска. Это показание динамометра и будет начальное усилие нажатия контактов.
Раствор контакта - это кратчайшее расстояние между подвижным и неподвижным контактами - деталями в их разомкнутом положении. Измерить данное расстояние можно с помощью линейки или штангенциркуля.
Провал контакта - расстояние, на которое может сместиться контакт - деталь (подвижный или неподвижный), если будет удален один из контактов-деталей, препятствующих перемещению другого контакта-детали после их соприкосновения. Провал контакта магнитного пускателя можно определить путем измерения зазора (в включенном и отключенном положении пускателя) между подвижным контактом и его упором.
Результаты проверки контактной системы заносятся в таблицу 4.6.
Таблица 4.6- Данные проверки контактной системы магнитного
Проверка и настройка автоматического выключателя
При проверке и настройке автоматического выключателя необходимо:
- ознакомиться с конструкцией автоматического выключателя;
- определить номинальные данные автомата;
- определить пределы регулирования тока несрабатывания автомата;
- снять ампер-временную характеристику теплового расцепителя.
Ампер-временная характеристика теплового расцепителя автомата снимается аналогично теплового реле по пункту 2 при трех положениях рычага регулятора реле -среднее, нижнее, верхнее. Результаты замера заносятся в таблицу 4.7.
Таблица 4.7- Ампер - временная характеристика автомата AП-50
Положение переключателя | Ток установки, А. | |||||||
1,1IН. | 1,35IН. | 1,5IН. | 2IН. | 2,5IН. | 3IН. | 3,5IН. | 5IН. | |
Верхнее | ||||||||
Среднее | ||||||||
Нижнее |
По данным таблицы строится ампер - временная характеристика теплового расцепителя и сравнивается с типовой каталожной характеристикой методом наложения. Основные данные автоматов представлены в таблице 4.8 и 4.9.
Таблица 4.8 - Технические данные автоматических выключателей АП-50
Автомати- ческий выключа- тель | Номинальный ток рас- цепите- ля, А | Расцепители | |||||
тепловой | электромагниый | ||||||
Предел регулирова- ния то- ка уста- вки, А | 1,1•Iу | 1,35•Iу | 6•Iу | Значения токов мгновенного срабатывания | |||
На переменном токе | На постоянном токе | ||||||
Постоянного и переменного тока с комбинированным расцепителями. | 1,6 2,5 4,0 6,4 | 1,0-1,6 1,6-2,5 2,5-4 4-6 6,4-10 10-16 16-25 25-40 30-50 | Не срабатывает в течении часа | Время срабатывания не более 30мин | 1-10 сек. | 11,0 17,5 |
Таблица 4.9-Технические характеристики автоматических выключателей
Тип | Номинальный ток, А | Номинальный ток теплового расцепителя, А | Расцепитель | Число полюсов |
АП50-3МТ | 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16;25; 40; 50; 63 | комбинированный | ||
АП50-2МТ | 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16;25; 40; 50; 63 | комбинированный | ||
АЕ1031-1 | 6,0; 10; 16; 25 | комбинированный | ||
АЕ2046 | 10; 16; 20; 25; 40; 50; 63 | комбинированный | ||
АЕ2056 | 10; 16; 20; 25; 40; 50; 63; 80; 100 | комбинированный | ||
АК63-3МГ | 0,6; 0,8; 1,0; 1,25;1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10; 12.5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 | комбинированный | ||
ВА-14-26-34 | 16,20,25,32 | комбинированный |
Описание стенда МИИСП.
Стенд предназначен для проверки и настройки токовой защиты электрических двигателей, калибровки плавких вставок на переменном токе до 600А; проверки магнитных пускателей и реле на переменном токе до 250А; сушки обмоток электродвигателей постоянным током до 40А; проверки контактов низковольтных аппаратов при постоянном токе до 100А.
Принципиальная схема представлена на рисунке 4.1.
Техническая характеристика МИИСП
Наименование величин | Значения |
Напряжение питания стенда, В Максимальная мощность в длительном режиме, кВт Кратковременная мощность при проверке токовой защиты, кВт Габаритные размеры, мм (длина, ширина, высота) Масса стенда, кг | 220+10% 2,5 4,5 735х360х406 73,5 |
Питание к стенду подводится через автоматический выключатель АП50-2МТ.
