Визначення основних видів ушкоджень і поточний ремонт трансформаторів

Старіння ізоляції обмоток, ушкодження, викликані аварійними й ненормальними режимами роботи, неякісний ремонт, недотримання правил експлуатації приводять до псування окремих частин трансформатора.

Статистика показує, що найбільша кількість ушкоджень виникає в пристроях обмоток, головної й поздовжньої ізоляції, уведень і перемикачів.

Зборка трансформатора

Після того як відремонтовані всі деталі, приступають до зборки трансформатора. На стрижні магнітопроводу насаджують відремонтовані обмотки: спочатку НН, потім ВН.

Насадка обмоток трансформатора:

/ - зрівняльна ізоляція, 2 - ярмова ізоляція, 3 - м'який циліндр, 4 - тимчасова бавовняна стрічка або мотузка, 5 - стрижень, 6 - обмотка НН. 7 - обмотка ВН)

Обмотки розклинюють на стрижнях і між собою. Після насадки обмоток приступають до шихтовки верхнього ярма.

Трансформатори із совтоловим заповненням ТНЗ (трансформатор з негорючим заповненням) випускаються промисловістю в комплекті з розподільним пристроєм, комплект РУ із трансформатором застосовується для установки в цехах промислових підприємств.

Совтол - рідка речовина фтороорганічного з'єднання, є негорючою, але при цьому досить отруйною й володіє високою токсичністю. Працювати із совтолом мають право особи, спеціально підготовлені. Бак трансформатора, заповнений совтолом, разом із кришкою надійно герметизований. Трансформатор не має розширювального бачка і інших пристроїв, характерних для масляного. Вводи виконані збоку для зручності монтажу.

Трансформатор працює з гарантією багато років без ревізії. Якщо буде потреба виконати огляд і ревізію (після аварії й інших умов ушкодження виймальної частини) остання може бути здійснена тільки на заводі-виготовлювачі або на великих спеціально пристосованих базах.

Ремонт вимірювальних трансформаторів.

20.1.Призначення та електрична схема включення вимірювальних трансформаторів.

20.2. Особливості включення та роботи трансформаторів тк-0,66; тпл-10; ном 6-10; нтми 0,66-10.

20.3. Призначення, будова та схема включення зварювальних та високочастотних трансформаторів. Особливості будови й ремонту вимірювальних трансформаторів

Вимірювальні трансформатори призначені для розширення меж виміру в ланцюгах змінного струму й відділення вторинних ланцюгів від силових з метою забезпечення безпеки обслуговуючого персоналу.

Вимірювальні прилади, а також реле захисту й автоматики можуть мати струмові обмотки (амперметри, струмові реле), обмотки напруги (вольтметри, реле напруги) і дві обмотки цих видів (ватметри, електричні лічильники, реле потужності й ін.). Вимірювальні трансформатори струму служать для живлення електричного ланцюга, що складається з послідовно з'єднаних обмоток електровимірювальних приладів і реле, які підключаються до вторинної обмотки трансформатора струму. Первинна обмотка трансформатора струму включається в контрольований електричний ланцюг послідовно. Вимірювальні трансформатори напруги служать для живлення обмоток напруги електровимірювальних приладів і реле, які підключаються до вторинної обмотки трансформатора напруги паралельно один одному. Первинна його обмотка підключається до точок електричного ланцюга, напруга між якими повинне контролюватися.

Нижче розглядається ремонт деяких трансформаторів струму й напруги, застосовуваних в установках НН і ВН.

Т рансформатор струму ТК на 0,5 кВ 200—400 А. 1 — щиток з технічними даними, 2 — первинна обмотка, 3 -трубки, що стягають сталь сердечника (розклепані), 4— котушки вторинної обмотки (з'єднані послідовно), 6 — наконечники Л₁, Л₂, 6 — затискачі И₁, И₂, 7 — прямокутний сердечник)

Трансформатори струму ТТИ (ИЕК)

Трансформатори струму ТТИ призначені: для застосування в схемах обліку електроенергії при разрахунках з споживачами: для застосування в схемах комерційного обліку електроенергії; для передачі сигналу вимірювальної інформації вимірювальним приладам або пристроям захисту і управління.

