1Испытания электрической прочности междувитковой изоляции обмоток электродвигателей переменного тока

2Назначение АГП (автомата гашения поля). Для чего нужна АВР (автоматика включения резерва)?

3Понятие отказа оборудования. Нарисовать и объяснить график интенсивности отказов.

1. Изоляция обмоток относительно корпуса машины и между обмотками должна выдерживать без повреждения в течение 1 мин испытательное напряжение частоты 50 Гц, практически синусоидальное.

Если в обмотке статора замкнуто небольшое число витков, это мало отразится на сопротивлении отдельных фаз, и разница их сопротивлений не будет превышать установленных по нормам 5 %. Между тем, короткозамкнутые витки при включении электродвигателя под напряжение будут являться как бы вторичной обмоткой трансформатора, и в них потечёт очень большой ток, который вызовет сильный местный нагрев обмотки и сердечника статора. При этом будет нарушаться изоляция соседних витков, и они также будут замыкаться между собой. Поэтому в обмотках переменного тока замыкание даже небольшого числа витков может привести к полному выходу обмотки электродвигателя из строя.

К обмоткам двигателя подводится напряжение, на 30 % превышающее номинальное напряжение двигателя, и выдерживается 3 мин: у двигателей с фазным ротором – при разомкнутой обмотке ротора; у двигателей с короткозамкнутым ротором – при холостом ходе.

Если при напряжении 130 % ток холостого хода превышает номинальный, то длительность испытаний снижают до 1 мин.

У двигателей с разомкнутым и неподвижным фазным ротором при подведении к обмотке статора трёхфазного напряжения испытывают одновременно междувитковую изоляцию обмоток статора и ротора. Однако у некоторых двигателей с фазным ротором и малым числом полюсов при таком испытании потребляемый ток намного превосходит номинальное значение, что вызывает опасное повышение температуры обмотки статора, бандажей и т. д. У таких машин допускается раздельное испытание междувитковой изоляции обмотки статора и ротора. Сначала производят испытания для обмотки статора при замкнутом накоротко и вращающемся роторе повышением подведённого напряжения к обмотке статора до 130 % от номинального, а затем – для обмотки ротора (при разомкнутой обмотке ротора и вращении с номинальной частотой посторонним двигателем против направления вращения поля статора) подведением к обмотке статора напряжения, равного 65 % от номинального. При таком испытании наведённое в обмотке ротора напряжение будет составлять 130 % номинального.

Для уменьшения тока холостого хода при испытании междувитковой изоляции обмоток допускается одновременно с повышением напряжения на 30 % повышать и частоту текущего тока. Если испытание производят на вращающейся электрической машине, то повышение частоты не должно быть более чем на 15 %.

Для испытания двигателей с номинальным напряжением до 110…127 В в качестве источника повышенного напряжения, достаточно использовать лабораторный автотрансформатор. В случае проведения испытаний двигателей с номинальным напряжением 220 В необходим также повышающий трансформатор с номинальным напряжением первичной обмотки 220 В и коэффициентом трансформации 1,5.

2. Выключатель магнитного поля (автомат гашения поля, АГП)- электрический аппарат, предназначенный для коммутации в цепи обмотки возбуждения крупных синхронных машин и машин постоянного тока. При подаче сигнала на отключение расцепитель срывает собачку, которая удерживает контакты. При этом происходит отключение сначала силовых контактов (без дуги), а затем отключение дугогасительных, при этом на последних зажигается дуга, втягиваясь в решётку она разбивается на множество малых дуг, которые производят оптимальное гашение поля. Время гашения дуги 0,2 — 1,5 с., в зависимости от мощности и типа машины. В крупных турбогенераторах время гашения поля при х.х. может достигать до 13 с (из-за вихревых токов в массивном роторе), время погасания дуги в АГП — доли секунды. 

Автомати́ческий ввод резе́рва (Автомати́ческое включе́ние резе́рва, АВР) — способ обеспечения резервным электроснабжением нагрузок, подключенных к системе электроснабжения, имеющей не менее двух питающих вводов и направленный на повышение надежности системы электроснабжения. Заключается в автоматическом подключении к нагрузкам резервных источников питания в случае потери основного.

3.Под отказом понимается непредусмотренное прекращение или утрата объектом способности выполнять в необходимом объёме (размере) свои функции свыше допустимого времени.

Причинами отказов в электрической сети в большинстве случаев могут быть повреждения в оборудовании, аппаратуре и конструкциях электросетевых объектов или появление недопустимых режимных параметров в элементах сети, требующее принятия неотложных действий по их устранению. При рассмотрении показателей надежности любого элемента различают три периода его эксплуатации: I — период приработки; II — период нормальной эксплуатации; III — период интенсивного износа и старения. Эти периоды наглядно нанесены на кривую интенсивности отказов, иногда ее называют кривой жизни технического изделия (см. рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Кривая интенсивности отказов На кривой интенсивности отказов показаны значения средней долговечности изделия T1 и средней наработки до первого отказа Tср> T1. Средняя наработка до первого отказа Tср обычно значительная и характеризует запас надежности устройства в период нормальной эксплуатации. Обычно T1 ненамного превышает время t2,т. е. соответствует начальному участку периода старения и износа.