Автотрансформатор ТV1 типа ЛАТР-1М служит для изменения напряжения на силовом трансформаторе от 0 до 250 В. В зависимости от положения ''переключателя питания'' SА3 на первичную обмотку силового трансформатора может подаваться напряжение непосредственно от сети или через ЛАТР-1М.
Напряжение на первичной обмотке ТV2 контролируется по вольтметру РV1.
Для измерения тока при настройке тепловых реле и автоматов служит трансформатор тока ТА1 (УТТ-5М).
Для получения постоянного тока, необходимого для сушки обмоток машин с контролем температуры, проверки контактов в низковольтном оборудовании, настройки защиты на постоянном токе, подзарядки аккумуляторов служит выпрямитель на диодах VД1 и VД2, позволяющий получить выпрямленный ток до 100 А при выпрямленном напряжении 4В и 40А при напряжении 24В.
Измерение выпрямленного тока производится с помощью прибора РАЗ с наружным шунтом R2 на 100А, 75 мВ. Измерение выпрямленного напряжения осуществляется с помощью того же прибора при включении добавочного сопротивления R3.
При настройке тепловой защиты для отсчета времени срабатывания служит электрический секундомер РТ, который включается с помощью выключателя SА2.
Для контроля температуры сушки обмоток используется специальный мост постоянного тока в плечо которого включается нагреваемая обмотка электродвигателя. Переключателем ''род работы'' и прибором РАЗ производится контроль за температурой обмотки в период сушки.
Содержание отчета.
В отчете необходимо привести: цель и программу работы, принципиальную схему стенда, таблицы измерений и их анализ, токовременные характеристики теплового реле и автомата (опытные и каталожные), построенные в координатах логарифмической шкалы. В конце отчета необходимо привести вывод по работе и подготовиться к ответу на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Работа принципиальной схемы стенда при:
а) настройке тепловой защиты тепловых реле и автоматов;
б) проверке катушек магнитного пускателя.
2. Чем объясняется значительный разброс времени срабатывания тепловых реле при одной и той же кратности тока? От чего зависит этот разброс?
3. С какой целью снимаются токовременные характеристики тепловых реле?
4. Как проводится проверка и настройка тепловых и электромагнитных расцепителей автоматических выключателей?
5. Как проводится проверка и настройка магнитного пускателя?
6. К каким последствиям приводит отклонение провала и раствора контактов от нормируемых значений? От чего зависит нормированное значение провала и раствора контактов?
7. С какой целью измеряется начальное и конечное усилие нажатия контактной системы?
8. Как проверяется одновременность нажатия контактов многополюсных аппаратов? К каким последствиям приводит неодновременность замыкания контактов?
9. Выбрать тепловое реле магнитного пускателя для электродвигателя АИР112М4У3: U= 220/380 В, Р = 5,5 кВт, η=0,85, соsφ=0,88
10. Выбрать уставки расцепителей автомата АП50-ЗМТ для электродвигателя АИР100L2У3: U= 220/380 В, Р = 5,5 кВт, η = 0,87, соsφ=0,92.
Литература
1. Ерошенко Г.П., Медведько Ю.А., Таранов М.А. Эксплуатация энергооборудования сельскохозяйственных предприятий. –Ростов-на-дону: Терра, 2001.
2. Пястолов А.А., Ерошенко Г.П. Эксплуатация электрооборудования. – М.: Агропромиздат, 1990.
3. Стенд МИИСП для настройки, защиты и сушки обмоток электродвигателей. -М.: 1971.
Рисунок 4.1- Принципиальная электрическая схема стенда МИИСП
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА -№ 5
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО
Таблица 5.1-Измерение омических сопротивлений обмоток двигателя
№ п/п | RA | RB | RC | Rоб.ср. | Примечание |
Ом | Ом | Ом | Ом | - | |
3 Опыт короткого замыкания проводят при пониженном напряжении. Для этого собирается схема стенда, согласно рисунка 5.1. Схема стенда включается на пониженное напряжение сети (Uл = 220 В). Ручки однофазных трансформаторов устанавливают на минимум выходного напряжения (крайнее правое положение). Включается к сети постоянного тока обмотка электромагнитного тормоза. При опыте короткого замыкания токи в обмотках статора не должны превышать значения номинального тока двигателя. Во избежание перегрева обмоток отсчет показаний приборов следует проводить быстро. Результаты измерений заносятся в таблицу 5.2.
