рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

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

П.Л Лекомцев

Составители: А.Р. Киршин – ст. преподаватель каф. «Электрические машины» В.А. Носков – к.т.н., доцент каф. «Электрические машины»

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.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

2 Студент допускается и выполняет лишь ту работу, которая указана в графике занятий. 3 В лаборатории запрещается загромождать рабочее место личными вещами, вешать… 4 Запрещается производить операции по включению и выключению главных коммутационных аппаратов, питающих электрическую…

ПОРЯДОК РАБОТЫ С МЕГАОММЕТРОМ

 

Проверка мегаомметра и исправности соединительных

Проводов перед измерениями

Необходимо иметь в виду, что стрелка исправного мегаомметра, пока он не присоединен и пока рукоятку не вращают, может занимать какое… Для присоединения мегаомметра к испытуемым объектам применяются гибкие провода, например марки ПРГ, необходимой длины…

Измерение сопротивления изоляции обмоток асинхронного

Электродвигателя

Измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками асинхронного электродвигателя производится в холодном состоянии. Для…     При проверке изоляции обмотки по отношению к… Рисунок 1- Схемы для измерения сопротивления изоляции обмоток асинхронного электродвигателя:

Измерение сопротивления изоляции обмоток силовых

Двухобмоточных трансформаторов

   

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

Постоянного тока

Измеряется: 1) сопротивление изоляции якорной цепи и цепи возбуждения относительно… 2) сопротивление изоляции между якорной обмоткой и каждой обмоткой возбуждения, а также между всеми обмотками…

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

 

Ознакомление с характеристиками трансформаторного масла.

В масляных выключателях различного напряжения масло выполняет функции изолирующей среды и генерирующего элемента для гашения электрической дуги при… Трансформаторное масло по основным характеристикам должно отвечать требованиям… Ухудшение физико-химических показателей трансформаторного масла в процессе эксплуатации при воздействии на него…

Таблица 1.1 - Предельно допустимые значения показателей

Качества трансформаторного масла

 

Продолжение таблицы 1.1

 

Продолжение таблицы 1.1

  Испытания разделяют на два вида: 1 На пробой - определение электрической прочности, наличие во­ды, механических примесей, содержание взвешенного…

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 наличия воды в масле

Содержание влаги в масле можно определить визуально при рас­сматривании масла на свет. Заметные помутнения в масле или нали­чие капелек воды на дне… Если вода содержится в масле в виде эмульсии, то ее определя­ют созданием… масле.

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.

 

 

Определение электрической прочности трансформаторного масла

Электрическая прочность трансформаторного масла определяется с помощью аппарата АИМ-80 (аппарат испытания масла). Технические данные аппарата АИМ-80. Номинальное напряжение питающей сети однофазного тока - 220 В.

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.

 

 


Рисунок 1.3-Принципиальная электрическая схема АИМ-80

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА -№ 2

СУШКА И ПРОГРЕВ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

В ПЕРИОД ЭКСПЛУАТАЦИИ.

Программа работы 1 Определить степень увлажнения обмоток трансформатора. 2 Измерить сопротивление обмоток трансформатора постоян­ному току.

Определение степени увлажнения изоляции

, (2.1) где R60 и R15- сопротивления изоляции, измеренные через 60 и 15 секунд… или емкостными методами, в которых используется абсорбционные явления в неоднородном диэлектрике (С2/C50,…

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).

           
   
=U
 
=U
 
=U
 

 


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)

 
 

TV1
PA
Рисунок 2.2- Сушка обмоток трансформатора постоянным током

 

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.

Нагрев трансформатора методом индукционных потерь

Достоинство этого метода в возможности использования ис­точника питания со стандартным напряжением. К недостаткам метода относится большая трудоемкость под­готовительных работ,… Прогрев трансформатора методом индукционных потерь реко­мендуется проводить в следующем порядке:

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

Обмотки в зависимости от температуры

    4 Собрать схему согласно рисунка 2.3, установить соответствующее напряжение, число витков и измерить ток и…   Рисунок 2.3 – Сушка трансформатора индукционными потерями в баке

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

Замыкания

6 Расчетные данные и опытные данные параметров сушки занес­ти в таблицу 2.8. Таблица 2.8 – Данные сушки тока короткого замыкания Расчетные данные Опытные данные …

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

Последовательности

Сушка трансформатора токами нулевой последовательности имеет определенные преимущества: - не требуется выполнения специальной намагничивающей обмотки, поэтому… - наличие источника тепла в виде потерь в меди и воздушной по­душки между выемной частью и стенками бака оказывает…

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

ПРОВЕРКА СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

Цель работы: Освоить методику проверки состояния изоляции элек­трических машин и силовых трансформаторов. Программа работы. 1 Освоить методику проверки состояния изоляции электрических машин переменного тока.

