5.1 Сурет. Электр қозғалтқыштардың апатты режимдері кезінде

негізгі функционалдық байланыстар

Ең кең тараған түрі – температуралық-токтық немесе жылулық қорғау.

Жылулық қорғаудың жұмыс істеу принципі денелердің электр тогымен қызуы кезінде онда механикалық және физикалық өзгерулердің қолдануына негізделген. Ток ағысы кезінде бөлінетін жылу механизмі жұмысын тудырады. Жылулық қорғауларға: балқу сақтандырғыштары, жылулық токтық реле, автоматты ажыратқыштар.

Электр қозғалтқыштарды қысқа тұйықталудан сақтауға арналған балқу сақтандырғыштары сипаттамалардың әр жерде орналасуынан онша сенімсіз. Бір балқу вставкасының жанып кетуі кезінде асинхронды қозғалтқыштың толық емес фазалы режимі орнауы мүмкін.

Электр қозғалтқыштарды қысқа тұйықтаудан сақтау үшін электромагнитті ажырауы бар автоматты ажыратқыш, ал технологиялық жүктелуден – жылулық ажыратқыш қолданылады. Ажырауы құрамдасқан ажыратқыштар кең қолданылуда.

Барлық типті релелер жылулық инерцияға ие, осыдан басқа олардың қорғаныс сипаттамаларының едәуір мәнді шашырауы байқалады. Токтық қорғанысты суу жүйесі бұзылғанда және қайталанып-қысқа уақытты және айқын көрінетін кездейсоқ-айнымалы жүктемемен режимдерде жұмыс істейтін қозғалтқыш үшін қолданылмайды.

Токтық қорғанысты қайталанатын-қысқа уақытты және кенеттен айқын көрінетін жүктемемен жұмыс істейтін режимдерде қозғалтқыштар үшін және суудың жүйесі бұзылған кезде қолданбауға тырысу керек.

Электрқозғалтқыштарды қосқаннан кейін фазаның үзілуі кезінде электржетегі жұмысының сәйкес келуі ток нгоминалды токтың 30-40% дейін өсуі мүмкін. Оқшаулама үшін мұндай ток жарамайды, сондықтан релені реттеу керек.

Қайталанатын-қысқа уақытты режимдерде қозғалтқыш қызуының және жылулық реленің тұрақтысы қозғалтқыш орамалары үшбұрышқа қосылған кезде әр түрлі болады, ток жүктелген фазада сызықтық сымдағыдан тез өседі. Қорғаныс сенімділігін арттыру үшін реленің қыздыру элементтерін үшбұрышқа қосу қажет.

Токтық әдіспен салынған қорғаныс аппаратурасының кемшіліктері принципиалды жаңа қорғап-сөндіретін құрылғыны ойлап шығаруға әкелді (УВТЗ).

Температуралық қорғаныстың жүйесіне тізбектей қосылған және электр қозғалтқыштың орамаларының алдыңғы жерінде орналасқан температуралық датчиктер мен датчиктердің сигналын күшейтіп, магнит жібергіштің басқару сұлбасына жіберетін сөндіру құрылғылары кіреді.

Температуралық датчиктер ретінде 115, 130, 145, 160⁰ іске қосылу температурасына арналған СТ14-2 позисторлары қолданылады. Апатты режим және қозғалтқыш орамларының температурасы жеткіліктіден асқанда, датчиктер кедергісі тез артады және сөндіру құрылғысы өзінің контактісімен магнит жібергіштің тізбегін ажыратып, қозғалтқыш тораптан ажыратылады. Статор орамы жеткілікті температураға дейін суымайынша, бұл тізбек ажыраулы тұра береді.

УВТЗ-ң негізгі кемшіліктері:

• апатты режимнің себебіне емес, қызметіне әсер етеді;

• тоқтап қалу кезінде орамның қызып кеткенше дейін апатты режимде қала береді, бұл оқшауламаның ескіруіне әкеледі;

• датчиктерді орнату зауыт шарттында және жөндеу кезінде ғана мүмкін;

• номинал токтың 1,5-1,6 аса жүктелуге дейін және 3-тен 7,5⁰С/с температураның өсу жылдамдығы кезінде сенімді болады;

• іске қосу аппаратурасымен қосулы үшін қосымша сымдар қажет;

• екі фазада жұмыс істеп, электр қауіпсіздікті қамтамасыз етпейді (фазаның корпусқа тұйықталуы кезінде және 3-8 минут аралығында датчиктердің қызып кетуіне дейін сақтандырғыш жанып кеткенде қозғалтқыш корпусы кернеу астында қалуы мүмкін).