Переваги

Мідна лужена шина у трансформаторів ТТИ-А, дає можливість підключати як мідні, так і алюминієві провідники

Корпус усіх трансформаторів ТТИ виготовлений з самозатухаючого пластика

В комплект кожного трансформатора входить кришка, яка закриває клеми вторинної обмотки. Також трансформатори ТТИ-А комплектуються гвинтами і гайками для кріплення провідників. Трансформатори ТТИ-30─ТТИ-125 комплектуються скобою для кріплення шини в вікні трансформатора

Вага і габарити - на 10-20% меньше аналогічних трансформаторів струму других вітчизняних виробників

Тип ТТ	ТТИ-А	ТТИ-30	ТТИ-40	ТТИ-60	ТТИ-85	ТТИ-100	ТТИ-125
Номінальний струм, А	5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50;60; 75; 80; 100; 120; 125; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600; 800; 1000	150; 200; 250; 300;	300; 400; 500; 600	600; 750; 800; 1000	750; 800; 1000; 1200; 1500	1000; 1200; 1250; 1500; 1600; 2000; 2500; 3000	1500; 2000; 2500; 3000; 4000; 5000
Номінальне вторинне навантаження А;ВА	5; 10	5; 10	5; 10	10,15	15	15	15
Максимальний розмір шини, мм	вмонтована	31	41,5	60	86	100	126
Максимальний діаметр кабеля, мм	─	23,6	31	50	82	62	127

Трансформатори струму виготовляють сухими з повітряним охолодженням. Їхня особливість - конструкція й магнітні властивості стали сердечника, що передбачають найменший струм намагнічування.

Магнітний потік у магнітопроводі 3 створюється струмами первинної / і вторинної 2 обмоток. Співвідношення первинного й вторинного струмів визначається формулою K_T = I_l/I₂ = W2/wi, де /i-первинний струм; /₂ — вторинний струм; W\— число витків первинної обмотки; W2 — число вторинної обмотки; Кт — коефіцієнт трансформації.

Я кщо в силових трансформаторах і трансформаторах напруги збільшення опору у вторинному ланцюзі викликає зменшення струму й у вторинному, і в первинному ланцюгах, а напруга на виводах обох обмоток майже не міняється, то в трансформаторах струму зростання опору у вторинному ланцюзі приводить до збільшення напруги як на виводах вторинної, так і первинної обмоток. Відбувається це тому, що сила струму в первинному ланцюзі не залежить від навантаження трансформатора струму. Струм у вторинному ланцюзі трансформатора струму практично не залежить від його навантаження, а також опору ланцюга.

Основними параметрами трансформаторів струму є номінальна напруга, струми первинної й вторинної обмоток, клас точності, навантаження вторинних ланцюгів, обумовлене потужністю у вольт-амперах або опором вторинного ланцюга, а також номінальної (10%) і максимальною кратністю струму. Номінальний струм вторинної обмотки промислових трансформаторів струму 1 або 5 А, а первинної обмотки вибирається по прийнятій стандартній шкалі.

Номінальний клас точності характеризується похибкою в коефіцієнті трансформації й кутовою похибкою для даного трансформатора струму. Кутову похибку вимірюють кутом між лініями векторів первинного й вторинного струмів. Для трансформаторів струму встановлено п'ять класів точності: 0,2; 0,5; 1; 3 й 10, що характеризують їх максимальну відносну похибку у коефіцієнті трансформації. Номінальним навантаженням трансформатора струму називають таке навантаження, при якому похибка не перевищує значення, заданого для даного трансформатора струму. Максимальна кратність вторинного струму - це відношення найбільшого припустимого струму до номінального.

Виводи обмоток трансформаторів струму позначають: первинні Л\ (початок) і Л₂ (кінець); вторинні — И₁ (початок) і И₂ (кінець).