1Методы определения температуры обмоток двигателя переменного тока. Метод термометра и метод термопары.

2Что такое синхронизация? Принцип работы синхроноскопа.

3Виды износа оборудования применительно к электрооборудованию.

1. Температуру обмоток определяют при испытаниях двигателя на нагревание. Испытание на нагревание производят для определения абсолютной температуры или превышения температуры обмотки или частей электродвигателя относительно температуры охлаждающей среды при номинальной нагрузке.

Методом термометра определяют температуру поверхности в точке приложения (поверхность корпуса, подшипников, лобовых частей обмотки), температуру окружающей среды и воздуха, поступающего и выходящего из двигателя. Применяют как ртутные, так и спиртовые термометры. Вблизи сильных переменных магнитных полей следует применять только спиртовые термометры, так как в ртути наводятся вихревые токи, искажающие результаты измерения.

Для лучшей передачи теплоты от узла к термометру резервуар термометра обёртывают фольгой, а затем прижимают к нагретому узлу. Для теплоизоляции термометра поверх фольги накладывают слой ваты или войлока, но так, чтобы последний не попал в пространство между термометром и нагретой частью двигателя. При измерении температуры охлаждающей среды термометр следует помещать в закрытый металлический стаканчик, заполненный маслом и защищающий термометр от лучистой теплоты, испускаемой окружающими тепловыми источниками и самой исследуемой машиной, и от случайных потоков воздуха.

Метод термопары, широко применяемый для измерения температур, используется в основном в машинах переменного тока. Термопары закладывают в пазы между слоями обмоток и на дно паза, а также в других труднодоступных местах. Термопару образуют две изолированные друг от друга проволоки из разных металлов. Материалы выбирают в зависимости от значений измеряемой температуры. Для измерения температур в электрических машинах обычно применяют медноконстантановые термопары, состоящие из медной и константановой проволок диаметром около 0,5 мм. Одна пара концов термопары спаяна между собой. Места спая обычно помещают в ту точку, где необходимо измерить температуру («горячий спай»), а другую пару концов подключают либо непосредственно к зажимам чувствительного милливольтметра с большим внутреннем сопротивлением, либо к переходной сборке зажимов, от которой отходят медные проволоки к измерительному прибору. В том месте, где не нагреваемый конец константановой проволоки соединяется с медным проводником (на клемме измерительного прибора или на переходной клемме), образуется так называемый «холодный спай» термопары. На поверхности контакта двух металлов (константана и меди) возникает ЭДС, пропорциональная температуре в месте контакта, причём на константане образуется минус (–), а на меди плюс (+). ЭДС возникает как на «горячем», так и на «холодном» спае термопары. Однако поскольку температуры спаев разные, то и значения ЭДС различны, а так как в контуре, образованном термопарой и измерительным прибором, эти ЭДС направлены навстречу друг другу, то милливольтметр всегда измеряет разность ЭДС «горячего» и «холодного» спаев, соответствующую разности температур. Опытом установлено, что в медноконстантановой термопаре разница ЭДС «горячего» и «холодного» спаев составляет 0,0416 мВ на 1 С. В соответствии с этим можно отградуировать шкалу милливольтметра в градусах Цельсия. Так как термопара фиксирует только разность температур, то для определения абсолютной температуры «горячего» спая следует к показаниям термопары прибавить температуру «холодного» спая, измеренную термометром.

2. Синхроноскоп служит для определения момента равенства частот и точного совпадения фаз напряжений двух синхронных генераторов. Определять этот момент необходимо при включении синхронных генераторов на параллельную работу. Основной частью синхроноскопа (рис. 1) служит электродвигатель с питанием обмоток статора и ротора переменным током.

Рис. 1

Статор 3 электродвигателя 1 имеет трехфазную обмотку, уложенную в пазы и соединенную звездой. Обмотка статора через добавочные сопротивления DC и зажимы прибора А, В и С соединена с тремя фазами подключаемого генератора. Ротор 4 имеет однофазную обмотку, включенную через трансформатор 2 и зажимы прибора U1 и U2 на две фазы работающего генератора или на две фазы шин, к которым подключен работающий генератор. При взаимодействии магнитных полей ротора и статора создается вращающий момент, обусловливающий вращение ротора со скоростью, пропорциональной разности частот генераторов. В зависимости от того, какой из генераторов имеет большую скорость вращения (т. е. большую частоту), стрелка синхроноскопа, соединенная с ротором электродвигателя, поворачивается вправо или влево от нейтрального положения. При равенстве частот и совпадении фаз обоих генераторов стрелка синхроноскопа устанавливается посередине шкалы на отметке синхронизации.