При опыте холостого хода стенд включается на линейное напряжение сети (Uл = 380В). Вначале опыта на всех фазах однофазных трансформаторов устанавливается фазное напряжение (Uф = 230В). Затем уменьшая напряжение на всех трех фазах на 10В, снимается характеристика холостого хода двигателя Iхх = f(Uхх). Изменять напряжение необходимо в пределах (230 ... 160)В. Электромагнитный тормоз при опыте холостого хода должен быть отключен от сети. Результаты измерения заносятся в таблицу 5.2.1 и 5.2.2.
Рисунок 5.1 - Принципиальная схема стенда для исследования режимов работы трехфазного электродвигателя
Таблица 5.2.1 - Опыты короткого замыкания
Измерения | Расчет | ||||||||||||||||||
UA | UB | UC | IA | IB | IC | PA | PB | PC | UCM | UK | IK | PK | zK | xK | rk | cosjk | r1=r2 | Uk | |
В | В | В | А | А | А | Вт | Вт | Вт | В | В | А | Вт | Ом | Ом | Ом | - | Ом | Ом | % |
Таблица 5.2.1 - Опыты холостого хода двигателя
измерения | расчет | ||||||||||||||||||
UA | UB | UC | UAВ | UBС | UCА | IA | IB | IC | PA | PB | PC | n | Uo | Io | Po | Po/ | zo | xo | ro |
В | В | В | В | В | В | А | А | А | Вт | Вт | Вт | мин-1 | В | А | Вт | Вт | Ом | Ом | Ом |
Расчетные формулы: ; (5.1)
; (5.2) , (5.3)
По данным опытов короткого замыкания и холостого хода (при Uф=220В) определяются параметры схемы замещения двигателя.
(5.4) (5.5)
(5.6) (5.7) , (5.8) (5.9)
(5.10)
(5.11)
(5.12)
(5.13)
(5.14)
(5.15) (5.16)
По известным параметрам, строится расчетная схема замещения асинхронного двигателя.
4 Зависимости I1, Р1, h, n, cosj = f(U) снимают при симметричном напряжении. Для этого устанавливается на всех трех фазах номинальное напряжение двигателя. Двигатель запускается без нагрузки. Включается электромагнитный тормоз и устанавливается нагрузка на валу двигателя М2 = О,5МН при этом a = 40°. Изменяя напряжение одновременно на всех трех фазах в пределах (Uф = 230 ...160 В) снимают вышеуказанные зависимости. При этом мощность на валу должна оставаться величиной постоянной (a = const). Нагрузка на валу двигателя изменяется с помощью регулировочного реостата, установленного в цепи электромагнитного тормоза.
Аналогично снимаются зависимости и при М2 = МH, a = 80°.
5. При снятии зависимостей I, Р, h, n, cosj двигателя и питании его несимметричным напряжением, на двух фазах устанавливается номинальное напряжение, а на третьей фазе напряжение регулируется в пределах
Uф = 230 ... 160 В. Момент на валу устанавливается М2 = 0 (a = 0);
М2 = 0,5 (a = 40о); М2 = МН (a = 80о).
Результаты измерения заносятся в таблицу 5.3.
При обработке результатов измерения следует воспользоваться следующими расчетными формулами:
, (5.17) (5.18)
, (5.19) , (5.20) (5.21) , (5.22) (5.23)
Таблица 5.3 - Зависимость параметров двигателя от изменения
напряжения питания
Данные измерения | Данные расчета | ||||||||||||||||||||
UA | UB | UC | UAВ | UBС | UCА | IA | IB | IC | PA | PB | PC | UCM | I1ф | n | I | P1 | P2 | h | S | cosjk | Момент на валу двигателя |
В | В | В | В | В | В | А | А | А | Вт | Вт | Вт | В | А | мин-1 | A | Вт | - | - | % | - | |
М2=0,5Мн; a=400 | |||||||||||||||||||||
М2=Мн ; a=800 | |||||||||||||||||||||
М2=0; a=00 | |||||||||||||||||||||
М2=0,5Мн ; a=400 | |||||||||||||||||||||
… | … | … | М2=Мн ; a=800 |
6 Рабочими характеристиками двигателя называются зависимости подведенной мощности Р1, тока статора I1, к.п.д. - h, коэффициента мощности - cosj, скольжения -S, момента сопротивления М2 от полезной мощности на валу двигателя Р2 при постоянном подводимом напряжении и частоте сети, т.е. I, Р, h, cosj, M2, S , =f(Р2) при U=const, и f=const . Для снятия рабочих характеристик двигателя однофазными автотрансформаторами, согласно программы работы, устанавливается необходимое напряжение. Изменяя ток электромагнитного тормоза, на валудвигателя создается различный тормозной момент. Для построения характеристик необходимо снять 6-7 точек при токе двигателя (0,3 - 1,2) IH. Данные замеров заносятся в таблицу 5.4.