Трансформатори напруги подібні по будові силовим трансформаторам. Трансформатори напруги характеризуються наступними номінальними параметрами: напругою первинної обмотки, напругою вторинних обмоток, коефіцієнтом трансформації, класом точності, номінальною й максимальною потужностями. Первинні напруги відповідають шкалі номінальних напруг електроустановок (220, 380, 660, 3000, 6000, 10 000, 20 000, 35000, 110 000, 150 000, 220 000, 330 000, 500 000 й 750 000 В), а вторинні напруги для трифазних трансформаторів й однофазних, - з'єднаних у трикутник ,- 100 В; для однофазних трансформаторів, з'єднаних у зірку ,- 100/√з, при з'єднанні обмоток у розімкнутий трикутник-100/3 В. Номінальний коефіцієнт трансформації - це відношення номінальної напруги первинної обмотки до номінальної напруги вторинної обмотки. Для трансформаторів напруги встановлено чотири класи точності: 0,2; 0,5; 1 й 3.

Номінальною потужністю трансформатора напруги називають потужність, при якій похибка не перевищує припустимого значення для даного трансформатора, а гранична потужність визначається за умовами його нагрівання.

В установках із класом напруги до 6 кВ застосовують сухі трансформатори напруги з повітряним охолодженням вище 6 кВ - масляні. Вторинна напруга завжди 100 В. Трансформатори виготовляють однофазними й трифазними.

О собливістю трансформаторів напруги є їхня мала потужність, високий клас точності, мінімальна похибка. Трансформатор працює, власне кажучи, в режимі холостого ходу, Маса й розміри трансформатора визначаються первинною напругою. Масло служить головним чином як ІЗОЛЯЦІЙНИЙ матеріал, а для охолодження має другорядне значення.

Магнітопроводи застосовують таких же типів і конструкцій, як і для силових трансформаторів.

Особливості будови й ремонту зварювальних трансформаторів Зварювальний трансформатор призначений для електричного зварювання металевих деталей. Особливістю роботи цих трансформаторів є переривчастий режим роботи з різкими переходами від холостого ходу до короткого замикання. Для обмеження струмів короткого замикання (при зіткненні електродів) зварювальні трансформатори виготовляються з більшим індуктивним опором обмоток

Розглянемо конструкцію одного з розповсюджених зварювальних трансформаторів ТС, у якому індуктивний опір регулюється зміною відстані між первинною й вторинною обмотками.

С ердечник трансформатора - стрижневого типу шихтований збирається з аркушів електротехнічної сталі Э42 товщиною 0,5 мм, ізольованих лаком. Первинна й вторинна обмотки - шарові з розвинутою поверхнею охолодження. Кожна з обмоток складається з двох котушок, розташованих на обох стрижнях магнітопроводу. Котушки обмоток можуть з'єднуватися послідовно й паралельно.

На сердечнику магнітопроводу 2 розташовані нерухома первинна / і рухлива вторинна 4 котушки, які ходовим гвинтом 3 за допомогою рукоятки 7 переміщаються уздовж сердечника, змінюючи магнітний потік розсіювання, а отже, і зварювальний струм. Гвинт утримується в гнізді 9; опорою вгорі для гвинта є траверса 6, закріплена на верхньому ярмі магнітопроводу. На торцьових сторонах магнітопроводу закріплені дошки затискачів 5 й 8 для приєднання трансформатора до мережі й зварювальних проводів. Котушки рухливої (вторинної) обмотки за допомогою стягуючих шпильок закріплені в пластмасових обоймах. У верхню обойму запресована ходова гайка.

Допоміжна гайка - з поздовжніми пазами на зовнішній поверхні - вільно вставлена в отвір нижньої обойми. У поздовжні пази гайки входять зубці стопорної шайби, жорстко закріпленої на нижній обоймі, що перешкоджає вільному провертанню гайки при обертанні гвинта.

Між основною й допоміжною гайками розташована розпірна пружина, що вибирає вільний хід (люфт) між ходовим гвинтом і гайками, притискаючи їхні робочі поверхні по обидва боки, усуваючи тим самим вібрацію рухливої частини.

