книги из ГПНТБ / Геллер Б. Импульсные процессы в электрических машинах

полного напряжения, что позволяет получить нормальную осцилло­ грамму неповрежденного объекта. Здесь предпочтительнее сравни­ вать напряжения на обоих объектах. Для этого одновременно с им­ пульсом полного напряжения подается вспомогательный импульс такой же формы, но противоположной полярности и пониженного напряжения (4—8 кВ), который компенсирует полное напряжение, и записывают разность напряжений, возникающую при повреждении обмотки. Этот способ требует по крайней мере двух испытываемых объектов одинаковой конструкции и является, кроме того, значи­ тельно более сложным, чем способ измерения импульсных ТОКОЕ. Поэтому он применяется главным образом для испытаний измери­ тельных трансформаторов и малых распределительных трансформа­ торов. .

Для измерения импульсного напряжения в Европе применяются большей частью шаровые искровые промежутки. В США измерение напряжения проводят при помощи делителей напряжения и элек­ тронного осциллографа. Согласно американской практике появляю­ щаяся при этом ошибка составляет ± 2 % для полных волн и волн, срезанных на хвосте, и +5% для волн, срезанных на фронте. Шары используются только для сравнительных измерений.

При импульсных испытаниях обмоток низшего напряжения боль­ ших трансформаторов от импульсных генераторов нормальной мощ­ ности имеются трудности в получении длины волны 50 мкс (в США 40 мкс), так как импеданс обмотки низшего напряжения мал. Тогда согласно американским нормам на обмотку низшего напряжения нужно подавать волну с длиной 15 мкс или увеличивать длину вол­ ны путем включения между концом обмотки и землей сопротивления 500 Ом.

В заключение заметим, что анализ импульсных токов, текущих на землю, является надежным указателем даже малых повреждений, возникающих во время импульсных -испытаний.

Метод анализа кривой тока на землю неиспытываемой обмотки.

Достаточно хороший метод дефектографирования состоит в измере­ нии тока, переданного емкостным путем от испытываемой обмотки

кземле (Эльснер [Л. 9-20]).

Вэтом случае записывается импульсный ток, протекающий через емкость на обмотку низшего напряжения, два конца которой короткозамкнуты и заземлены через достаточно большое измерительное сопротивление R (рис. 9-17).

Как и при измерении тока на землю на стороне высшего напря­

30J

высших гармониках. Амплитуды отдельных гармоник являются функциями пространственных круговых частот, и, следовательно, можно ожидать изменения всей формы напряжения на изолирован­ ном конце обмотки. Подобно этому можно ожидать, что конструкция

Рис. 9-19. Схемы обмоток трансформатора, на которых были измерены колебания на изолированном конце при витковых замыканиях.

срегулировочной обмоткой.

исхема обмотки повлияют на эти процессы. Авторами были прове­ дены измерения колебаний на изолированном конце обычной обмотки для следующих случаев:

25°/о

302

Чтобы оценить влияние ^исЛа витков на переходный процесс, замыкались накоротко вигки трансформатора со следующими данны­ ми: 1) обмотка из 28 катушек по 8 витков в каждой (всего 224 вит­ ка); стержень диаметром 180 мм и высотой 500 мм; 2) обмотка из 20 катушек по 100 витков в каждой (всего 2 000 витков). Замыкался один виток в фазе (рис. 9-20), что составляло 0,5 или 0,05% общего числа витков, в начале 1, в середине 2 и в конце 3 обмотки. Другие

обмотки были разомкнуты.

ЛШШ

нии в точках 1 и 2.

Опыты на обмотке с малым числам витков. Были сняты осцил­

лограммы колебаний изолированного конца обмотки при воздействии импульса на одну фазу при коротком замыкании и без него в точ­ ках /, 2, 3 (рис. 9-20). Из рисунка видно, что форма колебаний за­

метно меняется в зависимости от места короткого замыкания. Был исследован также случай замыкания с помощью стержневого проме­ жутка, соответствующий пробою при импульсе (рис. 9-21).

В другом опыте на том же магнитопроводе размещалась одно­ слойная обмотка из 42 витков по схеме рис. 9-19,6, так что ее поло­ вины были намотаны встречно. Осциллограммы (рис. 9-22) напряже­ ния изолированного конца, расположенного в середине высоты стерж­ ня, снятые при замыкании и без него в различных точках обмотки, показывают, что форма и частота колебаний изменяются. Место по­ вреждения не может быть надежно определено по осциллограммам. Это относится особенно к замыканиям в середине и конце обмотки, так как в этих случаях места замыканий очень близки.