УВТЗ модификациясының біреуін Калыков Б.Р. ойлап тапты. Ол қызып кетудің ұзақтығын өлшеу үшін және жеткіліктімен салыстыру үшін қорғанысты уақыт релесіні блогымен толтырды.

Электр қозғалтқыштардың қорғанысы үшін толық емес фазалы режимдер кезінде фаза сезгіштік құрылғыларды қолданады, жұмыс істеу принципі келесідей. Электр қозғалтқыш жүктемелер токтары арасындағы фазалар ығысуының бұрышын өлшеу оның негізінде жатыр. Мұны өлшеу үшін АВ және ВС фазаларына қарама-қарсы қосылған Т₁ және Т₂ екі фазаайналғыш трансформатор көмегімен U₁ және U₂ кернеулері қалыптасады. Апатты режим кезінде қалыптасатын кернеулер фазасының айырмашылығы жұмыстың қалыпты режимі кезіндегі кернеулер фазасынан айырмашылығы бар (толық фазалы режим кезінде φ = 90⁰, 0 үзілгенде 180⁰). Үзілу кезінде орындау реледегі ток арта бастайды, фазалық детектор бұл сигналды ескеріп, қорғаныс релесіне әсер етеді. Жүктелуден қорғау үшін ФУЗ-М модификациясы құрылған, онда жүктелудің бақылау түйіні енгізілген (U₁ және U₂ кернеу бақылауы). Қорғаныстың фазасезгіш құрылғыларын бес типөлшемді шығарады.

5.1 кестесі – ФУЗ-М типөлшемдердің техникалық берілгендері

Типөлшем	ФУЗ-1М	ФУЗ-2М	ФУЗ-3М	ФУЗ-4М	ФУЗ-5М
Жұмыс диапазоны	1...2	2...4	4...8	8...16	16...32

Суудың шарттары бұзылғанымен пайда болған қозғалтқышты ФУЗ-М қызып кетуден сақтамайды. ФУЗ-У модификациясында қозғалтқыш корпусында орнатылған позистор енгізілген. ФУЗ-У-дың соңғы модификациясы оқшаулама кедергісі нормадан кіші болғанда қосуға мүмкіндік бермейді. Ток трансформаторы арқылы қосылған фазасезгіш құрылғылар үлкен қуатты электр қозғалтқыштарын қорғайды. Пайдалану тәжірибесі көрсеткендей, мұндай құрылғысы бар электр қозғалтқыштар жұмыстан көп шыға қоймайды.

Техникалық сипаттама бойынша қорғаныс типін таңдау нақты бір электржетегінде болатын апатты режимнің құрылымын ескере отырып өткізеді.

Экономикалық критерий бойынша қорғаныс типін таңдау – қорғалатын технологиялық шығынның және электр қондырғының жөндеуіне кететін қосымша шығындарды бақылау құрылғысы табу болып табылады.

№ 6 Дәріс. Электр қондырғының ақауын іздеу

Негізгі ұғымдар мен түсініктер

Техникалық ақау іздеу – бұйымның ақаулығын және техникалық жағдайды тауып алудың әдістері мен құралдары туралы ғылым.

Техникалық ақау іздеушілік – соңғы нәтижесін объектін техникалық жағдайы туралы қорытындылауға болатын, объект жағдайын тауып алу процесі. Яғни, техникалық диагноз: асинхронды қозғалтқыш жұмысқа жарамды, С1, С4 фаза орамында орам тұйықталуы бар, оқшаулама ылғалды, және т.б.

Ақау іздеушілік және бақыланатын параметрлер – техникалық жағдайын анықтау үшін қолданылатын объектін сипаттамалары. Анықталатын ақау іздеушілік параметрлер – объектін жағдайын толық бағалайтын және оның жұмысқа жарамдылығы туралы толық мағлұмат беретін параметрлер (мысалы, қозғалтқыш қызуының температурасы оның толық жағдайын сипаттайды). Қосымша параметрлер объектін бөлек қасиеттерін немесе ақаулық орнын бағалайды (мысалы, оқшаулама кедергісі электр қондырғының тек электрлік бөлігінің қасиетін ғана сипаттайды).