Розглянемо ушкодження, що найбільш часто зустрічаються

Трансформатор є переносним апаратом і тому при неакуратному користуванні при перевезеннях і переміщеннях, особливо на будівельних майданчиках, утворяться вм'ятини металевих боковин, кришок, козирків, поломка коліс, ручок, забоїни, зазубрини на ходовому гвинті, зношування тертьових деталей і т.д.

При роботі в різних атмосферних умовах на повітрі без відповідного захисту від дощу й снігу, без періодичного просушування трансформатор псується, відволожується ізоляція й обмотки, особливо первинні, виходять із ладу. Часті й часом ненадійні приєднання трансформатора до мережі викликають підгоряння контактів.

Ремонт і складання випрямлячів.

21.1.Збірка електричної схеми однонапівперіодного випрямляча.

21.2. Збірка електричної схеми двонапівперіодного випрямляча.

21.3.Збірка електричної мостової схеми випрямляча.

21.4. Дослідження роботи випрямляча.

В ипрямлячі служать для перетворення змінного струму в постійний. В електронній апаратурі застосовують кенотронні і напівпровідникові випрямлячі. В кенотронних випрямлячах змінний струм перетворюється в постійний з допомогою електронної лампи — кенотрона.

В напівпровідникових випрямлячах струм перетворюється в постійний за допомогою напівпровідникових діодів (вентилів), що проводять струм лише в одному напрямі. Ці випрямлячі порівняно з електромашинними і ртутними мають менші розміри, високий ККД і надійність, простіші за своєю конструкцією і обслуговуванням.

С правність напівпровідникових приладів визначається в першу чергу цілістю електронно-діркових переходів і контактних з'єднань між виводами й відповідними шарами напівпровідникового приладу. Тому опір між будь-якою парою виводів напівпровідникового приладу при одній полярності джерела буде досить більшим (від декількох десятків до декількох сотень кілоом залежно від типу приладу), а при іншій полярності - порівняно невеликим (у межах від декількох одиниць до декількох десятків Ом).

Однаковий порядок опору електронно-діркового переходу при різних полярностях джерела вказує на те, що цей перехід ушкоджений.

Якщо стрілка приладу (омметра або авометра) установлюється проти поділки ∞, можна припустити порушення контактного з'єднання між одним з виводів і відповідним шаром напівпровідникового приладу, що перевіряється.

Ремонт і підключення в мережу електричних лічильників.

22.1. Призначення, будова і принцип дії лічильника електричної енергії індукційного типу.

22.2. Електрична схема підключення лічильника СО-И446,10-40А. 22.3.Порядок монтажу електричного лічильника.

22.4. Монтаж щитів, щитків і ящиків для установки електричного лічильника ЯУР-1, ЩРУ(в), ЩРУ(н).

22.5. Техніка безпеки при виконанні роботи.

В имірювальний механізм індукційної системи і його схема:/ — струмова обмотка; 2 — обмотка напруги; 3 — алюмінієвий диск; 4 — постійний магніт (заспокоювач).

Лічильний механізм приладу індукційної системи:

/ — вісь вимірювального механізму; 2 — система зубчастих передач; 3 — обойми рахункового механізму.

ПРИЛАДИ ІНДУКЦІЙНОЇ СИСТЕМИ

Індукційна система. Принцип дії — взаємодія магнітних полів струмів, що протікають по двох обмотках, з магнітним полем струму, що індукується в алюмінієвому диску, що знаходиться між цими обмотками.

Механізми індукційної системи звичайно застосовують в інтегруючих приладах. Тому вісь, на якій укріплений диск, через систему передач з'єднують не зі стрілкою, а з рахунковим механізмом. Такий механізм застосовується в пристрої лічильників електроенергії.

Н ерухома система складається з:

електромагніта / з обмоткою, виконаної з товстого проводу, з малим числом витків. Ця обмотка служить як струмова обмотка в лічильниках або ваттметрах індукційної системи для виміру потужності або роботи змінного струму. Ця обмотка включається послідовно зі споживачем і через неї протікає весь струм споживача;

електромагніта 2 з обмоткою, виконаної з тонкого проводу на велике число витків, і служить як обмотку напруги. Ця обмотка включається паралельно споживачеві; постійного підковоподібного магніту 6, служить як гальмовий пристрій для регулювання оборотів алюмінієвого диска.

