Лабораторная работа №3 Испытание изоляции обмоток электродвигателей и силовых трансформаторов

(2 часа)

Цель работы

Научиться оценивать состояние изоляции обмоток электродвигателей и силовых трансформаторов; изучить устройство и назначение измерительных приборов, используемых для оценки состояния изоляции электрооборудования: М - 1102/1 (500 В), М-4100/4 (1000 ЭСО202/2 - Г (2000 В), прибора контроля влажности ПКВ, моста переменного тока Р-5026.

Оборудование и приборы

1) мегаомметры М -1102/1, М - 4100/4, ПКВ – 7;

2) электродвигатель;

3) силовой транеформатор;

4) трансформатор напряжения НОМ – 10.

Общие сведения

В процессе длительной эксплуатации и под воздействием внешних климатических и внутренних факторов (короткого замыкания, перенапряжения) изоляция электроустановок старится, накапливаются дефекты и под воздействием перенапряжений (или даже рабочего напряжения) изоляция пробивается. Это создает опасность для лиц обслуживающих и эксплуатирующих промышленные, сельскохозяйственные и бытовые электроустановки. Поэтому оценка состояния изоляции электрооборудования является важным средством предотвращения электротравматизма. Существуют не разрушающие и разрушающие методы контроля состояния изоляции электроустановок (ГОСТ 18353-79). Периодичность и объект испытания электрооборудования регламентируется “Нормами испытания электрооборудования”, “Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей”, ведомственными нормативами, а безопасность работ при испытаниях обеспечивается выполнением мер безопасности изложенных в “Правилах техники безопасности при эксплуатации электроустановок”.

Ход работы

Оценка состояния обмоток электрических двигателей

Измерение сопротивления изоляции

Сопротивление изоляции обмоток статора измеряется мегомметром 1000 – 2500 В. Все измерения производятся при температуре не ниже 10°С. Измерение сопротивления изоляции обмоток электрических двигателей производится относительно корпуса двигателя и между обмотками, рис. 1,2,3.

Рис. 1. Схема измерения сопротивления изоляции обмоток двигателя R_об относительно заземленного корпуса при всех выведенных концах обмоток.

Рис. 2. Схема измерения сопротивления изоляции обмоток двигателя R_об относительно заземленного корпуса при трех выведенных концах обмоток.

Рис. 3. Схема измерения сопротивления изоляции обмоток и двигателя между фазами.

Согласно ГОСТ 183-74 сопротивление изоляции обмоток электродвигателей должно быть не менее значения, вычисленного по формуле при температуре 75°С:

где – сопротивление изоляции, МОм;

– номинальное напряжение обмотки, В;

– номинальная мощность, кВА.

Результаты измерений сравнивают с результатами предыдущих измерений, а для новых двигателей – сравнивают с результатами заводских испытаний.

Измеренные значения заносятся в таблицу 1.

Таблица 1. Значения сопротивлений изоляции

Наименование электрооборудования	Величина сопротивления изоляции при схемах замера,
	Рисунки 1,2			Рисунок 3
	Ф1-К	Ф2-К	Ф3-К	Ф1-Ф2	Ф1-Ф3	Ф2-Ф3
Электродвигатель тип, , , схема соединения, температура двигателя,C

Оценка изоляции обмоток электрических двигателей по емкостным характеристикам с исполъзованием прибора ПКВ-7

Контроль изоляции по емкостным характеристикам основан на выводах, что емкость объекта при неизмененной температуре частоте есть величина постоянная Поэтому скачкообразное изменение емкости свидетельствует о дефектах в изоляции – увлажнении в шунтировании части изоляции.

Зависимость приведена на рис. 4.

Рис. 4. Зависимость емкости изоляции от частоты приложенного напряжения

1 - емкость увлажнённой изоляции; 2 - емкость сухой изоляции.

Чем больше изоляция увлажнена, тем больше значение разности емкостей при 2-х частотах в диапазоне низких частот (2–5ОГц), поэтому измерение емкости объекта при двух частотах и ( , ) позволяет судить о наличии увлажнения диэлектрика.

Рис. 5. Схема контроля изоляции по емкостным характеристикам.

Показателем качества изоляции служит отношение , которое измеряется прибором ПКВ-7, (рисунок 5) и полученные значения емкостей заносятся в таблицу 2.

Таблица 2. Значения показателей качества

Схема замера	Ед. изм.	С2-С50	С50	С2-С50/С50
Ф1- корпус Ф2- корпус Ф3- корпус	тыс. пкФ

Допустимые увеличения значений к значениям предыдущих замеров не должны превышать более 10% при той же температуре. Измерения прибором ПКВ-7 необходимо производить при температуре обмоток двигателя не ниже При измерении емкостных характеристик двигателей с сопротивлением изоляции меньше 100 МОм прибор имеет некоторую погрешность. Поэтому перед измерением отношения надо предварительно замерить мегаомметром сопротивление изоляции обмоток двигателя.

При измерении емкостных характеристик зарядное напряжение прибора ПКВ-7 равно 450В, поэтому следует соблюдать меры безопасности при проведении измерений.

Прибором ПКВ-7 замеряются емкости только между изолированными и заземленными частями, поэтому если изменяется отношение одной фазы обмотки, то другие обмотки и корпус двигателя должны заземляться.

Испытание изоляции обмоток двигателя повышенным напряжением

При удовлетворительном результате, полученном при измерении сопротивления изоляции обмоток, емкостных характеристик для выявления других возможных дефектов обмотки двигателя испытываются повышенным напряжением промышленной частоты.