Ақау іздеушілік әдісі (алгоритм) – объекттін техникалық жағдайын анықтай алатын әрекеттер (эксперименттер) тізбегі мен жиынтығы. Объектіге тәжірибе жасағанда әсер етеді және ақау іздеушілік параметрлерді өлшейді немесе объектін жағдайын анықтайды. Мысалы, жоғары кернеумен оқшауламаны тексеру және ток ағынын бақылап, оның түзулігі туралы қорытынды жасайды.

Ақау іздеу жүйелері (АЖ) – ақау іздеу құралдарының, әдістердің, объектін жиынтығы. Шешімі бойынша ақау іздеу есебін дифференциалдық, функционалды, профилактикалық және болжанатын деп бөледі.

Профилактикалық АЖ – пайдалану процесінде өзінің ресурсымен жұмыс істейтін бөлшек пен бұйымның ақаулығын таңу үшін арналған. Бұл мақсатпен жоспарлы профилактикалық тәжірибелерді жүргізеді.

Дифференциалды АЖ – электр қондырғыны жөндеу және жоспарлы техникалық қызмет кезінде бөлек ақаулықты тауып алу үшін арналған. Алынған нәтиже бойынша қажетті жөндеу (толық, ағымдық) түрін және құрамын анықтайды. Дифференциалдық ақау іздеу үшін жалпы және арнайы қолданыс аспаптары қолданылады. Қарапайым омметр (мегаомметр) электр қондырғының оқшауламалық элементтерінде, контактілерде, сымдарда тұйықталу, үзілу сияқты ақаулықты тауып алуға арналған. Арнайы ылғалдылық бақылау аспабы (ЫБА) оқшауламаның қаншалықты ылғалдануын анықтайды, ал жоғары жиілікті өлшегіш (ЖЖӨ) тәріздес аспаптар электр машиналар орамындағы орам тұйықталуын анықтайды.

Функционалдық АЖ – бақылау, типтік және арнайы тәжірибені өткізу кезінде электр қондырғының пайдалану қасиеттерінің комплексін анықтау жолымен жұмысқа шыдамдылығын және функционалдау сапасын бағалау үшін арналған. Мысалы, асинхронды қозғалтқыштың бақылау тәжірибелері кезінде тұрақты ток орамдарының кедергісін, оқшаулама кедергісін, токты, бос жүріс шығындарын, кернеуді және қысқа тұйықталу шығындарын анықтайды. Егер өлшеу параметрлері орнатылған шектеулерде орналасса, онда қозғалтқыш жұмысқа жарамды.

Жоспарлы АЖ – болашақта бұйымның жағдайын және істен шығудың мүмкін болатын моментті анықтауға болады. Мысалы, подшипник үшін саңылаудың шектік мәні белгілі. Бұл мәндердің айырмашылығын подшипник тозуының жылдамдығына бөліп, подшипниктің істен шығу күнін анықтауға болатын қалдық ресурсты аламыз.

Электр қондырғыны техникалық пайдалануын әрі қарай дамытуды басты бағыты – АЖ-ны кең ауқымға кіргізу.

Зерттеу түрлері

Электр қондырғыны және автоматизация құралдарын зерттеу келесілерден тұрады: қабылдау-тапсыру, профилактикалық, рәсуа, бақылау, типті (арнайы).

Қабылдау-тапсыру зерттеулерін монтаж бен жөндеуден кейінгі пайдалануға қондырғыны енгізу кезінде өткізеді. Өндірістік кәсіпорын электр берілістің ауа және кабель желілері, транформаторлық қосалқы станциялар, қазіргі заманғы автоматты басқару станциялары бар электр қондырғының әр түрлілігімен ерекшеленеді. Сондықтан көлем мен қабылдау-тапсырыс зерттеудің нормалары электр қондырғының әр түрлері үшін қажетті тексеріс, өлшеу мен зерттеуді өткізеді және электр қондырғының пайдалануға жарамдығының негізгі критерийлерін анықтайды.

Критерийлерді екі түрге бөлеміз: абсолютті және салыстырмалы.

Абсолютті критерийлер тесеріліп жатқан электр қондырғының пайдалануға жарамдылығы (жарамсыздығы) туралы айтуға келетін зерттеу немесе өлшеу кезінде физикалық шамалардың мәнін және тексеру кезінде белгілерді анықтайды.