Проверка состояния изоляции электрических машин

- внешний осмотр; - проверку степени увлажнения изоляции. Внешний осмотр производится после очистки и продувки машины от пыли и грязи. При осмотре особое внимание уделяется…

Таблица 3.2- Допустимые испытательные напряжения

Для электрических машин

Измерение токов утечки производится для каждой фазной обмотки. Характеристика токов утечки не должна иметь крутых изгибов. Коэффициент нелинейности KН определяется по 60-секундным токам утечки по… , (3.4)

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

Асинхронного двигателя

Таблица 3.4 - Результаты измерения сопротивления изоляции

Двигателя постоянного тока

При измерении коэффициента абсорбции Каб рекомендуется для точности измерения сначала обеспечить на мегаомметре номиналь­ное напряжение прибора…  

Правила пользования мегаомметром Ф-2.

2 Установить переключатель пределов измерения в положение "Уст.", включить питание и дать возможность лампам прогреть­ся в течение 15… 3 Убедившись в отсутствии напряжения на объекте измерения, подключить к нему… Для производства измерений необходимо:

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 С250 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 ΔС150 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 С250 С50 С250
- 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 С250. 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 С250 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.

 

 
 

Рисунок 3.4- Схема расположения оборудования стенда

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

АППАРАТУРЫ НА УНИВЕРСАЛЬНОМ СТЕНДЕ МИИСП

Программа работы. 1 Ознакомиться с конструкцией в изучить принципиальную электрическую схему… 2 Провести проверку и настройку теплового реле ( по указа­нию преподавателя). Снять ампер-временную характеристику. …

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).

Проверка и настройка магнитного пускателя

Проверка и настройка магнитного пускателя сводится к оп­ределению напряжения срабатывания и отключения катушки электро­магнита, к проверке и… 3.1 Тепловое реле проверяется по методике согласно п. 2. 3.2 Проверка состояния изоляции магнитного пускателя сводится к измерению сопротивления изоляции катушки, контак­тной…

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

Отпускания

, (7.2) где: UНК - номинальное напряжение на катушке.  

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

Пускателя

Для многополюсных аппаратов важно обеспечить одновременность касания контактов. Неодновременность касания главных контактов проверяют щупом,…  

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

ДВИГАТЕЛЯ ПРИ НЕКАЧЕСТВЕННОМ НАПРЯЖЕНИИ СЕТИ

Цель работы: Исследовать работу двигателя при пониженном и несимметричном напряжении сети и при обрыве фазы. Программа работы. 1 Ознакомиться с конструкцией стенда для исследования двигателя.

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
                                    М2н ; a=800
                                    М2=0; a=00
                                    М2=0,5Мн ; a=400
                                    М2н ; 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

При изменении напряжения сети

При обработке результатов измерения следует воспользовать­ся формулами, приведенными в пункте 5, - для трехфазного режима работы двигателя, а при… , (5.24) , (5.24) (5.25) , (5.26) , (5.27) , (5.28) , (5.29)

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.

 

Принцип работы и устройство защиты УВТЗ -1.

Принцип работы защиты состоит в следующем. При нажатии кнопки S2 на узел питания (диодный мост) подается напряжение. При нормальной температуре… При увеличении температуры обмотки до 90-100˚С сопротивление позисторов… При обрыве в цепи термодатчика на базу транзистора VT2 будет подан положительный потенциал и защита отключается. При…

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

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ ЗАЩИТ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Программа работы. 1 Изучить принцип работы и устройство фазочувствительной защиты типа ФУЗ. 2 Собрать схему испытания защиты.