Таблица 5.4 - Рабочие и механические характеристики двигателя
Оформление отчета.
На практике из-за большой протяженности линий электропередач, из-за наличия однофазных потребителей электрической энергии наблюдается значительное колебание напряжения. Heсимметрия и колебания напряжения отрицательно сказываются на работе всех потребителей, в том числе асинхронных двигателей.
Вращающий момент трехфазного асинхронного двигателя очень чувствителен к величине подводимого напряжения, так как зависит от квадрата подводимого напряжения. Зависимость момента двигателя от параметров двигателя и от напряжения определяется формулой 5.30:
, (5.30)
Механическая характеристика при колебании напряжения сети представлена на рисунке 5.2.
U1>UH>U2>U3
Рисунок 5.2 - Механическая характеристика двигателя при
изменении напряжения
При снижении напряжения уменьшается максимальный момент двигателя. И при снижении напряжения до определенной величины U3, максимальный момент может оказаться равным моменту нагрузки и двигатель остановится (опрокинется). Предельное снижение напряжения зависит от кратности максимального момента и величины тормозного момента.
При постоянном моменте сопротивления на валу двигателя уменьшение напряжения сети вызывает следующие изменения рабочих характеристик двигателя:
- уменьшается частота вращения ротора из-за уменьшения электромагнитного момента;
- ток в статоре и роторе двигателя увеличивается;
- потери в обмотках статора и ротора также увеличиваются, так как они зависят от квадрата тока;
- ток холостого хода и потери в стали несколько уменьшаются;
- коэффициент мощности увеличивается;
- к.п.д. двигателя несколько уменьшается;
- температура обмотки статора увеличивается, что может привести к перегреву и выходу двигателя из строя.
Изменение токов в обмотках и коэффициента мощности в зависимости от колебания напряжения наиболее наглядно показывает диаграмма токов на рисунке. 5.3.
Рисунок 5.3 - Диаграмма токов в обмотке двигателя при изменении напряжения
А - точка характеристики холостого хода при номинальном режиме работы двигателя. А/ - точка характеристики - при повышении напряжения сети.
А" - точка характеристики - при понижении напряжения сети. Ток в обмотке статора I1 определяется как геометрическая сумма токов холостого хода IХО и тока ротора
Повышение напряжения сети относительно номинального также отрицательно сказывается на рабочие характеристики двигателя. Повышение напряжения приводит к увеличению магнитной индукции на отдельных участках магнитной цепи и насыщению стали. При насыщении стали увеличивается сопротивление магнитному потоку, что приводит к увеличению намагничивающей силы и росту тока холостого хода. Вследствии этого при повышении напряжения и постоянном моменте сопротивления на валу:
- потери в стали двигателя увеличивается, так как они зависят от квадрата магнитной индукции;
- увеличивается ток холостого хода двигателя;
- ток в цепи ротора несколько уменьшается из-за уменьшения скольжения двигателя;
- ток в цепи статора увеличивается;
- коэффициент мощности уменьшается;
- суммарные потери могут увеличиваться при значительном повышении напряжения, что приводит к перегреву обмотки статора двигателя.
При питании двигателя несимметричным напряжением сети (фазные напряжения различны по величине или же угол сдвига между фазными напряжениями не равен ) по обмоткам двигателя будут протекать несимметричные токи. Несимметрия фазных токов и напряжений вызывает в двигателе появление момента прямой и обратной последовательности, т.е.
, (5.31)
где: M1- момент прямой последовательности.
М2 - момент обратной последовательности.
Момент обратной последовательности по отношению к моменту прямой последовательности будет тормозить ротор двигателя. Поэтому при постоянном моменте сопротивления двигателя на валу, результирующий момент двигателя при несимметрии напряжений, требуется увеличить на величину М2, что приводит к возрастанию скольжения (S) (примерно в раз), дополнительному увеличению потерь и нагреву машины, а также уменьшению к.п.д. двигателя.
