ИЭРЭТУ_2

2 ИСПЫТАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

2.1. Измерение тока, активного сопротивления обмоток и электрической мощности

Измерение тока может осуществляться прямым или косвенным методом. В первом случае амперметр той или иной системы включает-

ся непосредственно в разрыв электрической цепи. В тех случаях, ко-

гда контролировать токи прямым методом не представляется воз-

можным (большие значения токов, ограничен прямой доступ к об-

моткам), используют косвенный метод измерения тока, при котором между оборудованием и измерительными приборами включается промежуточный датчик тока, преобразующий токи в электрический сигнал, доступный для непосредственного контроля измерительны-

ми приборами.

В качестве датчиков тока могут использоваться измерительные шунты, датчики Холла и трансформаторы тока. Стационарные трансформаторы тока имеют 5 классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10;

лабораторные – 4 класса: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2. Их угловая погрешность составляет от 10 до 120 угловых минут.

Измерение сопротивления обмоток электрических машин и трансформаторов постоянному току рекомендуется проводить:

методом вольтметра и амперметра;

методом одинарного (Уинстона) или двойного (Томсона) моста;

методом омметра логометрической системы.

Для измерения сопротивлений обмоток трансформаторов ис-

пользуются первые два метода.

При проведении измерений обмотки должны находиться в прак-

тически холодном состоянии, при котором их отдельные части имеют близкие температуры, отличающиеся от температуры ок-

ружающей среды не более чем на 3°С. У неподвижных обмоток из-

мерения проводят непосредственно на их выводах, а у вращающихся

– на коллекторе или контактных кольцах так, чтобы исключить из результата сопротивление скользящего контакта.

Схемы измерения сопротивления методом вольтметра и ам-

перметра приведены на рис. 2.1. Если сопротивление вольтметра от-

личается от измеряемого сопротивления менее чем в 100 раз, то для исключения методической ошибки истинное значение сопро-

тивления рассчитывается по формуле

где U – измеренное падение напряжения, В; – измеренный ток, А;

в – входное сопротивление вольтметра, Ом.

Каждое сопротивление обмоток должно быть измерено не менее трех раз при различных значениях тока. Результаты измерения одного и того же сопротивления не должны отличаться от среднего значения более чем на 0,5 %.

Измерение сопротивления многофазных обмоток при наличии выводов начал и концов фаз производится пофазно, а при наличии отдельных выводов от частей фаз – отдельно для каждой части.

Если выводы начал и концов фаз отсутствуют, то сопротивление следует измерять между каждой парой линейных выводов. При со-

единении фаз в звезду (рис. 2.1, б) сопротивление фазы при-

легающей к выводу , определяется по формуле

По аналогичным формулам с круговой перестановкой соот-

ветствующих индексов рассчитываются сопротивления других фаз.

соединении фаз в треугольник, то сопротивление фазы рекомендуется определять по упрощенным формулам:

генератор постоянного тока, сеть постоянного тока неизменного на-

пряжения или статический выпрямитель, питаемый от сети перемен-

ного тока неизменного напряжения.

Рис. 2.1. Схемы измерения сопротивления обмоток методом вольт-

метра и амперметра:

а – отдельная обмотка; б – при схеме У; в – при схеме D

Величина постоянного тока выбирается таким образом, чтобы адиабатное повышение температуры проверяемой обмотки за время испытаний не превышало 1°С. Скорость адиабатного повышения температуры

где j – плотность тока в обмотке при измерении сопротивления,

А/мм2; = 200 для обмоток из меди; = 88 для обмоток из алюми-

ния.

Если сечение провода обмотки неизвестно, то значение изме-

ряемого тока не должно превышать 15...20% от номинального, а вре-

мя измерений – 1 мин.

Из-за индуктивностей обмоток электрических машин отсчет по-

казаний приборов следует производить только после окончания пере-

ходного процесса. Если обмотка имеет большую постоянную време-

ни, то используются схемы с форсированием тока.

При использовании для измерений одинарного моста к иско-

мому сопротивлению обмоток добавляется сопротивление контактов и соединительных проводов, в связи с чем одинарный мост рекомен-

дуется применять при измерении сопротивлений, превышающих

1 Ом. Применение двойного моста обеспечивает наивысшую точ-

ность измерения сопротивления. Если тепловое состояние различных частей обмотки контролируется с помощью датчиков температуры,

устанавливаемых на обмотку, то за температуру обмотки принимают среднеарифметическое значение показаний датчиков, если эти пока-

зания изменяются не более чем на 1°С в час и отличаются от среднего значения не более чем на 2°С.

Определение сопротивления обмоток постоянному току в прак-

тически холодном состоянии предусмотрено программой приемо-

сдаточных испытаний, хотя большинство электрических машин не снабжаются датчиками температуры обмоток. В этом случае тем-

пературу обмоток определяют следующими способами:

в электрической машине, оборудованной датчиками темпера-

туры отдельных ее частей, за температуру обмотки принимают сред-

неарифметическое значение показаний датчиков, если оно не изменя-

ется более чем на 1°С за 4 ч при изменении сопротивления обмотки не более чем на 0,5 %;

в электрической машине, не оборудованной датчиками темпе-

ратуры, температуру обмотки принимают равной температуре по-

верхности машины (корпуса или подшипниковых щитов), если эта температура изменяется не более чем на 1°С за 8 ч при изменении со-

противления обмотки за то же время не более чем на 0,5%;

в электрической машине, не оборудованной датчиками темпера-

туры, температуру обмотки принимают равной температуре окру-

жающей среды во время измерений, если перед этим машина находи-

лась в нерабочем состоянии длительное время, в течение которого температура окружающей среды изменилась не более чем на 5°С.