Таблица 7.1 - Снятие характеристик фазочувствительных

Трансформаторов тока

По данным таблицы построить зависимость U1, U2, U3 = f (I). ВНИМАНИЕ! При обрыве фазы измерения необходимо проводить быстро во избежание… 4 Для снятия токовременной характеристики защиты, то есть времени срабатывания от кратности тока, необходимо…

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

Фазочувствительного устройства защита ФУЗ-М

 

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, электрооборудования0.049

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Эксплуатация электрооборудования в электрических сетях
В связи с этим возросли требования к надёжности электроснабжения сельскохозяйственных объектов, к качеству электрической энергии, к её экономному… Электроснабжение, то есть производство, распределение и применение… От проблемы рационального электроснабжения производства в значительной степени зависит экономиче-ская эффективность…

Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок
На сайте allrefs.net читайте: "Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок"

ПРАВИЛА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ
На сайте allrefs.net читайте: "ПРАВИЛА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ"

Весоизмерительное оборудование, правила эксплуатации кассовых суммирующих аппаратов, специальных компьютерных систем
Развитие самообслуживания, повышение производительности труда, сокращение численности работников, улучшение эстетического оформления упаковки… Однако концентрация подготовки товаров к продаже пока не может исключить… В торговле уже используются быстродействующие электронные весы, применение которых обеспечивает высокую скорость…

Содержание системы технической эксплуатации зданий.
В зависимости от назначения здания подразделяются на: - гражданские, к которым относятся жилые, общественные, обслуживающие бытовые и… В результате научно-технического прогресса, изменения окружающей среды по… Таким образом, задачи эксплуатации зданий можно определить как комплекс мероприятий, обеспечивающих комфортное и…

По охране труда при эксплуатации водопроводно-канализационного хозяйства
На сайте allrefs.net читайте: "По охране труда при эксплуатации водопроводно-канализационного хозяйства"

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОПРИВОД
На сайте allrefs.net читайте: "ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОПРИВОД"

Эксплуатация лазеров III класса
На сайте allrefs.net читайте: "Эксплуатация лазеров III класса"

Диагностика электрооборудования автомобиля, двигателя с использованием мотортестера МТ-5
На сайте allrefs.net читайте: "Диагностика электрооборудования автомобиля, двигателя с использованием мотортестера МТ-5"

Курсовая работа техническое обслуживание и ремонт электрооборудования и автомобилей
На сайте allrefs.net читайте: "Курсовая работа техническое обслуживание и ремонт электрооборудования и автомобилей"

0.206
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам
  • ОБЩЕСУДОВЫЕ СИСТЕМЫ, ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ На сайте allrefs.net читайте: "ОБЩЕСУДОВЫЕ СИСТЕМЫ, ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ"
  • Организационно-производственные структуры технической эксплуатации автообилей и строительно-дорожных машин По объекту перевозки различают транспорт пассажирский и грузовой. Правильная эксплуатация, своевременное и качественное проведение технического… Для этой цели на каждом автотранспортом предприятии АТП создается… Основным звеном в структуре технической эксплуатации является производственно-техническая база ПТБ , позволяющая…
  • Эксплуатация судовых энергетических установок Изучение энергетического оборудования в системе автоматизации в отрыве друг от друга не соответствует реальным условиям работы специалистов. В… Стремительно развиваются принципиально новые технологические процессы… В народном хозяйстве, в промышленности, энергетике, на транспорте. В связи с ростом энерговооруженности флота объем…
  • Эксплуатация и техобслуживание дорожных машин и автомобилей Содержание машин в технически исправном состоя¬нии требует применения рациональных методов техническо¬го обслуживания и ремонта, внедрения новейших… В методическом указании рассматриваются порядок проектирова¬ния… Расчеты в черновом виде выполняются в аудитории непосредственно после пояснения преподавателя, а затем оформляются во…
  • Электрооборудование автомобилей В зависимости от материала моноблока и сепараторов размеры батарей (ширина и высота) могут отличаться от указанных в табл. 1 на несколько… В связи с этим могут незначительно отличаться также масса батареи и объём… Повышенный саморазряд.При бездействии АКБ происходит её естественный саморазряд, который согласно ГОСТ 9590–71 при…