Для исследования работы двигателя при несимметричной напряжении сети необходимо:
8.1 Несимметричную систему фазных напряжений разложить на симметричные системы составляющих напряжений. Для этого методом засечек построить диаграмму фазных напряжений и замерить углы сдвига между векторами фазных напряжений. Фазные напряжения представить в комплексной форме:
Несимметричную систему фазных напряжений разложить на симметричные составляющие напряжения графическим или расчетным путем по формулам:
Прямая
последовательность.
Обратная
последовательность
.
8.2 Расчетным путем определить комплексы входных сопротивлений эквивалентных схем замещения для токов прямой и обратной последовательности Z11, Z12. (рисунок 5.4)
r1, x1, x/2, r/2, xo, ro - параметры схемы замещения двигателя определяются из опытов холостого хода и короткого замыкания двигателя.
а) б)
Рисунок 5.4 - Эквивалентная схема замещения двигателя для
Токов прямой (а) и обратной (б) последовательности фаз
8.3 Определить токи прямой и обратной последовательности фаз.
8.4 Определить токи в фазах двигателя.
По расчетным значениям токов следует построить векторную диаграмму токов.
8.5 Определить составляющие момента прямой и обратной последовательности двигателя по формулам:
, (5.32)
, (5.33)
Содержание отчета
В отчете необходимо привести цель и программу работы, принципиальную схему стенда, результаты проделанных опытов (таблицы, графические зависимости), схему замещения электродвигателя, векторную диаграмму напряжений и токов при несимметричном напряжении и номинальной мощности двигателя. Дать анализ работы двигателя при различном напряжении сети. Ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Определить и дать физическое истолкование основных параметров схемы замещения асинхронного двигателя.
2. Что понимается под напряжением короткого замыкания асинхронного двигателя и как оно влияет на параметры двигателя?
3. Как влияет на эксплуатационные показатели двигателя колебание напряжения в питающей сети?
4. Как влияет колебание напряжения на потери в асинхронном электродвигателе?
5. Что такое напряжение смещения, когда оно возникает и как оно определяется?
6. Как влияет несимметрия напряжения сети на несимметрию токов по фазам?
Ответ подтвердить численным расчетом определения степени несимметрии напряжения и тока для конкретного примера.
7. Как влияет степень несимметрии напряжения на к.п.д. и cosj двигателя? Показать на конкретном примере.
8. Как влияет степень несимметрии напряжения на составляющие момента двигателя прямой и обратной последовательности?
9. Определить составляющие моментов двигателя для конкретного примера. Расчетное значение момента двигателя сравнить с опытным значением момента на валу двигателя.
10. Для конкретного примера при заданной несимметрии напряжения определить токи по фазам. Расчетное значение токов сравнить с данными эксперимента.
Литература
1. Александров Н.Н. Электрические машины и микромашины. -М.: Колос. 1983. стр. 252-255.
2. Мусин А.Н. Аварийные режимы работы асинхронных двигателей. -М.: Колос. 1980.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
ИССЛЕДОВАНИЕ ВСТРОЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ЗАЩИТ УВТЗ
Цель работы: изучить принцип работы и устройство температурной защиты типа УВТЗ.
Содержание работы:
1 Изучить принцип работы и устройство температурной защиты типа УВТЗ.
2 Снять зависимость сопротивления позистора от температуры.
3 Определить сопротивление срабатывания и коэффициент возврата защиты при изменении напряжения питания от 0,8 до 1,1 Uн.
4 Собрать схему защиты и проверить четкость срабатывания при обрыве и коротком замыкании в цепи термодатчика.
5 Составить отчет и сделать выводы по работе.
Методика выполнения работы.
Четкость срабатывания защиты во многом зависит от характеристики датчиков. Для универсальной встроенной температурной защиты УВТЗ в качестве термочувствительных датчиков используются позисторы СТ-14-1А и СТ-14-1Б с положительной температурной характеристикой, то есть с увеличением температуры сопротивление термодатчика увеличивается. В диапазоне температур (60-100)˚С наблюдается значительное увеличение сопротивления (в несколько раз), что дает возможность создать релейный эффект при срабатывании защиты.