3. В процессе работы электрооборудования происходит его постепенное изнашивание. Применительно к любым техническим объектам различают два вида износа: физический и моральный. Под физическим износом понимается изменение размеров, формы, массы технического объекта или состояния его поверхности вследствие остаточной деформации от постоянно действующих нагрузок либо из-за разрушения поверхностного слоя при трении. Применительно к электрооборудованию выделяют механический, электрический и моральный износы. Показатели надежности оборудования (срок службы до износа, интенсивность отказов и др.) зависят от физического износа. Поэтому во время периодических ремонтов наиболее изношенные детали и узлы заменяют новыми.  Механический износ электрооборудования происходит из-за длительных переменных или постоянных воздействий на его отдельные детали или сборочные узлы. В результате изменяется их первоначальная форма или ухудшаются качества, например, на поверхности коллектора электрических машин постоянного тока образуются глубокие дорожки. Причиной быстрого механического износа коллектора может быть продолжительное воздействие на него щеток, прижатых с усилием, превышающим допустимое, или неправильный выбор вида щеток, например, более твердых, чем те, на которые рассчитан коллектор. В электрических машинах из-за трения механически изнашиваются, кроме коллектора, шейки валов, подшипники, контактные кольца роторов.  Электрический износ — это потеря электроизоляционными материалами электрооборудования изоляционных качеств. Например, электрически изнашиваются пазовая изоляция электрических машин, изоляция проводов обмоток и др. Электрический износ изоляции чаще всего является результатом длительной эксплуатации электрооборудования, воздействия на изоляцию высоких температур или химически агрессивных веществ. Эти факторы приводят к быстрому "старению" изоляции (потере изоляционных свойств) и как следствие — к витковым замыканиям в обмотках и катушках, пробою изоляции и появлению потенциалов опасной величины на частях электрооборудования, обычно не находящихся под напряжением, т. е. к повреждениям, устранение которых требует капитального ремонта электрооборудования.  Моральный износ — это устаревание исправного электрооборудования, дальнейшая эксплуатация которого нецелесообразна из-за создания нового, технически более совершенного или более экономичного электрооборудования аналогичного назначения. Однако иногда эксплуатация морально изношенного электрооборудования может быть технически и экономически целесообразной, если при его капитальном ремонте осуществляется модернизация.

1Методы определения температуры обмоток двигателя переменного тока. Метод сопротивления.

2Круговая диаграмма трансформатора, для чего нужна?

3Виды технического обслуживания.

1. Температуру обмоток определяют при испытаниях двигателя на нагревание. Испытание на нагревание производят для определения абсолютной температуры или превышения температуры обмотки или частей электродвигателя относительно температуры охлаждающей среды при номинальной нагрузке.

Метод сопротивления – определение температуры обмоток по их сопротивлению постоянному току часто используется для измерения температуры обмоток. Метод основан на известном свойстве металлов изменять своё сопротивление в зависимости от температуры.

Для определения превышения температуры производят измерение сопротивления обмотки практически в холодном и нагретом состояниях и производят вычисления по формулам:

для меди

для алюминия

где , С – превышение температуры обмотки, – сопротивление в практически холодном состоянии, Ом; – сопротивление в нагретом состоянии, Ом; , С – температура обмотки в холодном состоянии, , С – температура охлаждающей среды.

2 Снятие круговой диаграммы производится на всех положениях переключателя. Круговая диаграмма не должна отличаться от диаграммы завода-изготовителя. При вводе и монтаже трансформатора!

.3. . Существует три вида ТО: первый — практически без обслуживания (по принципу «не трогай, пока не сломается»); второй — планово-предупредительная система обслуживания и ремонта (ППР); третий — обслуживание с ремонтом по мере необходимости. Первый вид ТО характерен для вспомогательного электрооборудования — освещения, вентиляции и электронагревательных устройств. Стоимость такого оборудования, как правило, невелика что позволяет иметь на предприятии его необходимый резерв и проводить в случае необходимости быструю замену. Второй вид ТО является основным и применяется для основного и большей части вспомогательного оборудования. ППР предусматривает плановые (по графику) осмотры и ремонт электрического и электромеханического оборудования. При этом контроль за текущей нагрузкой, качеством электроэнергии и другими режимными параметрами не предусматривается

1Что такое нагревостойкость и какие классы изоляции по нагревостойкости применяются для обмоток электродвигателей?

2Маркировка концов и начал обмоток электродвигателей в соответствии с ГОСТом?

3Виды ремонтов генерирующего оборудования.

1. Многочисленными опытами установлено, что долговечность (срок службы) изоляции сокращается вдвое, если температура, при которой она работает, превышает предельную для данного класса нагревостойкости на 6…8 С. ГОСТ 8865-70 устанавливает следующие классы нагревостойкости электроизоляционных материалов, и характерные для них предельные температуры указаны в табл.

Испытание на нагревание может осуществляться при непосредственной нагрузке и косвенным методом (нагревание от основных потерь). Испытание проводят до установившейся температуры при номинальной нагрузке. За установившуюся температуру принимают такую, которая в течение 1 ч изменяется не более чем на 1 С. В качестве нагрузки при испытаниях на нагревание применяют различные устройства, наиболее простые из них различные тормоза (колодочные, ленточные и т. д.), а также нагрузки, обеспечиваемые генератором, работающим на реостат.

Класс нагревостойкости электроизоляционных материалов

и их предельные температуры

1Определение правильности выполнения внутренних соединений машин переменного тока. Векторные диаграммы при правильном и неправильном соединении обмоток.

2Для чего и в каких случаях проводят проверку группы соединения трёхфазных трансформаторов и полярности выводов однофазных трансформаторов?