Рухома система складається з легкого алюмінієвого диска 5, насадженого на вісь, що встановлена між двома підп'ятниками. У лічильниках електричної енергії на вісь надіта шестірня або черв'як з метою передачі обертання осі, за допомогою шестірень 3, на рахунковий механізм 4, алюмінієвий диск розташований у повітряних зазорах між двома електромагнітами і полюсами постійного магніту. У лічильниках електричної енергії цей диск може вільно обертатися разом з віссю.

Робота приладу

Змінні струми, що проходять по обмотках двох електромагнітів, створюють перемінні магнітні потоки Ф_х і Ф₂, що пронизують диск перпендикулярно його площини і індукують в ньому змінні вихрові струми. У результаті взаємодії вихрових струмів диска з магнітними потоками двох електромагнітів виникає обертаючий момент, що приводить диск в обертання. Швидкість обертання диска залежить від величини магнітних потоків електромагнітів, що у свою чергу залежать від струму і напруги ланцюга. Чим більше збільшується струм навантаження в споживача, наближаючись до номінального, тим більше потужність, а отже, споживана енергія в одиницю часу. Чим довше включений споживач, тим більше витрата електричної енергії, тим більше виробляється роботи:

W = А = PL

Рахунковий механізм, зв'язаний з віссю диска, обертаючись, показує, скільки витрачено електричної енергії за даний час. З метою одержання потрібного числа оборотів диска, забезпечення правильного відліку рахунковим механізмом споживаної енергії встановлений постійний магніт. При обертанні диска між полюсами постійного магніту в диску індукуються вихрові струми, що створюють своє магнітне поле, що протидіє полю постійного магніту, і це гальмує і зменшує швидкість обертання диска. Змінюючи положення постійного магніту, можна змінити дія магнітного потоку цього магніту на диск і тим самим змінити гальмуюче зусилля і швидкість обертання диска.

Достоїнства

1. Стійкість до перевантажень, тому що перетин проводу обмоток нерухомих електромагнітів виконується з розрахунком можливих перевантажень.

2. Міцність конструкції.

3. Порівняно невисока вартість.

4. Малий вплив зовнішніх магнітних полів на роботу приладу

Недоліки

1. Придатний тільки для виміру енергії при незмінній частоті.

2. Впливає температура середовища на показання приладу, тому що змінюється опір диска.

3. Придатний тільки для вимірів у ланцюгах перемінних струмів технічної частоти, тому що зміна частоти змінює швидкість обертання диска і показання приладу.

Застосування в техніці

Через зазначені недоліки, особливо залежності показання приладу від зміни частоти, ці прилади не застосовуються в якості ватметрів, амперметрів і вольтметрів, а виготовляються у виді лічильників електричної енергії для однофазних і трифазних мереж змінного струму технічної частоти 50 Гц.

Лічильники електроенергії

О днофазні лічильники електроенергії

Пряме підключення до 32 А (без генератора імпульсів) та до 63А (з генератором імпульсів).

Дозволяє здійснювати вимірювання величини споживаємої енергії на відстані через випускання імпульсів: 1 імпульс─ 1 кВт год

Трьохфазні лічильники

Напруга 400В

Індикація ─ 5-розрядний рідинно-кристалічний індикатор

Оснащені імпульсним виходом для передачі на відстань інформації про витрату електроенергії.

Пряме підключення до 32А по кожній із фаз.

Пряме підключення через трансформатори струму.

Традиційні, індукційні лічильники є, по суті, електродвигунами, де електроенергія перетворюється в обертальний рух диску, швидкість якого збільшується при зростанні споживання і зменшується при скороченні. Таким чином, облік споживання зводиться до підрахунку оборотів диску. Такі лічильники мають ряд серьозних недоліків. Це й низка чутливість, зумовлена інерційністю механічної частини і легкість, з якою вони піддаються зовнішнім впливам, що здатні спотворити їх показники. До того ж вони створюють серьозні труднощі автоматизації системи обліку.