Нормаларда оқшаулама жағдайының, контактілі қоспалардың, ток өткізу бөліктерінің және аппараттар мен электр машиналар орамның жіберілетін температуралардың, ажыратқыштың уақытша сипаттамаларының абсолютті критерийлері келтірілген.

Тексеріліп жатқан қондырғы жағдайының салыстырмалы критерийлері кейбір электр шамалардың өлшеу берілгендерін салыстыруға негізделген. Мұндай критерийлерді трансформатордың, электр машиналар сипаттамаларын талдау кезінде және оқшаулама кедергісін өлшеу кезінде қолданады. Электр қондырғының пайдалануға қосылуы туралы соңғы қорытынды жұмысқа толық тексерістен кейін ғана беріледі.

Профилактикалық зерттеуді ППР графигі бойынша электр қондырғыны пайдалану мерзімінде орындайды. Оны көлемі мен мерзімі электр қондырғының жұмыс режиміне және шарттарына сәйкес жергілікті инструкциямен орнатылады. Профилактикалық жиі тексерістер кенет ақаулықтың пайда болуын және электрмен жабдықтаудың үздіксіз жұмыс істеуін алдын ала хабарлайды. Профилактикалық зерттеуді енгізгеннен кейін электр қондырғының апатты жағдайы төмендетілген. Профилактикалық зерттеу арқылы электр қондырғының және оның негізгі элементтерінің жағдайын толықтау бағалауға жағдай жасайды: механикалық бөлім, магниттік жүйе, оқшаулама және контактілі қоспалары бар ток өткізгіш бөлшектер.

Рәсуа зерттеу – жөндеу алдындағы электр қондырғының ақаулығы.

Операциялық зерттеу, немесе операция аралық бақылауды (ОАБ) электр қондырғыны жөндеу уақытында өткізеді.

Бақылау зерттеулерін көлеміне қарамастан жөндеуден кейін орындайды. Бұл зерттеулердің мақсаты – жөндеуден кейін шығарылатын автоматизация құралдарының және электр қондырғының техникалық берілгендерінің паспорттық берілгендерге, жөндеудің техникалық шарттарына, стандартқа сәйкестілігін анықтау.

Егер қабылдау зерттеулері бағдарламасы бойынша сәйкес парметрлерді тексеруден тұратын өзгертулер трансформатор мен машинаның сипаттамаларына әсерін тигізсе, типтік зерттеулер өткізіледі.

Оқшауламаның ақау іздеушілігі

Оқшауламада электр өрісінің әсерінен қиын процестер өтеді. Біріншіден, диэлектрикте қоспалармен және ақау құрылымымен шартталған бос зарядтардың болуынан оқшауламада әрқашан i_и-тесіп өту өтімділігінің тогы пайда болады, екіншіден, баяу поляризация жүреді, яғни i_а абсорбция тогын туғызатын байланысқан дипольді молекуларладың айналысы мен орын ауыстыруы, үшіншіден, i_с орын ауыстыру тогын туғызатын және ион мен атомның электронды қабығының деформациясын және серпімді орын ауыстыруын ұсынатын, лездік поляризация жүреді.

Аталған процестерді зерттеу үшін 6.1,а суретте көрсетілген оқшауламаның орын ауыстыру сұлбасын қолданады. R_и резистор сквозной токтың кедергісін сипаттайды; С_а конденсатор – дипольді поляризациямен шартталған сыйымдылық; С_с конденсатор – электронды поляризацияның сыйымдылығы (геометриялық сыйымдылық); R_a резистор – дипольді поляризация кезіндегі эквивалентті шығындар.

6.1 сурет – Оқшауламаның орын ауыстыру сұлбасы (а) және

бойымен ағатын ток диаграммасы (б)

6.1 б суретте тұрақты кернеумен орын ауыстырумен байланысты оқшауламадан өтетін токтардың тәуелділігі. Баяу поляризация процестерінің аяқталуы бойынша абсорбция тогы өшеді, ал тесіп өту өтімділігінің тогы өзгеріссіз қалады. Орын ауыстыру токтары қысқа уақытты болғандықтан, оларды ескермейді. Суммарлық ток і өшетін сипаттамаға ие.