3Понятие о сетевом графике ремонта оборудования. Что такое критический путь сетевого графика.

1. Проверка правильности соединений выводов трехфазных обмоток сводится к определению начал и концов каждой фазы.

Прежде чем определять начала и концы обмоток, необходимо найти выводы каждой фазы «прозвонкой».

Затем соединяют концы обмоток, например, в звезду.

При определении начал и концов обмоток способом вольтметра и источника переменного тока пониженного напряжения – соединяют последовательно какие-либо две фазы и пропускают по ним ток пониженного напряжения (например, 36 В). Для контроля силы тока, которая не должна превышать номинальную, включают амперметр. К третьей фазе подключают вольтметр или лампу накаливания.

Если включённые две фазы соединены неправильно, т. е. разноимёнными концами, то вольтметр покажет почти полное напряжение. Если концы одной из двух последовательно соединённых обмоток поменять местами, то соединение будет правильным и вольтметр на третьей фазе покажет незначительное напряжение близкое к нулю. После этого нужно определить начало и конец третьей фазы. Для этого к одной из фаз, начало и конец которой уже определены, присоединяют последовательно третью фазу, начало и конец которой ещё не установлены.

Опыт следует произвести два раза, каждый раз подводя напряжение к различной паре выводов. Этот опыт для короткозамкнутого асинхронного двигателя следует проводить при напряжении (0,3…0,5) во избежание перегрева обмоток; при фазном роторе его обмотка должна быть разомкнута.

2. Силовые трансформаторы, вводимые в эксплуатацию, должны подвергаться приемосдаточным испытаниям в соответствии с требованиями ПУЭ.

3. Наилучшей организации ремонтных работ при централизованном обеспечении материалами, приспособлениями и механизмами можно добиться при использовании предварительно составленного сетевого графика. Сетевой график ремонта электрооборудования может быть общим и локальным. Общий сетевой график предусматривает все виды работ по ремонту определенного комплекса электрооборудования, например, электрооборудования всей подстанции, а локальный определяет ремонт части подстанции, например ремонт расприделительного устройства с включением работ по ремонту строительной части, кровли, вентиляции и т. д. Сетевой график позволяет устанавливать взаимосвязь планируемых работ и получаемых результатов, более точно рассчитывать план, своевременно осуществлять его корректировку. Сетевое планирование проводится в результате анализа многих факторов и предусматривает определенную очередность производства ремонтных работ:

расчленение всего комплекса работ на отдельные последовательные этапы, каждый из которых выполняет бригада в соответствии с ведомственными нормативами затрат труда; выявление и описание всех событий (результат работы, необходимый для начала другой работы); определение всех работ с учетом нормативов времени и фактических затрат времени, необходимого для достижения конечного результата ремонта; построение сетевого графика; определение времени выполнения каждой работы по графику на основе системы оценок; расчет критического пути, т. е. пути наиболее продолжительного времени выполнения всей работы; определение резервов времени; анализ и оптимизация графика и разработка мероприятий по сокращению времени критического пути; управление ходом работ с помощью сетевого графика.

В сетевом графике ремонта четко видны те отдельные работы по ремонту распределительных устройств (ремонт масляного выключателя, кабельных и шинных разъединителей, трансформаторов, вентиляции и т. д.), от которых зависит общий срок завершения всего комплекса работ. Этот срок определяется последовательностью выполнения ремонтных работ с наибольшей продолжительностью от исходного до завершающего события. Эта последовательность и определяет критический путь на сетевом графике (обозначен жирной чертой). Критический путь представляет собой основу для выбора оптимального плана и организации контроля за ходом работ. Отношение продолжительности любого пути к продолжительности критического пути характеризует степень напряженности плана. Если критический путь от начального до конечного события является наиболее продолжительным по времени, все другие события и работы должны лежать на более коротких путях.

1Измерение сопротивления изоляции обмоток электродвигателей. Меры безопасности при работе с мегаомметром.

Физический смысл коэффициента абсорбции, параметра R60"?

2Виды перегрузки трансформаторов. Определение эквивалентного графика нагрузки.

3Основные виды электрической защиты асинхронных двигателей.

1. Изоляция обмоток электродвигателя – неидеальный изолятор. При соединении проводников с сетью через изоляцию на корпус проходит электрический ток. Но этот ток очень мал, так как сопротивление изоляции достигает миллионов омов. Ток через изоляцию не превышает десятых долей миллиампера в машинах низкого напряжения и нескольких миллиампер в машинах высокого напряжения. Измерение сопротивления изоляции обмоток электрических машин входит в программу контрольных операций по проверке качества их обмоток.

Требования безопасности

1. Измерения мегаомметром разрешается выполнять обученным лицам из электротехнического персонала. В установках напряжением выше 1000 В измерения производят по наряду два лица, одно из которых должно иметь по электробезопасности не ниже IV группы. Проведение измерений в процессе монтажа или ремонта оговаривается в наряде в строке «Поручается». В установках напряжением до 1000 В измерения выполняют по распоряжению два лица, одно из которых должно иметь группу не ниже III.