Для підрахунку електричної енергії, що споживається за певний період часу, необхідно інтегрувати в часі миттєвого значення активної потужності. Для синусоїдального сигнала потужність рівна множенню напруги на струм в мережі в даний момент часу. На цьому принципі працює будь-який лічильник електричної енергії. На рис. 1 показана блок-схема електромеханічного лічильника.

Рис. 1. Блок-схема електромеханічного лічильника електричної енергії

Лічильник представляє собою аналого-цифровий прилад з попереднім перетворенням потужності в аналоговий сигнал з послідуючим перетворенням аналогового сигнала в частоту проходження імпульсів, додавання яких дає кількість спожитої енергії.

Сучасні моделі лічильників електронні, тобто для обліку електроенергії не потрібно перетворення електричної енергії. Такі пристрої можна поділити на лічильники з електромеханічним індикатором споживання (табло выглядит так же, як в індукційних моделях) і з електронним (як правило, в вигляді рідиннокристалевого індикатора).

Крім лічильників з електромеханічним індикатором споживання виготовляють і двотарифні лічильники з рідиннокристалевим дисплеєм, які допускають монтаж на DIN рейку, що є додатковою зручністю при установці його в щит.

Л ічильники, що мають рідиннокристалеву індикацію обліку мають нижню межу температур –20С. Це не означає, що лічильник не буде працювати, але зчитати показання з дисплею стає неможливо.

Конструктивно лічильник складається з корпуса, вимірювального трансформатора струму і виконаних на друкованій платі перетворювача і модуля тарифікації. Структурно лічильник складається з слідуючих вузлів:

драйвер РКІ

джерело вторинного живлення

мікроконтролер

оптичний порт

пам’ять

перетворювач

супервізор

телеметричний вихід

годинник реального часу

Джерело вторинного живлення перетворює змінну вхідну напругу до величини, необхідної для живлення всіх вузлів лічильника. Мікроконтролер веде підрахунок вхідних імпульсів, рахунок спожитої енергії, управління і обмін інформацією з іншими вузлами і схемами лічильника. Супервізор формує сигнал скидання при включенні і відключенні живлення, а також видає сигнал аварії живлення при зниженні вхідної напруги. Пам’ять зберігає данні про спожиту електроенергію і інші параметри.

Годинник реального часу призначений для відрахунка текучого часу і дати. Драйвер РКІ приймає інформацію від мікроконтролера і видає управляючі сигнали на РКІ. РКІ представляє собою багаторозрядний індикатор і призначений для індикації режимів роботи, інформації про спожиту електроенергію і часові параметри. Оптичний порт призначений для зчитування показів і програмування лічильника. На мікроконтролер поступають сигнали з кнопок на панелі лічильника і сигнали від перетворювача, пропорційні споживанню електроенергії. Мікроконтролер зберігає інформацію в пам’яті і видає імпульсний сигнал про енергопостачання на телеметричний вихід.

Реалізація цифрового лічильника електричної енергії (рис. 2) вимагає спеціалізованих ІС, що здатні проводити перемноження сигналів і представляти отриману величину в зручній для мікроконтролера формі. Наприклад, перетворювач активної потужності — в частоту слідування імпульсів. Загальна кількість импульсов, які підраховані мікроконтролером, прямо пропорційно спожитій електроенергії.

Рис. 2. Блок-схема цифрового лічильника електричної енергії

Не менее важливу роль грають різноманітні сервісні функції, такі як дистанційний доступ до лічильнику, до інформації по нарахованій енергії і багато інших. Наявність цифрового дисплея, яким керує мікроконтролер, дозволяє програмно встанавлювати різні режими виводу інформації, наприклад, виводить на дисплей інформацію про спожиту енергію за кажен місяць, по різним тарифам і так далі.

Ремонт і підключення в мережу електричних лічильників.