Исследовалась также обмотка с регулировочной обмоткой. Здесь нельзя было ожидать, что удастся определить по колебаниям изо­ лированного конца, в которой из двух обмоток замыкание, поскольку поврежденная обмотка в любом случае охватывает стержень. Одна­ ко осциллограммы рис. 9-23 показывают, что можно надежно опре­ делить, на каком стержне произошло замыкание.

303

фазу обмотки. Результаты измерений при наличии короткого замыка­

витков и высокой основной частотой. В то же время он хорошо под­ ходит для обмотки с большим числом витков и низкой основной частотой. Необходимо указать, что при осциллографировании напря­ жения на баке по отношению к земле высшие гармоники будут демп­ фироваться и изменение формы напряжения не будет отчетливо вид­ но. Как показали детальные исследования, с помощью этого метода можно надежно определить место повреждения при частоте, не

304

нии в точках 1, 2 и 3.

превышающей 70 кГц, а осциллографирование колебаний на изоли­ рованном конце обмотки оказывается надежным методом даже при более высокой частоте.

У которых нейтраль имеет отдельный аы&од, .Можно Лишь устано­ вить, в какой фазе имеется замыкание витков.

Исходя из этих соображений, авторы провели измерения, при

граммам можно точно установить, на каком стержне имеется по­

разница видна не так отчетливо. Поэтому авторы испытали схему, представленную на рис. 9-32, которая дала хорошие результаты.' На

10 Zu 30 40 50 мне

осциллограммах представлены колебания напряжения в точке А как

без короткого замыкания, так и с коротким замыканием в различ­ ных местах фазы Л; видны сильные изменения в кривой колебаний на конце поврежденной фазы. На рис. 9-33 приведены осциллограм­

и которая замкнута на соответствующий импеданс, будет наблюдать­ ся переходный процесс. При замыкании витков в первичной обмотке во время импульсного процесса индуктивность уменьшается, что ока­ зывает влияние на процесс во вторичной обмотке.

Особенно чувствительной оказалась схема, предложенная автора­ ми [Л. 9-18]. Вторичная обмотка трансформатора замкнута на кон­ денсатор, емкость которого соответствует емкости подключаемой на­ грузки. Далее оказывается целесообразным замкнуть один конец вторичной обмотки на землю через сопротивление 105—10е Ом. Со­ ответствующая однофазная схема представлена на рис. 9-34.

306

Осциллограммы напряжения на емкости С

при наличии повреждения в обмотке (на уча­ стках /, 2 и 3, рис. 9-35) и без него представ­

лены на рис. 9-36.

Очевидно, осциллограммы дают возмож­ ность точно определить короткое замыкание при 0,1% замкнутых витков. Хорошие резуль­ таты получаются также, если в этой схеме

всоответствии с предложением Хрбека емкость

Сзаменить сопротивлением, соответствующим волновому сопротивлению нагрузки, подклю­ ченной ко вторичной обмотке (300 Ом для воз­ душных линий, 50 Ом для кабелей и вращаю­ щихся машин).

9-3. Влияние магнитопровода при импульсных

испытаниях

Измерения токов на землю при импульсных испытаниях неболь­ ших распределительных трансформаторов на 2,4 кВ показали, что изменение формы кривой тока на землю не всегда является следст­ вием повреждения изоляции. Подробный анализ показал, что причину

303

Для экспоненциального импульса с амплитудой U и временем полуспада Ті, мкс, получим:

и снизится после окончания импульса до величины остаточного по­ тока Ф 1 г (рис. 9-37).

В конце второго импульса поток будет:

и снова снизится до остаточного потока Ф2 г. Последующие импульсы создадут потоки Фз, Фі .. • и остаточные потоки Фзг, Фіт • ..

Очевидно, что с каждым им­ пульсом поток в магнитопрово­ де растет. Это будет происхо' дить до тех пор, пока не вы­

полнится для п-то импульса отношение

Вызванный импульсом напряжения u(t) квазистационарный ток ('кс, протекающий через обмотку, определяется выражением

1 Ct

309