2. Перед началом испытаний необходимо убедиться в отсутствии людей, работающих на той части электроустановки, к которой присоединён испытательный прибор, запретить находящимся вблизи него лицам прикасаться к токоведущим частям и, если нужно, выставить охрану.

3. Для контроля состояния изоляции электрических машин в соответствии с методическими указаниями или программами измерения мегаомметром на остановленной или вращающейся, но не возбуждённой машине, могут проводиться оперативным персоналом или, по его распоряжению, в порядке текущей эксплуатации работниками электролаборатории. Под наблюдением оперативного персонала эти измерения могут выполняться и ремонтным персоналом. Испытания изоляции роторов, якорей и цепей возбуждения может проводить одно лицо с группой по электробезопасности не ниже III, испытания изоляции статора – не менее чем два лица, одно из которых должно иметь группу не ниже IV, а второе – не ниже III.

4. При работе с мегаомметром прикасаться к токоведущим частям, к которым он присоединён, запрещается. После окончания работы необходимо снять остаточный заряд с проверяемого оборудования посредством его кратковременного заземления. Лицо, производящее снятие остаточного заряда, должно пользоваться диэлектрическими перчатками и стоять на изолированном основании.

Измерение сопротивления изоляции мегаомметром осуществляется на отключенных токоведущих частях, с которых снят заряд путём предварительного их заземления. Заземление с токоведущих частей следует снимать только после подключения мегаомметра. При снятии заземления необходимо пользоваться диэлектрическими перчатками.

Критерием увлажнённости изоляции обмоток электродвигателей служит сопротивление изоляции и отношение между сопротивлениями, измеренными через 60 и 15 с, называемое коэффициентом абсорбции .

Коэффициент абсорбции всегда больше единицы и увеличивается по мере высыхания изоляции.

2. Различают номинальный и допустимый режимы нагрузки трансформатора, а также допустимые систематические и аварийные перегрузки. В связи с возможностью систематических перегрузок вводится понятие нагрузочной способности трансформатора. Под номинальным режимом нагрузки трансформатора понимается режим нагрузки номинальным током при номинальных значениях напряжения, частоты, параметров охлаждающей среды и условиях места установки (категория размещения, высота над уровнем моря), установленных стандартами или техническими условиями. Этому режиму соответствует расчетный срок службы трансформатора (обычно не менее 25 лет). Номинальные данные указываются на щитке, расположенном на баке или кожухе трансформатора. Под допустимым режимом нагрузки понимается продолжительная нагрузка трансформатора при условиях, отличающихся от номинальных, при которой расчетный износ изоляции трансформатора из-за нагрева не превосходит износ при номинальной нагрузке. Иными словами, при этой нагрузке срок службы трансформатора соответствует расчетному. В процессе эксплуатации неизбежно возникает вопрос о допустимости тех или иных отклонений от номинального режима. Эти отклонения оговариваются в соответствующих стандартах, технических условиях или инструкциях. Так, все силовые трансформаторы в соответствии с ГОСТ 11677 - 85* должны допускать длительную нагрузку с током, равным 1,05 от номинального, если напряжение ни на одной из обмоток не превышает номинального. Длительно допустимая нагрузка (перегрузка) трансформаторов является систематической (повторяющейся). Величина нагрузки ( β = I/ I_ном ) нормируется ГОСТ 14209 - 85 «Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки» и приведена в табл. 12.1. Нагрузка трансформатора свыше номинальной допускается только при исправной и полностью включенной системе охлаждения. Длительно допустимые систематические нагрузки (перегрузки) не вызывают снижение расчетного срока службы трансформатора, так как за период графика нагрузки обеспечивается нормальный или пониженный износ изоляции. Допустимая аварийная перегрузка трансформаторов больше длительно допустимой нагрузки. При работе в этом режиме происходит повышенный по сравнению с нормальным износ изоляции, что может привести к сокращению срока службы трансформатора, если при дальнейшей работе этот износ не будет скомпенсирован пониженными износами при малых нагрузках. Максимальная величина перегрузки составляет 100% ( β = 2).Влияние нагрузки трансформатора на износ изоляции. Под нагрузочной способностью трансформатора понимается способность трансформатора работать с нагрузкой выше номинальной при определенных условиях эксплуатации (величина предшествующей и последующей нагрузки, температура охлаждающей среды, допустимая температура отдельных частей трансформатора). Расчеты нагрузочной способности трансформатора проводятся либо для проверки допустимости предполагаемого графика нагрузки, либо для определения возможных для данного трансформатора графиков нагрузки при известных значениях времени и величины перегрузки. Обе задачи решаются при выборе трансформаторов по мощности. Перегрузки разделяются на систематические и аварийные. Систематические перегрузки характерны для переменного графика нагрузки (часового, суточного, месячного), аварийные перегрузки возникают в случаях необходимости обеспечить электроснабжение потребителей, несмотря на перегрузку трансформатора и возможное сокращение его срока службы. 1. Преобразование графика нагрузки. На непрерывном или дискретном графике нагрузки β (t) , полученном по данным измерений или расчетов (рис. 12.1), выделяются интервалы времени t₁ и t₂ , на которых нагрузка β ≤ 1 и β ≥ 1. Далее реальный график нагрузки 1 заменяется на эквивалентный в тепловом отношении многоступенчатый график 2 , который затем приводится к эквивалентному прямоугольному двухступенчатому графику 3, как показано на рис. 12.1. Многоступенчатый график получают эквивалентированием на интервалах времени Δ t , соизмеримых с постоянной времени нагрева обмотки (порядка 0,5 ч). Затем определяют начальную эквивалентную нагрузку K₁ на интервале t₁ . K ₁ = [( β ₁ ² Δ t₁ + β ₂ ² Δ t₂ +...+ β _n ² Δ t_n ) t₁ ] ^1/2 , (12.5) где β _i , Δ t_i - относительная нагрузка и длительность i -го интервала эквивалентного многоступенчатого графика нагрузки на интервале t₁ . По формуле (12.5) определяют среднюю перегрузку K ₂ на интервале t₂ и проверяют ограничение по перегрузке K ₂ ≤ β_м .