Оқшауламаның шын кедергісі тесіп өту тогына тәуелді және оны келесі формуламен анықтауға болады:

Мұндағы U – келтірілген кернеу, В.

Осы уақытта i_a тогы өшеді және қателік кіргізбейді. Егер өлшеуді кішігірім уақыт ұстамдылығы кезінде өткізсе, онда оқшаулама кедергісі туралы дұрыс емес ойлар тууы мүмкін.

Дұрыс оқшаулама үшін ПУЭ және ПТЭ ережелерінде орынбасу сұлбасының параметрлерін сипаттайтын нормативтер орнатылған. Мысалы, қуаты Р_н (кВт) және 1000В жоғары кернеумен электр қозғалтқыш оқшауламасының ең кіші кедергісін (МОм) келесі өрнек арқылы анықтаймыз:

Мұндағы U_H – номинал сызықтық кернеу, В.

Электр қондырғыны пайдалану кезінде оның оқшауламаға жұмыс кернеуінің әсері, найза разрядтан және коммутациялық операцияның қысқа уақытты асқын кернеу, механикалық және жылулық жүктеме, ластану, ылғалдану және басқа да кері әсерлер болады. Нәтижесінде оқшауламаның қасиеттері үздіксіз бұзылады.

Ток ағысының, абсорбцияның, орын ауыстырудың, тізбектегі шығын қуатының мәні орынбасу сұлбасынан көрінгендей, оқшауламаның қасиетіне байланысты. Сондықтан оларды ақау іздеу параметрлері ретінде қабылдайды. Қосымша электрлік беріктіліктің сипаттамаларын қолданады. Ақау іздеушіліктің міндеттері параметрлердің фактілі мәндерін анықтап, сәйкес нормалармен салыстыру болып табылады.

Оқшауламаның ақау іздеушіліктің (диагностирование) негізгі әдістеріне мыналар жатады: оқшаулама кедергісін өлшеу; оқшаулама сыйымдылығын өлшеу; диэлектриктік шығынды өлшеу; айнымалы немесе тұрақты токты жоғары кернеумен зерттеу.

Оқшаулама кедергісін өлшеу. Әдістемеге сәйкес бір фазаның оқшаулама кедергісін өлшегенде басқа екі фаза жерге тұйықталуы керек.

Электрлік машинаның оқшаулама жағдайы туралы дұрыс қорытынды жасау үшін келесі талаптарға сүйену қажет:

• әр тәуелсіз электрлік тізбек (фаза) үшін өлшеулерді кезектесіп өткізу керек, бұл уақытта басқа тізбектер корпуспен қосылып тұру керек;

• оқшауламаның кедергісін өлшегеннен кейін әр тізбек (фаза) машина корпусымен 1000кВт (немесе кВ А) дейінгі қуаты кезінде 15 секундтан кем емес, содан жоғары қуатта 1 минуттан кем емес және 2500 В-қа мегаомметрді қолданып, 3 минуттан кем емес уақытқа қосылады.

Абсорбция коэффициенті бойынша оқшауламаның ылғалдылығын анықтау. Қандай да бір электр қондырғының, мысалы қозғалтқыштың, оқшауламасы орынбасу сұлбасымен (3.1,а сурет) модельденеді. Электржетек пен поляризация процестерін қарастырғаннан өлшеу кезінде жиынтық ток I_сум тез өшеді (3.2 сурет). Дәл сондай қозғалтқыштың ылғал оқшауламаның жиынтық тогы I_вл үлкен және баяу өшеді. Жиынтық токтың сипатталған өлшеулері оқшаулама кедергісінің динамикасын анықтайды. Мегаомметрдің тұрақты кернеуі кезінде құрғақ оқшауламаның кедергісі R_сух тез артады, ал ылғал оқшауламаның кедергісі R_вл мәнсіз артады. Яғни, өлшеудің ұзақтылығына байланысты оқшаулама кедергісінің жағдайына қарап, оқшауламаның ылғалдылығын анықтауға болады.

Оқшаулама кедергісінің ақау іздеуі - абсорбция коэффициенті деп аталатын – /қатынасын анықтау және кернеуді бергеннен кейін және моменттерінде оның кедергісін мегаомметрмен өлшеу болып табылады. Әдетте = 15c, = 60c қабылдап, санайды. Егер

> 1,3 болса, онда оқшаулама құрғақ; ал ≤ 1,3 болса, онда оқшаулама ылғал.