Для снятия зависимости сопротивления позисторов от температуры, термодатчики опускают в колбу с трансформаторным маслом и нагревают. Сопротивление термодатчиков измеряется мостом постоянного тока (типа Р-333 или терраомметром), а температура масла – ртутным термометром.
Данные опыта заносятся в таблицу 6.1.
Таблица 6.1-Снятие характеристики термодатчиков типа СТ-14
t˚ | ˚С | . . . | ||||||||||
Rт | Ом |
По данным таблицы строится зависимость Rт= f (t).
Для определения сопротивления термодатчика, при котором срабатывает защита, необходимо собрать схему согласно рисунка 6.1.
Рисунок 6.1- Схема для определения сопротивления срабатывания и коэффициента возврата защиты
На зажимах 5 и 6 защиты взамен термодатчиков подключается магазин сопротивлений (МС).
Коэффициент возврата характеризует точность срабатывания защиты и его можно определить по формуле:
, (6.1)
где: Rср - сопротивление термодатчика, при котором защита отключается, Ом.
Rв- сопротивление термодатчика при котором возможно повторное включение защиты (его возврат), Ом.
Уставку сопротивления срабатывания и возврата проверяют следующим образом. Предварительно в цепи термодатчика устанавливают сопротивление 200 Ом. Автотрансформатором устанавливается напряжение 220В. Кнопкой S2 включается защита и загорается сигнальная лампа НL1 (лампа может не устанавливаться). Увеличивая сопротивление в цепи термодатчика, фиксируется то значение сопротивления, при котором защита отключается. Это и будет сопротивление срабатывания защиты-Rср.
Для определения сопротивления возврата Rв в цепи термодатчика устанавливается максимальное значение сопротивления (верхний предел магазина сопротивления). При нажатой кнопке S2 плавно уменьшают сопротивление магазина до включения пускателя. Сопротивление магазина будет равно сопротивлению возврата. Изменяя автотрансформатором напряжение питания, определяют значение коэффициента возврата при различном напряжении.
Результаты опыта заносят в таблицу 6.2.
Таблица 6.2 - Определение сопротивления срабатывания и
коэффициента возврата защиты УВТЗ
U= 0,8 Uн | U= Uн | U= 1,1 Uн | Температура срабатывания защиты | ||||||
Rср | Rв. | Кв. | Rср | Rв. | Кв. | Rср | Rв. | Кв. | |
Ом | Ом | _ | Ом | Ом | _ | Ом | Ом | _ | ˚С |
При проверке работы защиты необходимо изучить принципиальную схему УВТЗ рассмотренную ниже или по литературе [1].
Собрать схему включения согласно рисунка 6.2. Включить двигатель в сеть. Опустить термодатчик в колбу с трансформаторным маслом.
Нагревая трансформаторное масло, определить с помощью термометра температуру термодатчиков, при которой двигатель отключается от сети.
Температура, при которой срабатывает защита, заносится в таблицу 6.2.
Для проверки работы защиты в зависимости от исправности цепи термодатчика необходимо замкнуть накоротко клеммы 5 и 6 или разорвать цепь термодатчика.
В обоих случаях защита должна отключить двигатель от сети.
Контрольные вопросы
1.Область применения защиты УВТЗ. Преимущества и недостатки защиты.
2.Пояснить работу схемы при обрыве и коротком замыкании в цепи термодатчика по защите УВТЗ.
3. Пояснить работу схемы при нагреве обмоток выше 95˚ С по защите УВТЗ.
4.Что понимается под коэффициентом возврата и как он определяется?
5. Пояснить физический процесс протекания тока в позисторе.
Литература
1.Пястолов А.А. и др. Практикум по монтажу, эксплуатации и ремонту электрооборудования. -М.: Колос. 1976.
2.Грундулис А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. -М.: Колос.1982, стр.104.
3.Мусин А.М. Аварийные режимы асинхронных электродвигателей и способы их защиты. -М.: Колос.1979.
4. Михальчук А.Н. Спутник сельского электрика. -М.: Росагропромиздат.1989, стр.254.
Рисунок 6.2 – Схема подключения защиты УВТЗ-1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Таблица 7.1 - Снятие характеристик фазочувствительных
Таблица 7.2 - Токовременная характеристика защиты ФУЗ
Кратность тока | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2,25 | 2,5 | 2,75 | ||
Величина тока, А | ||||||||
Время срабатывания, с |
По данным таблицы построить зависимость .