Рис. 12.1. Преобразование графика нагрузки трансформатора:

1 - реальный график нагрузки; 2 - многоступенчатый эквивалентный график нагрузки; 3 - двухступенчатый эквивалентный график нагрузки

Если К₂ превышает 1,5 то необходимо заменять тр-тор на более мощный.

3. Защита асинхронных электродвигателей от коротких замыканий

Защита от коротких замыканий отключает двигатель при появлении в его силовой (главной) цепи или в цепи управления токов короткого замыкания.

Аппараты, осуществляющие защиту от коротких замыканий (плавкие предохранители, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем), действуют практически мгновенно, т. е. без выдержки времени.

Защита асинхронных электродвигателей от перегрузки

Защита от перегрузки предохраняет двигатель от недопустимого перегрева, в частности и при сравнительно небольших по величине, но продолжительных тепловых перегрузках. Защита от перегрузки должна применяться только для электродвигателей тех рабочих механизмов, у которых возможны ненормальные увеличения нагрузки при нарушениях рабочего процесса.

Аппараты защиты от перегрузки (температурные и тепловые реле, электромагнитные реле, автоматические выключатели с тепловым расцепителем или с часовым механизмом) при возникновении перегрузки отключают двигатель с определенной выдержкой времени, тем большей, чем меньше перегрузка, а в ряде случаев, при значительных перегрузках, — и мгновенно.

Защита асинхронных электродвигателей от понижения или исчезновения напряжения

Защита от понижения или исчезновения напряжения (нулевая защита) выполняется с помощью одного или нескольких электромагнитных аппаратов, действует на отключение двигателя при перерыве питания или снижении напряжения сети ниже установленного значения и предохраняет двигатель от самопроизвольного включения после ликвидации перерыва питания или восстановления нормального напряжения сети.

Специальная защита асинхронных электродвигателей от работы на двух фазах предохраняет двигатель от перегрева, а также от «опрокидывания», т. е. остановки под током вследствие снижения момента, развиваемого двигателем, при обрыве в одной из фаз главной цепи. Защита действует на отключение двигателя.

В качестве аппаратов защиты применяются как тепловые, так и электромагнитные реле. В последнем случае защита может не иметь выдержки времени.

1Расчётная температура обмоток электродвигателей.Что необходимо делать с результатами измерений сопротивления обмоток если измерения производятся не при расчётной температуре?

2Физический смысл параметра R60"/ R15"?

3Для чего на эл. двигателях устанавливаются защиты минимального напряжения?

1. Расчётной рабочей температурой называется температура, к которой приводятся сопротивления обмоток электрической машины при подсчёте потерь в ней. Она принимается равной 75 ° С для обмоток, предельные допустимые превышения температуры которых соответствуют классам нагревостойкости A, E, B;

115 ° С – для обмоток, предельные допустимые превышения температуры которых соответствуют классам нагревостойкости F, H.

В случае измерения сопротивления изоляции при температуре ниже расчётной полученное по этой формуле сопротивление изоляции следует удваивать на каждые 20 ° С (полные и неполные) разности между рабочей температурой и той температурой, при которой выполнено измерение.

Необходимо учесть, что для получения правильных показаний мегаомметра следует устранять остаточные заряды обмотки путём заземления на несколько минут перед каждым измерением.

Методы измерения сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса машины и между обмотками, а также методы измерения сопротивлений обмоток установлены ГОСТ 11828-75.

Необходимо отметить, что по данным измерений сопротивления изоляции обмоток нельзя окончательно судить о ее качестве, так как сопротивление сухой изоляции будет высоким даже при наличии в ней слабых в электрическом отношении мест – небольших трещин, вспучивании и т. п.

2. Отношение показаний называют коэффициентом абсорбции, его значение характеризует степень увлажнения изоляции.Коэффициент абсорбции определяет увлажнение изоляции. Коэффициент абсорбции – это отношение измеренного сопротивления изоляции через 60 секунд после приложения напряжения мегаомметра ( ) к измеряемому сопротивлению изоляции через 15 секунд ( ). Если изоляция сухая, то коэффициент абсорбции намного больше единицы, а увлажнённой изоляции коэффициент абсорбции близок к единице. Значение коэффициента абсорбции должно отличаться (в сторону уменьшения) от заводских данных не более, чем на 20 %, а его значение должно быть не ниже 1,3 при температуре 10-30 ° С. При невыполнении этих условий изделие подлежит сушке.