Рис. 6. Принудительная схема для испытания обмоток электродвигателей повышенным напряжением переменного тока

1 - испытуемая обмотка; 2 - автотрансформатор для регулирования напряжения; З - устройство блокировки; 4 - повышающий трансформатор; 5 - ограждение; 6 - сигнальная лампочка; - ограничительное сопротивление; А - амперметр; V – вольтметр; Р – разрядник.

Для испытания повышенным напряжением собирается схема, приведенная на рис. 6.

Испытания производят для каждой фазы, относительно других фаз, закороченных и соединенных с заземленным корпусом двигателя. Величина испытательного напряжения берется из зависимости где – рабочее напряжение двигателя. Время приложения испытательного напряжения 1 минута.

Испытательное напряжение поднимают плавно со скоростью не более 1 кВ в сек. Первичная цепь трансформатора снабжается выключателем, автоматически срабатывающим при пробое изоляции обмотки. Время срабатывания выключателя не должно превышать 20 мсек. Результаты испытаний сводятся в таблицу 3.

Таблица 3. Результаты испытаний

Схема испытаний	Тип двигателя, номинальные данные	Действующее значение испытательного напряжения
Ф1-К Ф2-К Ф3-К

Оценка изоляции обмоток трансформатора

Измерение сопротивления изоляции

Измерение сопротивления изоляции производится с помощью мегаомметра на 1000–2500 В. Измерения производятся между обмотками и между каждой обмоткой и заземленным баком (корпусом) трансформатора. Подсоединение зажимов мегаомметра к двухобмоточному трансформатору осуществляется по схемам:

Схема измерения	Присоединение зажимов мегаомметра
	Л	3	Э
ВН-НН ВН-бак НН-бак	ВН ВН НН	НН земля земля	Земля НН ВН

Значение величины сопротивления изоляции при эксплуатации не нормируется, однако полученные значения сравнивают с результатами предыдущих испытаний при той же температуре. Полученные значения заносятся в таблицу 4.

Таблица 4. Значения сопротивления изоляции

Схема замера	Значение сопротивления изоляции, МОм	Приведенные значения
ВН-бак НН-бак ВН-НН

Если предыдущие замеры производились при других температурах, то их значения приводят к температуре последнего замера. Приведение к одной и той же температуре производится умножением или делением значения сопротивления изоляции на коэффициент изменения сопротивления изоляции (табл. 5).

Таблица 5. Значения коэффициента изменения сопротивления изоляции

Разность температур между измерениями, С	5	10	15	20	25	30
Значиние	1,2	1,5	1,8	2,3	3,4	4,1

Пример 1. Сопротивление изоляции предыдущего замера равнялось при последнего замера равно при Чтобы привести предыдущего замера к температуре последнего надо умножить на соответствующей разности температур Из таблицы 5 при этой разности Таким образом, сопротивление изоляции предыдущего замера приведенное к температуре последнего замера будет равно:

Сравнивая последнего замера с приведенным предыдущего видим, что сопротивление изоляции повысилось с до

Пример 2. Сопротивление изоляции предыдущего замера равнялось при а последнего замера при Тогда разность температур последнего и предыдущего замеров составляет и В случае, чтобы привести предыдущий замер к температуре последнего замера, надо разделить на что дает т.е. сопротивление последнего замера понизилось против предыдущего замера на Такое большое понижение является ненормальным и указывает на увлажнение или старение изоляции между предыдущим и последующим испытаниями. Понижение изоляции между замерами при одной и той же температуре допускается не более чем на

Оценка изоляции обмоток трансформатора по изменению емкостных характеристик

Физическая сущность оценки состояния изоляции обмоток трансформаторов аналогична, как и для обмоток электрических машин. Отличительной особенностью применительно к трансформаторам данного метода является невозможность оценки состояния изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений. Схема контроля изоляции по отношению приведена на рис. 7.

Значения полученных результатов заносятся в таблицу 6.

Таблица 6. Результаты измерений

Схема замера	Ед. изм.
ВН-бак НН-бак	тыс. пкФ тыс. пкФ

Допустимые увеличения значения отношения к значениям предыдущих испытаний не должны быть больше при той же температуре замера. При измерении обмоток с сопротивлением изоляции меньше прибор имеет большую погрешность. Поэтому перед измерением соотношения необходимо замерить сопротивление изоляции обмоток трансформатора. Необходимо также знать, что паспортная точность прибора будет соблюдаться при оценке изоляции объектов с емкостью и . Допускается работа с прибором при температуре окружающей среды не ниже .

При производстве замеров прибором ПКВ-7 необходимо соблюдать меры электробезопасности (Испытания, измерения. ПТБ при эксплуатации электроустановок).

Рис. 7. Схема контроля изоляции обмоток силового трансформатора по изменению емкостных характеристик

Контрольные вопросы

1. Нормируемые величины сопротивления изоляции обмоток электродвигателя и трансформатора?

2. Меры безопасности при работе с измерительными приборами – мегаомметром, ПКВ-7?

3. Как убедиться в исправности измерительных приборов с ручным приводом?

4. Приведите формулы для оценки состояния изоляции обмоток при замерах с использованием моста Р5026?

5. Меры безопасности при испытании обмоток двигателя повышенным напряжением.

Содержание отчета

1. Название лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Таблица замеров и вычислений.

4. Анализ полученных результатов и выводы по работе.