Принцип работы и устройство
Угол сдвига фаз между токами в трехфазной сети в нормальных условиях равен 120°, а при обрыве одной из фаз в исправных фазах угол сдвига становится равным 180°. Таким образом, если контролировать изменение угла сдвига фаз между токами нагрузки электродвигателя, то его можно защитить от основного аварийного режима - обрыва фазы. Устройства защиты, реагирующее на изменение угла сдвига фаз между токами нагрузки электродвигателя, называются фазочувствительными устройствами защиты (ФУЗ), а специальные трансформаторы тока, формирующие из трехфазных токов нагрузки измеряемые напряжения U1 и U2 с определенным углом сдвига y, - фазовращающими трансформаторами тока. Рассмотрим как с помощью трансформаторов тока можно контролировать угол сдвига между векторами токов нагрузки.
Из трех фазных токов - ia, ib, ic питания электродвигателя можно формировать измеряемые напряжения U1 и U2 методом трех, двух и одного фазовращающих трансформаторов тока. На рисунке 10.2 показан наиболее распространенный вариант формирования напряжений U1 и U2 с использованием двух фазовращающих трансформаторов тока. Каждый трансформатор тока имеет две первичные токовые обмотки с различным числом витков W1 и W2, включаемые в разные фазы питания электродвигателя, причем навстречу одна другой (начальные концы соответствующих обмоток на рисунке обозначены черной точкой). Таким образом, в сердечнике трансформатора T1 суммируются магнитные потоки, создаваемые токами фаз А и В.
Рисунок 7.1 – Принципиальная схема и схема включения защиты ФУЗ-М
Рисунок 7.2 – Электрическая схема ФУЗ
Магнитные потоки ФА и ФВ пропорциональны току нагрузки электродвигателя и числу первичных витков W1 и W2. Суммарный магнитный поток Ф1, в сердечнике трансформатора T2 равен геометрической сумме магнитных потоков, создаваемых токами фаз А и В (рисунок 7.3):
Аналогично токам фаз В и С создается магнитный поток в сердечнике трансформатора Т2.
Из векторной диаграммы видно, что суммарные магнитные потоки взаимно сдвинуты на определенный угол по фазе y, который зависит от отношения числа первичных витков W1/W2 трансформаторов тока. Из векторной диаграммы видно, что ,
где:
Рисунок 7.3 - Векторная диаграмма
Следовательно, изменяя число первичных витков трансформаторов тока так, чтобы менялось их соотношение, можно изменять суммарные магнитные потоки и и угол сдвига между ними. Суммарные магнитные потоки и создают во вторичных обмотках трансформаторов тока пропорциональные им измеряемые напряжения U1 и U2 и с таким же углом сдвига по фазе y (для упрощения векторной диаграммы на рисунке 7.3 векторы и U1, а также и U2 совмещены). Суммарные магнитные потоки определяют путем геометрического сложения:
где: К - коэффициент пропорциональности;
IН - ток нагрузки двигателя;
Wп - приведенное число первичных витков трансформаторов тока, определяющее суммарные магнитные потоки.
Изменением числа первичных витков трансформаторов тока W1 и W2 можно получить y = 90° ± 2°. То есть, изменяя число витков W1 и W2 можно менять чувствительность защиты, оставляя без изменения его фазовую характеристику.
Отношение числа витков первичных (токовых) обмоток ФТТ в устройствах ФУЗ-М выбрано W1/W2 = 1/3.
Напряжения U1 и U2 со вторичных обмоток трансформаторов токов подаются на кольцевой детектор, который состоит из последовательно соединенных диодов VД1 ... VД4 и балластных сопротивлений R1...R4. При равенстве напряжения U1 и U2 и угла сдвига y = 90°, ток через кольцевой детектор протекать не будет и реле K1 обесточено.
При обрыве любой фазы нарушается рассмотренная система образования измеряемых напряжений U1 и U2, меняются их числовые значения и угол сдвига фаз y, который становится равным 0° или 180° (в зависимости от того, в которой фазе произошел обрыв). На выходе фазового детектора с косинусной характеристикой появляется большое напряжение (ток), и реле защиты срабатывает. Если электродвигатель не запускается или заклинивается во время работы, то токи нагрузки электродвигателя, следовательно, и измеряемые напряжения U1 и U2 также увеличиваются. Ток в катушке реле K1 возрастает и становится больше тока притягивания реле Iрп.