Все время, пока проводится измерение, т. е. не менее одной минуты, рукоятку мегаомметра необходимо вращать с частотой не менее 120 об/мин. Рукоятка вращается с большим моментом сопротивления, так как она соединена с редуктором, имеющим высокое передаточное отношение. Поэтому измерения можно проводить только вдвоём: один человек вращает рукоятку, другой отмечает показания прибора. Для облегчения работы выпускают мегаомметры с электрическим приводом, в которых вместо рукоятки и редуктора установлен электрический двигатель с нужной частотой вращения. Такие мегаомметры удобней, но для них необходимо подводить напряжение к месту измерений, что вызывает дополнительные затруднения, особенно при измерении сопротивления изоляции машин, установленных на рабочих местах.

3. Защита асинхронных электродвигателей от понижения или исчезновения напряжения

Защита от понижения или исчезновения напряжения (нулевая защита) выполняется с помощью одного или нескольких электромагнитных аппаратов, действует на отключение двигателя при перерыве питания или снижении напряжения сети ниже установленного значения и предохраняет двигатель от самопроизвольного включения после ликвидации перерыва питания или восстановления нормального напряжения сети.

1Центровка валов электрических машин. Виды муфт. Устройства для измерений несоосности валов.

2Физический смысл параметра tgδ?

3Виды климатического исполнения оборудования.

1. Под центровкой валов понимают их установку в такое взаимное положение, при котором валы электродвигателя и приводного механизма являются как бы продолжением один другого. При этом положение валов относительно друг друга может быть разным в зависимости от типа муфт и их компенсационных способностей в радиальном и осевом направлениях и отличаться на значения не более приведённых в табл. 4.2.

1

а)

Рис. 4.1. Виды муфт для соединения валов электрических

машин:

а – жёсткая фланцевая; б – втулочно-пальцевая; в – упругая с резиновыми пластинами; г – зубчатая; д – переменной жёсткости (пру­жинная); 1, 2 – точки измерения радиального и торцевого биения

Таблица 4.1

Типы и характеристики муфт

Перед выверкой валов после насадки полумуфт на валы прове­ряют торцевое и радиальное биение полумуфт индикаторами часо­вого типа. Максимально допустимые биения приведены в табл. 4.3. Затем производят проверку взаимного расположения валов. Угловой перекос валов замеряется также по полумуфтам, причём значения, приведенные в табл. 4.2, относятся к замерам, проведённым на расстоянии 300 мм от вала. Поэтому при измерениях на других расстояниях необходимо делать пропорциональный пересчёт.

Таблица 4.2

Допускаемая несоосность валов

2. В изоляции, выполненной из любых применяемых материалов, при наличии диэлектрических потерь угол сдвига фаз между напряжением и током меньше 90°; разность между углом 90° и углом сдвига фаз обозначается δ и называется углом диэлектрических потерь, или сокращенно – углом потерь. Диэлектрические потери на участке изоляции с емкостью С и углом потерь δ при напряжении на изоляции U и частоте f составляют

P = UI = UIcos (φ) = U22π f C tgδ = U2ω C tgδ,

Потери Р в диэлектрике пропорциональны углу диэлектрических потерь tgδ. Чем больше tgδ, тем при прочих равных условиях больше диэлектрические потери, т.е. качество диэлектрика хуже. При приложении к изоляции переменного напряжения процесс зарядки емкостей и протекания тока через сопротивления схемы повторяется каждый период. Установившийся полный ток будет определяться двумя составляющими: Iа –активной составляющей тока, зависящей от сопротивления изоляции, и Iс –реактивной составляющей, зависящей от геометрической емкости. Так как диэлектрические потери зависят не только от свойств и состояния изоляции, но и от приложенного напряжения, то по значению активной составляющей тока еще нельзя судить о качестве изоляции.

Тангенс угла диэлектрических потерь характеризует общее состояние изоляции, и в первую очередь её увлажненность, независимо от геометрических размеров. Параметр tgδ практически не зависит от размеров диэлектрика, так как с изменением его размеров пропорционально изменяются активная и реактивная составляющие тока, протекающего через диэлектрик, а также надежность изоляции по отношению к ее тепловому пробою и общее старение изоляции. Угол диэлектрических потерь изоляции меняется в зависимости от общего состояния изоляции. Если изоляция отсырела или в ней появились посторонние включения, вызванные ионизацией в воздушных включениях, то tgδ резко увеличивается. Угол диэлектрических потерь у крупных объектов позволяет судить только о среднем состоянии изоляции, так как местные и сосредоточенные дефекты в изоляции большого объема измерением tgδ обнаруживаются плохо или вообще не выявляются. Это можно объяснить тем, что увеличение Iа вызывается в таких случаях ухудшением небольшой части объема изоляции, а Iс практически остается неизменным и определяется всем объемом изоляции. У объектов с малыми геометрическими размерами по tgδ могут быть обнаружены местные и сосредоточенные дефекты. Методом диэлектрических потерь проверяются изоляция проходных изоляторов, вводов и обмоток конденсаторов, трансформаторов, трансформаторов тока, а также длинных кабелей и другие виды изоляции (кроме фарфоровой). Измерение диэлектрических потерь широко применяется в лабораторных условиях и ремонтных мастерских для проверки изоляции после ремонта, а также для контроля диэлектрических потерь масел и заливочных масс.

3. Существуют следующие климатические исполнения оборудования:

У — для эксплуатации в районах с умеренным климатом;

УХЛ — для районов с умеренным и холодным климатом;

ТВ и ТС — для районов с тропическим влажным и сухим климатом;

М и ТМ — для районов с умеренно-холодным и тропическим морским климатом;

Т — для всех районов на суше, имеющих тропический климат;

О — для всех районов на суше;

ОМ — для всех районов на море;

В — для всех районов на суше и море.

1Биение валов эл. машин. Способы измерений биений.

2Физический смысл параметра С2/ С50?

3Категории окружающей среды по их характеристикам.

1. Биение вращающихся частей определяют индикатором часового типа.

Для измерения радиального биения вала индикатор устанавливают на плоскость разъёма подшипникового стояка либо на другое жёсткое основание (рис. 4.8). Проверяемую окружность делят на восемь равных частей, измерительный стержень индикатора устанавливают в верхней части проверяемой поверхности, предварительно стрелку его устанавливают на нуль. Поворачивая ротор (вручную или краном), производят запись показаний индикатора при каждом из восьми положений вала. Для более лёгкого поворачивания ротора шейку вала смазывают маслом. Запись показаний индикатора ведут со знаком «+» или «–» в зависимости от направления отклонения его стрелки. Разница в показаниях индикатора свидетельствует об эксцентричности проверяемой поверхности или искривлении вала.

Рис. 4.8. Проверка радиального биения

Величина искривления вала по отношению к его оси равна половинке биения. Для получения правильных измерений необходимо перед отсчётом величины биения убедиться в правильной установке индикатора и надежности его закрепления. Для этого перед отсчётом слегка постукивают рукой по индикатору; если после постукивания стрелка индикатора установится в прежнее положение, то это укажет на правильную установку индикатора. Доказательством того, что индикатор не был смещён при измерениях, служит совпадение его показаний при вторичном измерении биения в точке с показаниями при первом измерении в той же точке. Чтобы избежать искажения показаний, надо при каждом измерении ослаблять трос, которым поворачивают ротор; необходимо также проверить плотность установки вкладышей в расточке стояка и убедиться в отсутствии задевания ротора за какие-либо части. Чтобы исключить случайные ошибки, измерения повторяют два-три раза, несколько сдвигая каждый раз индикатор вдоль оси. Допустимое биение шеек валов составляет 0,02 мм для диаметров 100-200 мм и 0,03 мм для диаметров более 200 м. В местах установки уплотнений биение не должно превышать 0,05-0,06 мм. Допустимое биение вала ротора в других местах составляет 0,06-0,08 мм для быстроходных машин (3000 об/мин) и 0,10-0,12 мм – для тихоходных.

Рис. 4.9. Проверка осевого биения полумуфты

Осевое биение торца полумуфты проверяют двумя индикаторами, установленными в диаметрально противоположных точках торца полумуфты (рис. 4.9) на одинаковом расстоянии от оси вращения. Применение двух индикаторов исключает ошибки, связанные с возможными осевыми сдвигами ротора в процессе измерений.

Здесь также окружность полумуфты разделяют на чётное число равных частей, например, на восемь. Измерительные стержни индикатора упирают в торец полумуфты на расстоянии 10-15 мм от края. Биение торца полумуфты определяют на основании восьми пар показаний индикаторов соответственно восьми различным положениям ротора. Для нахождения величины биения торца полумуфты на каком-либо диаметре определяют сумму показаний обоих индикаторов для одной и той же точки торца муфты при двух положениях вала – до и после поворота его на 180 °.

2. Для оценки состояния волокнистой изоляции класса А, используемой в трансформаторах, применяется метод частотной зависимости емкости. Ток заряда геометрической емкости изменяется как у сухой, так и у влажной изоляции очень быстро. Ёмкость влажной изоляции в отличие от сухой изоляции содержит более значительную абсорбционную емкость, ток заряда которой изменяется медленнее, чем ток заряда геометрической емкости. Это свойство и использовано в методе частотной зависимости емкости, при которой измеряется емкость изоляции на частотах 2 и 50 Гц. При измерении емкости изоляции на частоте 50 Гц (С₅₀) успевает проявиться только геометрическая емкость, одинаковая у сухой и влажной изоляции. При измерении емкости изоляции на частоте 2Гц (С₂) успевает проявиться абсорбционная емкость влажной изоляции, так. как у сухой изоляции она меньше и заряжается она очень медленно. У сухой изоляции отношение С₂/С₅₀ в связи с этим близко к единице, а у влажной значительно больше единицы.

3. Нормальные значения климатических факторов приведены в приложении 6 в соответствии с ГОСТ 15150—69*. Помимо климатических факторов существенное влияние на работу оборудования оказывают и

характеристики окружающей среды, которая условно разделена на 4 категории:

I — условно-чистая,

II — промышленная,

III — морская,

IV — приморско-промышленная.