Измерение электрической мощности можно осуществлять двумя методами: непосредственным (прямым) и косвенным. При ис-

пользовании первого способа пределы измерений по току и напряже-

нию ваттметра должны перекрывать диапазоны изменений тока и на-

пряжения нагрузки. В случае применения косвенного способа обмот-

ки ваттметра включают через трансформаторы тока и (или) напряже-

ния, что приводит к увеличению погрешности измерений мощности.

Стационарные трансформаторы напряжения имеют 3 класса точно-

сти: 0,5; 1; 3, лабораторные – 4 класса точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5.

Измерение мощности трехфазного тока осуществляется с помо-

щью одного однофазного ваттметра, если нагрузка симметричная и ваттметр не вносит искажений в распределение ее по фазам, с помо-

щью двух однофазных ваттметров, трех однофазных ваттметров и одного трехфазного ваттметра при измерении мощности до 100 кВт.

2.2. Измерение сопротивления изоляции и испытание ее на электрическую прочность

Сопротивление изоляции обмоток измеряется относительно корпуса электрической машины и между обмотками. Измерение про-

изводится мегомметром, который представляет собой маломощный высоковольтный генератор постоянного тока. Выпускаются мегом-

метры класса напряжения 100, 500, 1000 и 2500 В.

Измерение сопротивления изоляции вращающихся электриче-

ских машин следует производить мегомметрами класса 500 В, если напряжение обмотки до 500 В включительно, и мегомметрами класса не ниже 1000 В, если номинальное напряжение обмотки выше 500 В.

Для измерения сопротивления изоляции обмоток трансформаторов используются мегомметры класса 1000 В для трансформаторов клас-

са до 35 кВ и мощностью менее 16 МВ·А и класса 2500 В для осталь-

ных трансформаторов.

При измерении сопротивления изоляции обмоток крупных вра-

щающихся электрических машин и трансформаторов, которые обла-

дают значительной емкостью (между обмотками и на корпус), следу-

ет применять электронные мегомметры или мегомметры с моторным приводом, поскольку время переходного процесса, определяемое ве-

личиной емкости, может достигать нескольких минут. Отсчет сопро-

тивления изоляции следует производить дважды: через 15 и 60 с по-

сле появления на обмотках напряжения, при котором производятся измерения. Измерение сопротивления изоляции производится как в практически холодном, так и в нагретом состоянии при температуре

обмоток, близкой к рабочей, а также до и после испытаний изоляции обмоток на электрическую прочность. В результате измерений поми-

мо сопротивления изоляции, соответствующему измерению через

60 с ( ), определяют коэффициент абсорбции

Сопротивление изоляции относительно корпуса машины и меж-

ду фазами следует измерять поочередно для каждой цепи, имеющей отдельные выводы, при электрическом соединении всех прочих це-

пей с корпусом машины. По окончании измерений сопротивления изоляции каждой цепи ее следует разрядить, соединив с заземленным корпусом машины. Длительность такого соединения для машин с об-

мотками на номинальное напряжение 3000 В и выше составляет 15 с

или 1 мин для машин мощностью до 1 МВт или более 1 МВт соответ-

ственно. При использовании мегомметра класса 2500 В длительность соединения обмоток с корпусом составляет не менее 3 мин.

При измерении сопротивления изоляции обмоток электрических машин относительно корпуса (рис. 2.2, а) нулевой вывод мегомметра соединяется с заземленным корпусом машины (через болт заземле-

ния), а высоковольтный вывод – с одним из выводов обмотки. Об-

мотки фаз, не участвующие в измерении, заземляются. При измере-

нии сопротивления изоляции между обмотками (рис. 2.2, б) порядок присоединения выводов мегомметра к выводам обмотки произволь-

ный. Аналогичная схема используется для измерения сопротивления изоляции трансформаторов.

Значение сопротивления изоляции обмоток (в мегаомах) при ра-

бочей температуре должна быть не менее значения, вычисленного по формуле

где U – номинальное напряжение обмотки, В; Р – номинальная мощ-

ность машины, кВ·А или кВт.

Рис. 2.2. Схемы измерения сопротивления изоляции обмоток элек-

трических машин:

а – на корпус; б – между обмотками

Если полученное по формуле (2.6) значение сопротивления не превышает 0,5 МОм, то в качестве минимально допустимого при-

нимается = 0,5 МОм.

Поскольку измерения сопротивления изоляции при рабочей температуре затруднительны (даже при измерении сразу после окон-

чания испытаний на нагревание температура обмоток может сущест-

венно снизиться), допускается проведение измерений при более низ-

кой температуре. При этом минимально допустимое сопротивление

изоляции при температуре < раб следует определять по формуле

нимально допустимое сопротивление изоляции, рассчитанное по формуле (2.6), но не менее 0,5 МОм.

Испытания изоляции обмоток электрических машин на

электрическую прочность проводят для определения электрической прочности изоляции обмоток относительно корпуса машины, между обмотками и между витками обмотки. Испытание изоляции обмоток относительно корпуса машины и между фазами проводят си-

нусоидальным напряжением частотой 50 Гц от испытательного трансформатора мощностью не менее 1 кВ·А на 1 кВ испытательного напряжения.

Регулирование напряжения производится плавно или ступеня-

ми, не превышающими 5% от испытательного значения, путем регу-

лирования напряжения, подводимого к первичной обмотке испыта-

тельного трансформатора. Испытания начинаются с напряжения, не превышающего 1/3 от испытательного. Время увеличения напряже-

ния от половинного значения до испытательного – не менее 10 с, ис-

пытательное напряжение выдерживается в течение 1 мин. После это-

го напряжение плавно снижают до 1/3 от испытательного и отключа-

ют питание трансформатора.

Испытание изоляции обмотки между смежными витками для работающего на холостом ходу электрического двигателя проводится