На рисунке 7.4 представлены фазовые характеристики защиты, которые показывают изменение тока в катушке при изменении угла y. На характеристике точки 5 и 6 соответствуют обрыву фаз при пуске, 3 и 4 - обрыв фазы при работе двигателя под нагрузкой, точка 1 - при заклинивании ротора двигателя, точка 2 соответствует нормальной работе двигателя при соотношении числа витков W1/W2 = 2/3.
Рисунок 7.4 - Фазовые характеристики .
Для защиты электродвигателей от перегрузки в защите ФУЗ-М предусмотрена специальная схема контроля перегрузки (Рисунок 10.1). Схема контроля перегрузки состоит из регулируемого тиристорного выпрямителя (VS1, R5, R6, R7), зарядно-разрядной цепи (R8, R9), накопительного конденсатора C1, порогового элемента - тиристора VS3 со стабилитроном VД5, режимных резисторов R10 ... R12 и шунтирующего тиристора VS2.
Схема контроля перегрузки работает следующим образом. При нормальной нагрузке электродвигателя напряжения на конденсаторе C1 нет, так как тиристор VS1 закрыт. При перегрузках напряжение U2, которое пропорционально токам нагрузки двух фаз, увеличивается, тиристор VS1 пропускает ток и конденсатор CI заряжается. Зарядка конденсатора происходит с задержкой во времени, что обеспечивается зарядным резистором R8. Если перегрузка длительна, конденсатор заряжается до напряжения включения стабилитрона VД5, тиристор VS3 через ограничивающий резистор R11 открывает тиристор VS2. Таким образом, баластный резистор R4 шунтируется малым сопротивлением открытого тиристора VS2. Кольцевой детектор сильно разбалансирован, и вследствие этого через кольцевой детектор будет протекать ток, который способствует срабатыванию реле. Контакты K1.1 реле К1 разрывают цепь управления магнитным пускателем K2. Двигатель отключается от сети. Уставка тока срабатывания при перегрузках устанавливается потенциометром R6.
После кратковременной перегрузки избыток заряда конденсатора C1 стекает через резисторы R8, R9 и схема контроля перегрузки не срабатывает. При заклиненном электродвигателе, когда напряжение U2 резко возрастает, конденсатор C1 быстро заряжается, и через 5...6 секунд защита срабатывает.
Таким образом, ФУЗ-М защищает электродвигатель от неполнофазного режима, заклинивания (незапускания) и от любых ранее установленных перегрузок с заданной выдержкой времени, то есть от основных аварийных режимов. Выпускается ФУЗ-М различных модификаций. Основные параметры защиты приведены в таблице 7.3.
Таблица 7.3 - Основные параметры модернизированного
Содержание отчета
В отчете необходимо привести цель и программу работы, принципиальную схему защиты ФУЗ-М, результаты исследования (таблицы, графические зависимости).
Контрольные вопросы
1. Область применения защиты ФУЗ-М. Достоинства и недостатки.
2. Как формируется сигнал в трансформаторах тока пропорционально углу сдвига между токами нагрузки различных фаз в защите ФУЗ-М?
3. Работа схемы ФУЗ-М при обрыве фазы.
4. Работа схемы ФУЗ-М при перегрузках.
5. Что понимается под "фазовой характеристикой" защиты ФУЗ-М?
6. Как работает защита ФУЗ-М при несимметрии напряжения сети?
Литература
1. Пястолов А.А. и др. Практикум по монтажу, эксплуатации и ремонту электрооборудования. -М.:Колос. 1976.
2. Грундулис А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. -М.: Колос. 1982, стр.104.
3. Мусин A.M. Аварийные режимы асинхронных электродвигателей и способы их защиты. –М.: Колос. 1979.
Учебное издание
КиршинАлександр Робертович
НосковВиталий Александрович
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Учебно-методическое пособие
Редактор Гашкова Г.В.
Компьютерный набор и верстка Киршин А.Р.
Подписано в печать ___.____06.
Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman.
Печать офсетная. Уч.изд.л.5.6. Тираж экз. Заказ №
ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА.
426069, г.Ижевск, ул. Студенческая 11.
– Конец работы –
Используемые теги: эксплуатация, электрооборудования0.058
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов