Методическое пособие по МДК 01.03

Коми Республикаса йöзöс велöдан да том йöз политика министерство

Министерство образования и молодежной политики Республики Коми

Государственное профессиональное образовательное учреждение

«Сыктывкарский целлюлозно – бумажный техникум»

Одобрено

ПЦК электротехнических дисциплин

Протокол №____

От «____»____________ 2017г.

Председатель ПЦК:___________ Т.Д.Ксенз

Методическое пособие по поиску неисправностей в электрооборудовании и решению ситуационных производственных задач

Разработала: преподаватель спецдисциплин

и профессиональных модулей высшей категории

Ксенз Татьяна Дмитриевна

Сыктывкар 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ЗНАКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

. Выводы обмоток показывают одной линией с указанием на ней количества выводов. В автотрансформаторах сторону высшего напряжения изображают в виде развернутой дуги (черт. 2).

3. В упрощенных многолинейных обозначениях обмотки трансформаторов (черт. 3) и автотрансформаторов (черт. 4) изображают аналогично упрощенным однолинейным обозначениям, показывая выводы обмоток.

двухбуквенныЕ обозначения

В ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

МАРКИРОВКА ВЫВОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Определение начал и концов фаз

статорной обмотки.

1. Способ трансформации.

В одну из фаз включают вольтметр. Две другие фазы соединяют последовательно и включают на переменное напряжение 12 В.

Объясним принцип определения начала и концов обмоток методом трансформатора. Для этого рассмотрим принципиальную схему трансформатора на линейном сердечнике, ведь любой асинхронный двигатель – это вращающийся трансформатор с определенным коэффициентом трансформации

Если эти две фазы оказались включенными так, что и точке О условный "конец" одной фазы соединен с условным "началом" другой (рис. 3, а), то магнитный ноток ∑Ф пересекает третью обмотку и индуктирует в ней ЭДС.

Вольтметр укажет наличие ЭДС. Если напряжение близко к 0, то магнитные потоки компенсируют друг друга, поскольку обмотки включены встречно.

Если в точке О встретятся, например, условные "концы" обмоток (рис. 3, б), то магнитные потоки обмоток будут направлены противоположно друг другу. Суммарный поток будет близок к нулю, и вольтметр покажет О. В данном случае выводы, принадлежащие какой-либо из фаз, следует поменять местами и включить снова.

Если вольтметр показывает некоторое напряжение, то концы следует пометить. На одни из выводов, которые встретились в общей точке О, надевают бирку с пометкой Н1 (начало I фазы), а на другой вывод - К3 (или К2).

Бирки К1 и Н3 (или Н2) надевают па выводы, находящиеся в общих узелках (завязанных при выполнении первой части работы) с Н1 и К3 соответственно.

Для определения согласованных выводов третьей обмотки собирают схему, представленную на рисунке 3, в. Вольтметр включают в одну из фазе уже обозначенными выводами.

2. Нам понадобится обычная плоская батарейка на 4,5 В и тестер или миллиамперметр постоянного тока. Обмотки мы предварительно вызвонили омметром, чтобы определить три пары контактов проводов .

У нас имеется несколько пар проводов, но нам надо определить, где у этих пар начало обмотки, а где конец. Берем любую пару проводов, принадлежащих одной из обмоток. Условно помечаем один из выводов обмотки как начало (Н), а второй как конец (К). Подключаем тестер на пределе единицы или десятки миллиампер постоянного тока к любой другой паре проводов, принадлежащей другой обмотке.

Минус батарейки присоединяем к нашему условному концу (К) первой обмотки. Касаясь несколько раз начала первой обмотки плюсом батарейки, наблюдаем за показаниями тестера. Нас интересует отклоненение стрелки прибора в момент замыкания цепи «батарейка – обмотка».

Если стрелка прибора отклоняется в минус, то переключаем полярность присоединения прибора ко второй обмотке и снова несколько раз замыкаем батарейку на первую обмотку.

Теперь отклонения прибора в момент замыкания должны быть в положительную сторону. Тот вывод обмотки, который соединен с плюсом тестера, будет началом второй обмотки, а с минусом – концом. Таким же образом определяем начала всех других обмоток.

Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов

Трехфазный трансформатор имеет две трехфазные обмотки - высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения, в каждую из которых входят по три фазные обмотки, или фазы. Таким образом, трехфазный трансформатор имеет шесть независимых фазных обмоток и 12 выводов с соответствующими зажимами, причем начальные выводы фаз обмотки высшего напряжения обозначают буквами A, B, С, конечные выводы - X, Y, Z, а для аналогичных выводов фаз обмотки низшего напряжения применяют такие обозначения: начала обмоток – a,b,c, концы – x,y,z.

В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяют либо в звезду -Y, либо в треугольник - Δ (рис. 1).

Выбор схемы соединений зависит от условий работы трансформатора. Например, в сетях с напряжением 35 кВ и более выгодно соединять обмотки в звезду и заземлять нулевую точку, так как при этом напряжение проводов линии передачи будет в √3 раз меньше линейного, что приводит к снижению стоимости изоляции. 

О светительные сети выгодно строить на высокое напряжение, но лампы накаливания с большим номинальным напряжением имеют малую световую отдачу. Поэтому их целесообразно питать от пониженного напряжения. В этих случаях обмотки трансформатора также выгодно соединять в звезду (Y), включая лампы на фазное напряжение.

С другой стороны, с точки зрения условий работы самого трансформатора, одну из его обмоток целесообразно включать в треугольник (Δ ).

Фазный коэффициент трансформации трехфазного трансформатора находят, как соотношение фазных напряжений при холостом ходе:

а линейный коэффициент трансформации, зависящий от фазного коэффициента трансформации и типа соединения фазных обмоток высшего и низшего напряжений трансформатора, по формуле:

.

Если соединений фазных обмоток выполнено по схемам "звезда-звезда" (Y/Y) или "треугольник-треугольник" (Δ/Δ), то оба коэффициента трансформации одинаковы, т.е.

nф = nл.

При соединении фаз обмоток трансформатора по схеме "звезда - треугольник"

(Y/Δ) –  ,

а по схеме "треугольник-звезда"

(Δ / Y) -  

Группы соединений обмоток трансформатора

Группа соединений обмоток трансформатора характеризует взаимную ориентацию напряжений первичной и вторичной обмоток. 

Изменение взаимной ориентации этих напряжений осуществляется соответствующей перемаркировкой начал и концов обмоток.

Стандартные обозначения начал и концов обмоток высокого и низкого напряжения показаны на рис.1.

Рассмотрим вначале влияние маркировки на фазу вторичного напряжения по отношению к первичному на примере однофазного трансформатора (рис. 2 а). 

Рис.2

Обе обмотки расположены на одном стержне и имеют одинаковое направление намотки. Будем считать верхние клеммы началами, а нижние - концами обмоток. Тогда ЭДС Ё1 и E2 будут совпадать по фазе и соответственно будут совпадать напряжение сети U1 и напряжение на нагрузке U2 (рис. 2 б). Если теперь во вторичной обмотке принять обратную маркировку зажимов (рис. 2 в), то по отношению к нагрузке ЭДС Е2 меняет фазу на 180°. Следовательно, и фаза напряжения U2 меняется на 180°.

Таким образом, в однофазных трансформаторах возможны две группы соединений, соответствующих углам сдвига 0 и 180°. На практике для удобства обозначения групп используют циферблат часов.

Н апряжение первичной обмотки U1 изображают минутной стрелкой, установленной постоянно на цифре 12, а часовая стрелка занимает различные положения в зависимости от угла сдвига между U1 и U2. Сдвиг 0° соответствует группе 0, а сдвиг 180° - группе 6 (рис. 3). 

В трехфазных трансформаторах можно получить 12 различных групп соединений обмоток. Рассмотрим несколько примеров.

П усть обмотки трансформатора соединены по схеме Y/Y (рис. 4). Обмотки, расположенные на одном стержне, будем располагать одну под другой.

З ажимы А и а соединим для совмещения потенциальных диаграмм. Зададим положение векторов напряжений первичной обмотки треугольником АВС. Положение векторов напряжений вторичной обмотки будет зависеть от маркировки зажимов. Для маркировки на рис. 4а, ЭДС соответствующих фаз первичной и вторичной обмоток совпадают, поэтому будут совпадать линейные и фазные напряжения первичной и вторичной обмоток (рис. 4, б). Схема имеет группу Y/Y - О. 

Изменим маркировку зажимов вторичной обмотки на противоположную (рис. 5. а). При перемаркировке концов и начал вторичной обмотки фаза ЭДС меняется на 180°. Следовательно, номер группы меняется на 6. Данная схема имеет группу Y/Y - б. 

Н а рис. 6 представлена схема, в которой по сравнению со схемой рис 4 выполнена круговая перемаркировка зажимов вторичной обмотки (а→b , b→c, с→a). При этом фазы соответствующих ЭДС вторичной обмотки сдвигаются на 120° и, следовательно, номер группы меняется на 4. 

Схемы соединений Y/Y позволяют получить четные номера групп, при соединении обмоток по схеме Y/Δ номера групп получаются нечетными.

В качестве примера рассмотрим схему, представленную на рис. 7. В этой схеме фазные ЭДС вторичной обмотки совпадают с линейными, поэтому треугольник аbс поворачивается на 30° против часовой стрелки по отношению к треугольнику АВС. Но так как угол между линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток отсчитывается по часовой стрелке, то группа будет иметь номер 11.

Из двенадцати возможных групп соединений обмоток трехфазных трансформаторов стандартизованы две: Y/Y - 0 и Y/Δ-11. Они, как правило, и применяются на практике

Параллельная работа трансформаторов

При параллельной работе трансформаторов первичные их обмотки присоединяют к общей питающей сети, а вторичные к общей сети, предназначенной для электроснабжения приемников электрической энергии.

Условия параллельной работы трансформаторов

Для лучшего использования трансформаторов при параллельной работе необходимо нагрузки распределять между ними прямо пропорционально их номинальным мощностям.

Параллельная работа трансформаторов допускается при условиях:

Одинаковая группа соединения обмоток,

Равенством номинальных первичных и вторичных напряжений в пределах допусков до ±10 % .

Равенство напряжений короткого замыкания в пределах допусков.

Равенство коэффициентов трансформации, с допуском ±0,5 % их среднего значения

Отношение номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов не превышало 3 : 1.

Нарушение первого условия вызывает появление больших уравнительных токов между обмотками трансформаторов, которые приводят к быстрому чрезмерному их нагреву.

Требование равенства соответственно номинальных первичных и вторичных напряжений сводится к установлению равенства коэффициентов трансформации, которые не должны отличаться друг от друга более чем на ±0,5 % их среднего значения во избежание недопустимых уравнительных токов обмоток трансформаторов.

Р азличие между напряжениями короткого замыкания трансформаторов при параллельной работе допускают до ±10 % их среднего значения, так как неравенство этих величин вызывает перегрузку тех трансформаторов, у которых напряжение короткого замыкания имеет меньшее значение.

Помимо этого, рекомендуется, чтобы отношение номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов не превышало 3 : 1.

При параллельном включении трехфазных трансформаторов нужно, чтобы их одноименные зажимы были присоединены к одному и тому же проводу сети, а перед первоначальным включением проведена фазировка, т. е. проверка соответствия по фазе вторичных э. д. с. при подключении первичных обмоток к общей сети. 

Фазировка трехфазных трансформаторов при включении их на параллельную работу

Фазировка предусматривает проверку симметрии вторичных э. д. с. каждого трансформатора в отдельности и измерение напряжений между зажимами b и В2, c и С2, которые при закороченных зажимах а и А2 и п равильном присоединении трансформатора должны быть равны нулю. Если напряжения между названными зажимами отличны от нуля, это указывает на допущенную ошибку монтажа, исключающую, до ее устранения, возможность включения трансформаторов на параллельную работу. Для измерения напряжений при фазировке следует применять электромагнитный вольтметр на двойное линейное вторичное напряжение трансформаторов.

Распределение нагрузок между трансформаторами, включенными на параллельную работу

Распределение нагрузок S1 и S2 между параллельно работающими трансформаторами подчинено уравнению

где S1ном, S2ном - номинальные мощности, Uк1*, Uк2* - напряжение короткого замыкания трансформаторов, включаемых на параллельную работу.

 Параллельная работа трансформаторов разной мощности

Некоторое перераспределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами с различными напряжениями короткого замыкания осуществляют изменением их коэффициентов трансформации путем переключения ответвлений первичных обмоток. Переключение необходимо выполнять так, чтобы у недогруженных трансформаторов вторичное напряжение при холостом ходе было выше, чем у трансформаторов, работающих с перегрузкой.

В виде исключения допустима параллельная работа трансформаторов с разными коэффициентами трансформации и неодинаковыми напряжениями короткого замыкания при непременном условии, чтобы ни один из трансформаторов не был перегружен сверх установленных норм.

Условия включения трансформаторов на параллельную работу

При параллельном включении трансформаторов их первичные и вторичные обмотки раздельно присоединяются параллельно к общим шинам (рис. 12). На схеме изображены два трансформатора, включенные на параллельную работу, но их число может быть и большим. Для нормальной работы трансформаторов при их параллельном включении должны быть выполнены условия:

1. равенство номинальных первичных и вторичных напряжений трансформаторов;

2. принадлежность трансформаторов к одинаковым группам;

3. равенство напряжений коротких замыканий, их активных и реактивных составляющих

Условия равенства первичных и вторичных напряжений

Это условие сводится к условию равенства коэффициентов трансформации параллельно работающих трансформаторов. При включении на параллельную работу обмотки трансформаторов должны быть соединены одноименными зажимами: чтобы индуктируемые во вторичных обмотках э. д. с. находились в противофазе и их геометрическая сумма была равна нулю, тогда при включении тpaнcфoрмaтopoв не возникает никaкиx уравнительных токов.

Если коэффициенты трансформации не равны, то не равны н э д. с. вторичных обмоток, значит и их геометрическая сумма не равна нулю:

где E2i и E2ii — э. д. с. вторичных обмоток соответственно первого и ; второго трансформаторов.

Под действием результирующей э. д. с. АЕ по обмоткам трансформаторов циркулируют уравнительные токи Iур. Суммарное напряжение вторичных обмоток £ уравновешивается падением напряжения в сопротивлениях коротких замыканий трансформаторов, приведенных ко вторичным обмоткам

В мощных трансформаторах индуктивные сопротивления, обмоток больше, чем активные сопротивления, так что уравнительный ток почти чисто реактивный.

Уравнительный ток для трансформатора с большей величиной э. д. с. – индуктивный и уменьшает вторичное напряжение этого трансформатора до напряжения вторичной сети U2.

Для трансформатора с меньшей вторичной э. д. с. уравнительный ток – емкостный и повышает вторичное напряжение до напряжения вторичной сети U2.

Сопротивления коротких замыканий трансформаторов малы и при небольшом неравенстве коэффициентов трансформации уравнительный ток может оказаться значительно большим номинального; параллельное включение трансформаторов будет недопустимым. Относительное значение уравнительного тока определим на примере параллельной работы двух одинаковых однофазных трансформаторов с одинаковыми напряжениями короткого замыкания Uk = 5%, вторичные э. д. с. E которых отличаются на 5%. Таким образом, при отсутствии нагрузки трансформаторы оказались нагруженными токами, равными половине номинальных. Совершенно очевидно, что при таких условиях использовать полную мощность трансформаторов нельзя, так как при полной нагрузке они окажутся перегруженными и в случае продолжительной работы выйдут из строя. Если бы коэффициенты трансформации были отличными в большей мере, уравнительный ток оказался бы еще большим. На практике допускается разница в коэффициентах трансформации не более 1%

Условие принадлежности трансформаторов к одинаковым группам

Как было установлено выше, в зависимости от группы соединения обмоток трехфазного трансформатора вектор вторичной линейной э. д. с. может быть сдвинут относительно вектора первичной линейной э. д. с. на любой угол, кратный 30°. Первичные обмотки трансформаторов при их параллельной работе включены в общую сеть источника тока и вне зависимости от групп соединения обмоток векторы линейных э. д. с. первичных обмоток совпадают по фазе.

Если трансформаторы, включаемые на параллельную работу, принадлежат к одинаковым группам, то векторы линейных э. д. с. вторичных обмоток совпадают по фазе при включении трансформаторов нет уравнительных токов.

Если же трансформаторы принадлежат к различным группам, то при совпадении векторов линейных э. д. с. первичных обмоток вторичные, линейные э. д. с. не совпадают по фазе и геометрическая сумма э. д. с. вторичных обмоток не равна нулю. В этом случае при включении трансформаторов на параллельную работу появляются уравнительные токи, значительно большие номинальных, и трансформаторы могут выйти из строя

Если трансформаторы имели бы одинаковую номинальную мощность и разные группы включения, то уравнительный ток при их включении на параллельную работу оказался бы равным 0,26 установившегося значения тока короткого замыкания, т. е. примерно в 5 раз больше номинального. Такой бросок тока может привести к аварии и вызвать выход трансформаторов из строя.

Условие равенства напряжений коротких замыканий, их активных и реактивных составляющих

Напряжения короткого замыкания, их активные и реактивные составляющие определяют распределение нагрузки между трансформаторами при их параллельной работе. При неравенстве напряжений короткого замыкания нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределяется неравномерно и трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания нагружается в большей мере, чем трансформатор с большим напряжением короткого замыкания

На параллельную работу трансформаторов оказывает влияние соотношение активных и реактивных составляющих напряжений коротких замыканий. Если составляющие напряжений коротких замыканий не равны, трансформаторы будут недоиспользованы.

При неравенстве активных и реактивных составляющих напряжения короткого замыкания токи параллельно работающих трансформаторов не будут совпадать по фазе и ток, отдаваемый ими приемнику электрической энергии, будет равен геометрической сумме токов трансформаторов, т. е. будет меньше арифметической суммы токов. Следовательно, при номинальных нагрузках трансформаторов ток, потребляемый приемником энергии, будет меньше суммы номинальных токов трансформаторов.

Для трансформаторов различных мощностей активные и реактивные составляющие напряжений короткого замыкания различны: у трансформатора большей мощности реактивное сопротивление и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания больше, а активное сопротивление и активная составляющая напряжения короткого замыкания меньше, чем у трансформатора меньшей мощности. Поэтому условие равенства активных и реактивных составляющих напряжений коротких замыканий делает нежелательным включение на параллельную работу трансформаторов, номинальные мощности которых отличаются более чем в 2,5 раза.

Причины искрения ЩЕТОК КОЛЛЕКТОРА ДПТ

Электромагнитные причины искрения на щетках связаны с характером протекания электромагнитных процессов в коммутируемых секциях. Обеспечение достаточно благоприятного протекания этих процессов является важной задачей при создании машин постоянного тока, в особенности крупных

С практической точки зрения важно, чтобы коммутация происходила без значительного искрения у контактных поверхностей щеток, так как сильное искрение портит поверхность коллектора и щеток и делает длительную работу машины невозможной Причины искрения на щетках можно подразделить на:

механические

электромагнитные.

Механические причины искрения большей частью связаны нарушением контакта между щеткой и коллектором. Такие нарушения вызываются:

неровностью поверхности коллектора,

плохой шлифовкой щеток к коллектору,

боем коллектора, если он превышает 0,20,3 мм,

выступанием отдельных коллекторных пластин,

выступанием слюды между коллекторными пластинами,

заеданием щеток в щеткодержателях (тугая посадка),

вибрацией щеток (нежёсткость токосъемного аппарата),

плохая балансировка машины,

слишком свободное расположение щеток в щеткодержателях с зазорами более 0,20,3 мм,

слишком большое расстояние между обоймой щеткодержателя и коллектором – более 23 мм и так далее).

Искрение может быть вызвано также неравномерным натягом щеточных пружин, несимметричной разбивкой щеточных пальцев и щеток по окружности и другими причинами механического характера.

2. Потенциальные причины, вызываемые неравномерным распределением напряжения на коллекторе. Если напряжение между соседними коллек­торными пластинами превысит определенное значение, то может возникнуть искрение из–за электрического пробоя изоляционных промежутков между пластинами. При нагрузке машины, из–за поперечной реакции якоря, распределение магнитной индукции, а, следовательно, и распределения напряжения между коллекторными пластинами при­обретает резко неравномерный характер. Вследствие этого напря­жение между соседними пластинами может достигнуть больших зна­чений. Эти значительные напряжения могут привести к проскакиванию искр между соседними пластинами и даже к перекрытию их другой. Максимально допустимое напряжение между соседними коллекторными пластинами в зависимости от мощности машины 2560 В.

  3. Коммутационные причины, определяются соотношением ЭДС в коммути­рующей секции. При значительном преобладании неактивной ЭДС ком­мутирующая секция имеет значительный запас электромагнитной энер­гии

В момент сбегания щетки с коллекторной пластины про­исходит разрыв коммутирующей цепи. Разряд электромагнитной энергии секции и является причиной искрения. Искрению способствует также нагрев краев щетки в результате неравномерного распределения плот­ности тока под щеткой.

При выявлении причин искрения полезным может оказаться наблюдение за цветом искр и характером их образования (таблица 1)

Степень искрения (класс коммутации)

электрических машин

Круговой огонь

К руговой огонь по коллектору представляет собой короткое замыкание якоря машины через электрическую дугу на поверхности коллектора.

Круговой огонь возникает в результате чрезвычайно сильного расстройства коммутации, когда под сбегающим краем щетки появляются сильные искры и электрические дуги (рис. 1).

Распространение огня происходит путем повторных зажиганий дуги. Появляющаяся под щеткой дуга растягивается электродинамическим силами и гаснет, оставляя за собой ионизированное пространство. Поэтому следующая дуга возникает в более благоприятных условиях, является более мощной и растягивается на большее расстояние по коллектору, и, наконец дуга может растянуться до щеток противоположной полярности.

Круговой огонь возникает обычно при:

больших толчках тока якоря;

значительные перегрузки,

короткие замыкания на зажимах машины или в сети и тому подобное.

При этом, с одной стороны, появляется сильное искрение ("вспышка") под щеткой, а с другой – происходит значительное искажение кривой поля в зазоре и увеличение напряжения между отдельными коллекторными пластинами, что способствует возникновению кругового огня. Круговой огонь вызывает порчу поверхности коллектора и щеток.

ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ДПТ Наиболее распространенные неисправности электрической части : короткие замыкания внутри обмоток электродвигателя и между ними, замыкания обмоток на корпус, обрывы в обмотках или во внешней цепи (питающие провода и пусковая аппаратура).

В результате указанных неисправностей электродвигателей могут иметь место: отсутствие возможности пуска электродвигателя; опасный нагрев его обмоток; ненормальная частота вращения электродвигателя; ненормальный шум (гудение и стук); неравенство токов в отдельных фазах.

Причины механического характера, вызывающие нарушение нормальной работы электродвигателей, чаще всего наблюдаются в неправильной работе подшипников: перегрев подшипников, вытекание из них масла, появление ненормального шума.



При включении ДПТ он не трогается с места.

Причиной этого могут служить: предохранители, перегорание обрыв в цепях питания, обрыв сопротивлений в пусковом реостате.

Сначала внимательно осматривают, затем проверяют с помощью мегомметра целость указанных элементов. Если указанным путем не удается определить место обрыва, переходят к проверке целости обмотки якоря. Обрыв в обмотке якоря чаще всего наблюдается в местах соединений коллектора с секциями обмотки. Измеряя падения напряжения между коллекторными пластинами, находят место повреждения. Другой причиной указанного явления может быть перегрузка электродвигателя. Проверить это можно с помощью пуска электродвигателя вхолостую, предварительно разобщив его с приводным механизмом.

При включении дПТ перегорают предохранители срабатывает максимальная защита.

Закороченное положение пускового реостата может быть одной из причин указанного явления. В этом случае реостат переводят в нормальное пусковое положение. Это явление может наблюдаться также при слишком быстром выводе рукоятки реостата, поэтому при повторном включении электродвигателя реостат выводят более медленно.

При работе электродвигателя наблюдается повышенный нагрев подшипника.

Причиной повышенного нагрева подшипника может быть: недостаточная величина зазора между шейкой вала и вкладышем подшипника, недостаточное или лишнее количество масла в подшипнике (проверяют уровень масла), загрязнение масла или применение масла несоответствующих марок. В последних случаях масло заменяют, промыв предварительно подшипник бензином.
При пуске или во время работы электродвигателя из зазора между ротором и статором появляются искры и дым.

Возможной причиной этого явления может быть задевание ротора за статор. Это происходит при значительном срабатывании подшипников.

При работе ДПТ наблюдается искрение под щетками.

Причинами такого явления могут служить: неправильный подбор щеток, слабое нажатие их на коллектор, недостаточно гладкая поверхность коллектора и неправильное расположение щеток. В последнем случае необходимо передвинуть щетки, расположив их на нейтральной линии.

При работе электродвигателя наблюдается усиленная вибрация.

Вибрация может появляться при недостаточной прочности закрепления электродвигателя на фундаментной плите. Если вибрация сопровождается перегревом подшипника, это указывает на наличие осевого давления на подшипник.

Как определить место короткого замыкания в

обмотках электрических машин переменного тока

Вероятны последующие замыкания в обмотках электронных машин переменного тока: меж витками одной катушки, меж катушками либо катушечными группами одной фазы, меж катушками различных фаз.

Главным признаком, по которому можно отыскать замыкание в обмотках электродвигателя переменного тока, является нагрев короткозамкнутого контура.

В неких случаях короткозамкнутую часть обмотки электродвигателя можно сходу найти по внешнему облику - по обуглившейся изоляции.

Следует подразумевать, что при наличии параллельных веток в обмотке куцее замыкание в одной из веток фазы (при значимом числе замкнувшихся витков) может вызвать нагрев и другой ветки, не имеющей недлинного замыкания, потому что последняя оказывается замкнутой витками дефектной ветки обмотки.

Фазу, имеющую замыкание, можно отыскать по несимметрии потребляемого тока из сети.

При соединении обмотки электродвигателя звездой (рис.1, а) в фазе, имеющей замыкание, ток (A3) будет больше, чем в 2-ух других фазах.

При соединении обмотки электродвигателя треугольником (рис.1, б) в 2-ух фазах сети, к которым присоединена дефектная фаза, токи (А1 и A3) будут больше, чем в третьей фазе (А2).

Опыт определения дефектной фазы рекомендуется создавать при пониженном напряжении (0,25–0,3 Uном.).

В случае асинхронного мотора с фазным ротором обмотка последнего может быть разомкнута, а в случае асинхронного мотора с короткозамкнутым ротором либо же в случае синхронного мотора ротор может крутиться либо быть заторможенным.

П ри проведении опыта с синхронным движком в недвижном состоянии его обмотка возбуждения должна быть замкнута накоротко либо же на разрядное сопротивление.

В опыте с недвижной синхронной машиной токи в ее фазах будут различаться даже в этом случае, если машина исправна, что разъясняется магнитной асимметрией ее ротора.

При поворачивании ротора эти токи будут изменяться, но при исправной обмотке пределы их конфигураций будут схожи.

Фаза, имеющая замыкание, может быть определена и по значению ее сопротивления неизменному току, измеренного мостом или по способу амперметра – вольтметра, наибольший ток будет иметь фаза с замыканием.

Если же нет возможности разъединить фазы, то создают измерения 3-х междуфазных сопротивлений.

В случае соединения фаз электродвигателя звездой (рис.
1, а) большим будет междуфазное сопротивление, измеренное на концах фаз, не имеющих замыканий, два других сопротивления будут равны меж собой и будут меньше первого.

В случае соединения фаз электродвигателя треугольником (рис.
2, б) наибольшие токи будут иметь фазы имеющие витковые замыкания

К атушечные группы либо катушки, имеющие замыкания, могут быть найдены при питании переменным током всей обмотки либо только дефектной фазы по нагреву либо по значению падения напряжения на их концах.

Катушечные группы либо катушки, имеющие замыкание, будут очень нагреты и иметь наименьшее падение напряжения. В данном случае, так же как и выше, дефектные катушки можно отыскать по значению сопротивления

При замыкании в роторной обмотке (при исправной
статорной) напряжение меж кольцами ротора будет неодинаковым и не будет изменяться зависимо от положения ротора.

Опыт может быть произведен при питании ротора и измерении напряжения на зажимах статора, при всем этом получится оборотная картина. Подводимое к ротору напряжение должно составлять ) на кольцах ротора, т. е. напряжения на кольцах при недвижном роторе и статоре, включенном на номинальное напряжение.

После того как установлено, какая из обмоток (роторная либо статорная) имеет соединение меж витками, определяют дефектную фазу, катушечную группу либо катушку рассмотренными выше методами.

ТОКИ ХОЛОСТОГО ХОДА АД с КЗ

ротором общепромышленного исполнения

МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТКИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА АБСОРБЦИИ

И КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЯРИЗАЦИИ

К ак правило, измеряется сопротивление изоляции каждого провода относительно остальных заземленных проводов. Если измерения по этой схеме дадут неудовлетворительный результат, то производится замер сопротивления изоляции каждого провода относительно земли (остальные провода не заземляются) и между каждыми двумя проводами

Всего выполняется:

6 замеров сопротивления для трехпроводных линий,

4 и 10 замеров – для 4-х проводных,

5 и 15 замеров – для 5-ти проводных.

Если электропроводки, находящиеся в эксплуатации, имеют сопротивление изоляции ниже 1 Мом, то заключение о пригодности делается после испытаний их переменным током промышленной частоты напряжением 1 кВ.

Основные показатели сопротивления изоляции:

Сопротивление изоляции постоянному току Rиз. Наличие грубых внутренних и внешних дефектов (повреждение, увлажнение, поверхностное загрязнение) снижает сопротивление изоляции. Определение Rиз (Ом) производится методом измерения тока утечки, проходящего через изоляцию, при приложении к ней выпрямленного напряжения.

Коэффициент абсорбции. Лучше всего определяет увлажнение изоляции.

Коэффициент абсорбции – это отношение измеренного сопротивления изоляции через 60 секунд после приложения напряжения мегомметра (R60) к измеренному сопротивлению изоляции через 15 секунд (R15).

Если изоляция сухая, то коэффициент абсорбции значительно превышает единицу, в то время как у влажной 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 – 30оС. При невыполнении этих условий изделие подлежит сушке.

При оценке результатов измерения сопротивления изоляции трансформатора напряжением 35 кВ по предельным значениям полученные значения сопротивлений изоляции должны быть не менее значений, указанных в таблице 2.

Если сопротивление R60 измеряют при температуре, отличной от температуры, при которой производились измерения на заводе, полученные значения для сравнения приводят к температуре измерений на заводе путем пересчета с помощью коэффициента К, значения которого приведены в таблице 3:

Табл. 3 – Поправки к расчету коэффициента К

Коэффициент поляризации. Указывает способность заряженных частиц и диполей в диэлектрике перемещаться под действием электрического поля, что определяет степень старения изоляции. Коэффициент поляризации также должен значительно превышать единицу. Коэффициент поляризации – это отношение измеренного сопротивления изоляции через 600 секунд после приложения напряжения мегомметра R600 к измеренному сопротивлению изоляции через 60 секунд (R60).

анализ исправности контактных групп

Рассмотрим схему рис. 1. Окончания контактов пускателей пронумерованы и соответствуют номерам на клеммной колодке, к которой они подключены. Командоконтроллер имеет три положения Р, О, Н. Положение О – нейтральное, питание к катушкам не подается.

Пусть при переводе в положение Н не включается КМ3. Линейный провод с контактом 16 будет основным, относительно которого производим контроль исправности контактов

Можно производить пошаговый контрольный замер напряжения. Так при контрольных точках 16-N напряжение есть. Обычно это первый этап. Если напряжения нет, то нет и смысла проверять исправность схемы. Если напряжение есть, то оно должно быть между точками 16-1; 16-2; 16-3 и 16-4.

Если на участке 16-3 напряжение пропадает, то нормально замкнутый контакт неисправен. Возможен обрыв, или окисление контакта.

Исправность нормально разомкнутых контактов КМ1 и КМ2 можно проверить только под напряжением, после их срабатывания, используя вольтметр. Ниже приведена схема в которой проверку исправности контактов производят вольтметром.

Если нормально замкнутый контакт 7-8 замкнут, то напряжения на нем нет вольтметр показывает 0. Но если контакт сработал, а напряжение на нем есть, то состояние контактов плохое и следует более детально остановиться на этом месте. На замкнутом контакте не должно быть напряжения.

Состояние неисправного контакта изображено на рис. 2 красным цветом. Наличие напряжения при нормально замкнутом контакте говорит о неисправности контактной группы. Проверку состояния нормально замкнутых контактов можно при удаленном предохранителе.

Поскольку нет универсальных способов контроля, то следует сначала внимательно изучить принцип действия схемы. Так легче обнаружить дефект.

Во время описанной проверки шунтирование участка может вызвать срабатывание аппаратов, включенных в данную цепь, что приведет к нежелательным последствиям. Поэтому заранее следует зафиксировать положение магнитного пускателя специальным клинышком.

Метод прозвонки с помощью вольтметра применим и в тех случаях, когда в проверяемые цепи включены большие сопротивления,.

Как показывает практика, нарушения целости электриче­ской цепи и ее замыкания чаще всего бывают в контактах аппаратов и приборов и значительно реже – в электрических проводах. Исключение составляют провода подвергаемые частым перегибам и нередко повреждаемые. Поэтому при возникно­вении неисправности прежде всего проверяют состояние кон­тактов. Убеждают­ся также в целости плавких предохранителей, резисторов, во включенном положении рубильников, выключателей и кнопок, входящих в данную цепь.

Целость катушек реле или контактора и отсутствие зае­дания подвижных частей устанавливают принудительным их включением при поданном напряжении на катушку. Если пос­ле этого якорь аппарата удерживается в притянутом положе­нии, то значит причиной его невключения была слишком ту­гая пружина, заедание якоря или межвитковое замыкание в катушке.

В случае отпадания якоря (после принудительного вклю­чения) проверяют цепь провода катушки дан­ного реле или контактора, для чего параллельно катушке включают вольтметр. Наличие напряжения свидетельствует о целости цепи и заставляет предполагать обрыв в катушке.

РАСЧЕТ ТОКОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.

ЗАДАЧА

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором имеет на шильдике следующие данные:

.; ; ; ;

соединение – звезда.

Величины, обозначенные на щитке, называются номинальными.

Чему равны активная, полная и реактивная мощности двигателя? Каковы величины токов: полного, активного и реактивного (рис. 7)?

П одводимая к двигателю мощность P1 больше полезной на величину потерь в двигателе:

.

Полная мощность двигателя

треугольник мощностей).

Ток в соединительных проводах, т. е. линейный, равен:

ЗАДАЧА

10. Определить ток в обмотке трехфазного электродвигателя, если она соединена в треугольник и полезная мощность двигателя при к. п. д. коэфφциенте мощности и линейном напряжении сети 380 В.

Потребляемая двигателем мощность с учетом КПД

При соединении в треугольник ток в фазной обмотке двигателя будет меньше, чем ток подводящих проводов в раз:

ПЕРЕГРУЗОЧНАЯ СПОСОБНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРОВ

В зависимости от мощности силовые трансформаторы делят по категориям:

распределительные трансформаторы – до 2500 кВА;

трансформаторы средней мощности – до 100 МВА;

трансформаторы большой мощности – более 100 МВА.

Режим кратковременных аварийных перегрузок МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Режим чрезвычайно высокой нагрузки, вызванный непредвиденными воздействиями, которые проводят к значительным нарушениям нормальной работы сети, при этом температура наиболее нагретой точки проводников достигает опасных значений и в некоторых случаях происходит временное снижение электрической прочности изоляции. Однако на короткий период времени этот режим может быть предпочтительнее других. Можно предполагать, что нагрузки такого типа будут возникать редко. Их необходимо по возможности быстрее снизить или на короткое время отключить трансформатор во избежание его повреждения. Допустимая продолжительность такой нагрузки меньше тепловой постоянной времени трансформатора и зависит от достигнутой температуры до перегрузки; обычно продолжительность перегрузки составляет менее получаса.

Согласно ГОСТ 14209-97 распределительные трансформаторы в режиме систематических нагрузок могут работать с перегрузкой до 1,5.

Таблица предельных значений температуры и тока для режимов нагрузки, превышающей номинальную :

Знание о всех режимах работы сводится к тому, чтобы мы понимали, что в разных режимах происходит разный износ комплектующих деталей трансформатора. При перегрузках происходит перегрев отдельных деталей. При проектировании трансформаторов внутренней установки, следует вводить поправки на температуру окружающей среды, а также на количество трансформаторов в одном помещении.

Нагрузку в течение суток можно представить в виде двухступенчатого графика:

К1 – начальная нагрузка, предшествующая нагрузке или перегрузке К2 или нагрузка снижения К2, в долях номинальной мощности или номинального тока.

К2 – нагрузка или перегрузка, следующая за начальной нагрузкой К1, в долях номинальной мощности или номинального тока.

Вся проблема при выборе трансформатора заключается в том, что при проектировании, кроме расчетной мощности у нас практически ничего нет.

Правильно подобрать трансформатор с учетом допустимых перегрузок можно лишь имея такой график, поскольку производители трансформаторов предоставляют информацию по перегрузочной способности своих трансформаторов.

Рассмотрим перегрузочную способность распределительного трансформатора при температуре окружающей среды 20оС.

Если у нас трансформатор загружен на 80% и работает продолжительно, то 2 часа он сможет проработать с перегрузкой 1,45. Перегрузка загруженного на 100% трансформатора недопустима при температуре окружающей среды выше 20 градусов.

По таким таблицам можно очень точно определить перегрузочную способность масляного трансформатора.

ДЛЯ СУХИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

В Российских ПТЭЭП есть такие данные:

2.1.21. В аварийных режимах допускается кратковременная перегрузка трансформаторов сверх номинального тока при всех системах охлаждения независимо от длительности и значения предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды в следующих пределах:

Масляные трансформаторы:

 перегрузка по току, %................................30    45    60    75    100
 длительность перегрузки, мин…………120    80    45    20      10

Сухие трансформаторы:

перегрузка по току, %...............................20    30    40    50      60
длительность перегрузки, мин…………60    45    32    18      5.

Режим короткого замыкания трансформатора

Режимом короткого замыкания трансформатора называется такой режим, когда выводы вторичной обмотки замкнуты токопроводом с сопротивлением, равным нулю (ZH = 0). Короткое замыкание трансформатора в условиях эксплуатации создает аварийный режим, так как вторичный ток, а, следовательно, и первичный увеличиваются в несколько десятков раз по сравнению с номинальным. Поэтому в цепях с трансформаторами предусматривают защиту, которая при коротком замыкании автоматически отключает трансформатор.

В лабораторных условиях можно провести испытательное короткое замыкание трансформатора, при котором накоротко замыкают зажимы вторичной обмотки, а к первичной подводят такое напряжение Uк, при котором ток в первичной обмотке не превышает номинального значения (Iк < I1ном). При этом выраженное в процентах напряжение Uк, при Iк = I1ном обозначают uк и называют напряжением короткого замыкания трансформатора. Это характеристика трансформатора, указываемая в паспорте.

Таким образом (%):

где U1ном – номинальное первичное напряжение.

Напряжение короткого замыкания зависит от высшего напряжения обмоток трансформатора.

Так, например, при высшем напряжении

6-10 кВ……. …uк = 5,5%,

35 кВ ……….uк = 6,5÷7,5%,

110 кВ ……….uк = 10,5% и т. д.

Как видно, с повышением номинального высшего напряжения увеличивается напряжение короткого замыкания трансформатора.

При напряжении Uк составляющем 5-10% от номинального первичного напряжения, намагничивающий ток (ток холостого хода) уменьшается в 10-20 раз или еще более значительно. Поэтому в режиме короткого замыкания считают, что

Основной магнитный поток Ф также уменьшается в 10-20 раз, и потоки рассеяния обмоток становятся соизмеримыми с основным потоком.

Так как при коротком замыкании вторичной обмотки трансформатора напряжение на ее зажимах U2 = 0, уравнение э. д. с. для нее принимает вид

а уравнение напряжения для трансформатора записывается как

Этому уравнению соответствует схема замещения трансформатора, изображенная на рис. 1.

В
екторная диаграмма трансформатора при коротком замыкании соответствующая уравнению и схеме рис. 1, показана на рис. 2. Напряжение короткого замыкания имеет активную и реактивную составляющие. Угол φк между векторами этих напряжений и тока зависит от соотношения между активной и реактивной индуктивной составляющими сопротивления трансформатора.

У трансформаторов с номинальной мощностью 5-50 кВА

÷ 2;

с номинальной мощностью 6300 кВА и более

;

и более. Поэтому считают, что у трансформаторов большой мощности а полное сопротивление .

Опыт короткого замыкания

Этот опыт, как и опыт холостого хода, проводят для определения параметров трансформатора. Собирают схему (рис. 3), в которой вторичная обмотка замкнута накоротко металлической перемычкой или проводником с сопротивлением, близким к нулю. К первичной обмотке подводится такое напряжение Uк, при котором ток в ней равен номинальному значению I1ном.

П
о данным измерений определяют следующие параметры трансформатора.

Напряжение короткого замыкания

г де UK - измеренное вольтметром напряжение при I1, = I1ном. В режиме короткого замыкания UK очень мало, поэтому потери холостого хода в сотни раз меньше, чем при номинальном напряжении. Таким образом, можно считать, что Рпо = 0 и измеряемая ваттметром мощность – это потери мощности Рпк, обусловленные активным сопротивлением обмоток трансформатора.

При токе I1, = I1ном получают номинальные потери мощности на нагрев обмоток Рпк.ном, которые называются электрическими потерями или потерями короткого замыкания.

Из уравнения напряжения для трансформатора, а также из схемы замещения (рис. 1) получаем

где ZK - полное сопротивление трансформатора.

Измерив Uк и I1 можно вычислить полное сопротивление трансформатора

Потери мощности при коротком замыкании можно выразить формулой

поэтому активное сопротивление обмоток трансформатора

находят из показаний ваттметра и амперметра. Зная Zк и RК, можно вычислить индуктивное сопротивление обмоток:

Зная Zк, RК и Хк трансформатора, можно построить основной треугольник напряжений короткого замыкания (треугольник ОАВ на рис. 2), а также определить активную и индуктивную составляющие напряжения короткого замыкания:

Опыт короткого замыкания.

Напряжение короткого замыкания трансформатора

Опыт короткого замыкания производится на приемо-сдаточных испытаниях при выпуске с завода каждого трансформатора. Но не нужно думать, что у каждого трансформатора при этом на полном рабочем напряжении закорачивают вводы вторичной или первичной обмоток, т. е. создают аварийные режимы. Испытания, при которых искусственно создаются аварийные режимы, производятся только на одном представителе целой серии аналогичных трансформаторов и входят в состав типовых испытаний трансформатора. Задача этих испытаний – проверить электродинамическую стойкость типовой конструкции того или иного трансформатора.

Задача опыта короткого Замыкания при приемо-сдаточных испытаниях на заводе – оценить потери в обмотках и конструкции, а также потоки рассеяния в трансформаторе.

Опыт короткого замыкания производится при пониженном первичном напряжении, величина которого определяется из следующих соображений.

Допустим, что у трансформатора с короткозамкнутой вторичной обмоткой (рис. 1) и с токами I1K и I2K, в 10–20 раз большими токов I1 и I2, снизили первичное напряжение U1. Очевидно, и токи в обмотках тоже уменьшатся. Если напряжение U1 уменьшить, например, в 3-5 раз, то во столько же раз уменьшатся и токи I1K и I2K. Другими словами, можно установить напряжение U1 такой величины, что токи I1K и I2K станут равными своим значениям при нормальной работе трансформатора, т. е.

и .

Н апряжение, которое надо приложить к одной из обмоток (при другой короткозамкнутой), чтобы в обмотках установились номинальные токи I1 и I2, называют напряжением короткого замыкания и обозначают UK. Напряжение короткого замыкания обычно выражают в процентах от первичного напряжения U1:

Величиной uK и оценивают потоки рассеяния, а также их влияние на работу трансформатора.

Чтобы показать непосредственную связь между uK и рассеянием, представим, что в трансформаторе с определенными uK (например, 5%) нам удалось каким-то образом «раздвинуть» обмотки. Тотчас же амперметр в цепи первичной обмотки 1 покажет снижение тока I1K, хотя напряжение, показанное вольтметром, останется неизменным (5% от U1). Однако оно уже не будет равным uK, так как токи в обмотках понизились и стали меньше своих номинальных значений. Чтобы восстановить их величину, надо повысить напряжение до величины u`K, большей uK (например, до 8% от U1). Значит, при увеличении расстояния между обмотками uK растет.

Увеличение канала между обмотками увеличивает поток рассеяния, замыкающийся по воздуху вокруг обмоток. Соответственно увеличиваются ЭДС рассеяния Ер1 и Eр2 и, следовательно, индуктивные сопротивления обмоток. Вследствие этого токи в обмотках уменьшаются, и чтобы повысить их до нормальных значений, надо увеличить первичное напряжение до u`K. Рассуждая точно так же, можно установить, что при уменьшении расстояния между обмотками напряжение короткого замыкания снижается.

Чем больше uK, тем меньше ток короткого замыкания, следовательно, медленнее растет температура обмоток, по которым течет этот ток, и тем меньше опасность разрушительных механических усилий. В то же время чем больше uK, тем больше рассеяние, что увеличивает потери в конструкции и падение напряжения в обмотках. Следствием этого является снижение кпд и отдаваемой трансформатором мощности.

Зная величину uK, очень просто определить ток короткого замыкания в обмотке. Действительно, ток I1K будет во столько раз больше номинального тока I1, во сколько первичное напряжение U1 больше UK, т. е.

.

Учитывая, что uK обычно выражают в процентах от U1, получим

.

Так, если uK равно 5%, то ток I1K в 100/5 = 20 раз больше тока I1 при нормальной работе трансформатора.

Расчет НАГРУЗКИ трехфазного трансформатора

Паспортные данные трехфазного трансформатора:

номинальная мощность SN,

номинальное напряжение U1N/U2N,

потери холостого хода и короткого замыкания РХ и РК.

Схема соединений обмоток трансформатора «звезда треугольник /звезда».

Определить номинальные токи трансформатора и КПД трансформатора при нагрузках 50, 100, 125 % от номинальной.

Коэффициент мощности нагрузки cosφ = 0,8.
Паспортные данные трансформатора:

SN = 63 кВА,

U1N/U2N = 6/0,4 кВ,

РХ = 220 Вт,

РК = 1300 Вт.

cosφ = 0,8.

Решение

Номинальные токи первичной и вторичной обмоток определим из формулы номинальной мощности трансформатора:

Определим токи первичной и вторичной обмоток при номинальной мощности

ток первичной обмотки

Определить насколько загружен трансформатор, если показания амперметров на низкой стороне 45.5 А

При токе вторичной обмотки трансформатора 114 А

расчет электрОСЕТИ освеЩЕНИЯ

ЗАДАЧА

В четырехпроводную сеть с линейным напряжением 380 В включили в каждую линию по 22 лампы мощность 100 Вт каждая. Спустя некоторое время некто подключил 2 прожектора мощностью по 2,2 кВт каждый в одну из фаз.

Определить ток нулевого провода до подключения прожектора и после подключения.

Объясните причину повышенного напряжения и постоянного сгорания ламп в одной из фаз после подключения прожектора. Дать детальное объяснение этого явления.

Что вы можете сказать о роли нулевого провода? Что происходит при несимметричной нагрузке? Требования, предъявляемые к нулевому проводу.

Как защитить нулевой провод?

Что произойдет, если сгорает несколько ламп и их замену долго не производят?

РЕШЕНИЕ:

Определим фазное напряжение, под которым находятся лампы

Определим численные значения линейных токов, равных фазным токам.

Поскольку лампы рассчитаны на напряжение 220 В включаем их симметрично, по 22 лампы в каждую фазу.

Суммарная мощность ламп в одной фазе составляет:

Тогда ток в фазе А определим из закона Ома для переменного тока

В остальных фазах мощность будет одинакова и равна мощности потребителей фазы А, так как

Определим ток нулевого провода методами векторного анализа.

Ток нулевого провода равен геометрической сумме токов фаз, т. е.

.

Сложим векторно эти токи, предварительно выбрав масштаб. Измеряем результирующий ток линейкой. Ток нулевого провода равен нулю.

Ответ: При симметричной нагрузке ток нулевого провода равен нулю.

Построим векторную диаграмму, когда симметрия нагрузки нарушена включением двух прожекторов в одну фазу.

При включении дополнительно двух прожекторов мощность в одной фазе (например В) возросла и к 2,2 кВт добавилось еще 4,4 кВт.

Начертим схему

Суммарная мощность составит:

2,2 + 4,4 = 6,6 кВт

Определим ток фазы В, в которую включили дополнительные прожекторы.

Ток фазы возрос в 3 раза.

Выберем масштаб для построения векторной диаграммы и нахождения тока нулевого провода. На диаграмме отложим согласно масштаба фазные токи . Сложим геометрически (векторно) их и получим результирующий вектор нулевого тока, измерив который длину которого и зная масштаб вычислим ток нулевого провода.

Длина вектора IN соответствует току нулевого провода 20 А, а на такой ток нулевой провод не рассчитан.

Вывод: Нулевой провод будет греться и может произойти его возгорание с выходом из стоя всего кабеля или преждевременная потеря изоляции.

ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ АД

МЕТОДОМ ПОЭТАПНОГО АНАЛИЗА

Выход из строя любого двигателя может остановить не только один агрегат, но и вызвать остановку нескольких агрегатов, взаимосвязанных между собой цепочкой технологического процесса. Так при транспортировке щепы используют несколько транспортёров. Остановка последнего транспортера вызывает остановку всех остальных, так может организоваться завал. Поиск неисправностей должен занимать минимальное время, поэтому этому вопросу уделяется пристальное внимание, поскольку это уменьшает простой оборудования. Рассмотрим один из вариантов поиска неисправностей методом поэтапного анализа. Надо сказать, что данный метод почти универсален и подходит почти для любой аварийной ситуации. Суть метода в том, что поэтапно ставятся вопросы по анализу ситуации.

Сначала делается заключение о том, что какой-то из режимов двигателя не соблюдается.

Это могут быть:

Перегрев двигателя – не соблюдается температурный режим,

Потеря мощности – двигатель не способен качественно выполнять работу,

Локальный нагрев какой-то области двигателя – проблемы с обмотками двигателя,

Двигатель не развивает обороты – проблемы с напряжением или обрыв обмоток,

Двигатель резко набирает обороты – короткое замыкание в обмотке,

возникает значительная разность токов в линиях подачи питания к двигателю – плохие контакты и т. д.

Все выше перечисленные проблемы могут вызвать выход из строя двигателя. Эти симптомы является основанием необходимости диагностики двигателя.

Поэтапно выявляя несоответствие режимов и поэтапно задавая вопросы «почему это происходит?» можно добраться до проблемы и устранить дефекты.

Поставим проблему по двигателю мощностью 11 кВт, который теряет мощность и сильно греется. Этапы анализа приведены ниже.

Продолжение на следующей странице.

Универсальность метода позволяет определять обрывы, КЗ, наличие плохих контактов…. .

ДИАГНОСТИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ АД МЕТОДОМ БАЗ ДАННЫХ

Оценка состояния электрооборудования по результатам измерений

Определение исправности электродвигателя по токам холостого хода, так как рабочий ток может быть в пределах от 50 до 100% Iн.

Существует справочник, позволяющий по токам ХХ определять исправность двигателя.

ИЗОЛЯЦИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В справочниках ППТЭ есть данные по сопротивлениям Rиз.min, то свыше 1000 В отсутствуют. Вышлю таблицу зависимости сопротивления изоляции от температуры.

Тема. ИСПЫТАНИЕ ИЗОЛЯЦИИ

Практически отсутствует понятие коэффициента абсорбции. Раскрыть просто эту тему. (Пример с автомобильным колесом)

О дно колесо исправно, а второе имеет прокол (утечка). При одновременном накачивании давление в них одинаково, но по истечениее времени проколотое колесо спустит и его использовать нельзя и чем больше времени проходит, тем меньше вероятность доехать.

Тема: ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПО РЕЗЕЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ

Неисправность: При работе двигателя слышен повышенный шум в соединении электродвигателя с механизмом. При работе под нагрузкой двигатель не развивает номинальную мощность. Шум в соединениях усиливается.

Причина. Обрыв обмотки ротора. Объяснить, почему происходит вращение на двух фазах. Как определить эту неисправность?

Две фазы исправны, значит 2/3 части полости статора имеет вращающееся магнитное поле. Участок отсутствующего магнитного поля составляет 33%, но 67% статора работает. Участок отсутствующего магнитного поля ротор проходит по инерции. Двигатель значительно теряет вращающий момент под нагрузкой, но может развить номинальные обороты на хх. Появление шума связано с характерным шумом при пуске двигателя. Двигатель находится постоянно в режиме разгона. Растет ток двигателя в двух фазах, так как ротор не отдает в статор необходимую ЭДС индукции для снижения его тока. Две фазы оказываются перегруженными и двигатель при длительной эксплуатации может выйти из строя.

Диагностика:

Проверить рабочие токи всех фаз статорной и роторной обмоток.

Проверка обмоток на обрыв и исправность изоляции.

Тема: НЕИСПРАВНОСТЬ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Неисправность:

Двигатель работает без нагрузки. При включении нагрузки срабатывает защита.

П роверка рабочих токов дает результаты:

IA = 12 A; IB = 12,5A; IC = 16A.

Методика поиска неисправности дана выше.

Прежде всего следует определить номинальный ток двигателя по шильдику на его корпусе или по базе данных, заложенных в компьютер. При межвитковых замыканиях часть витков шунтируется зоной КЗ и не способна создавать реактивное сопротивление переменному току. Фаза работает почти в области КЗ только на активное сопротивление. Естественно должна сработать защита, но если этого не произойдёт, выйдут из строя оставшиеся обмотки

Поиск неисправности дал результат. Обнаружено межвитковое замыкание обмотки С. Обнаружить витковое замыкание можно имея измеритель индуктивности или методами амперметра и вольтметра переменного тока, данными в этом справочнике.

Определить витковое замыкание в полевых условиях на месте возможно, имея маленький понижающий трансформатор 220/12 В, который легко влезает в карман и тестер на переменный ток. Можно использовать показания амперметров. Зная напряжение, под которым находится обмотка можно определить индуктивность обмотки по выше приведенной формуле.

Обнаружен локальный нагрев обмоток статора двигателя. Определяется рукой. Двигатель подлежит ремонту.

Тема: АВАРИЙНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Неисправность.

При плановой проверке работы оборудования выявлено.

IA = 12 A; IB = 12.5А; IC = 7 A

Замечаний к работе электродвигателя нет.

При осмотре оборудования выявлено, что перегорела контактная группа фазы С.

Нарушение симметрии трех фаз двигателя – серьёзная неисправность. Ток в фазе С все-таки идет, но недостаточный. Выше приведен алгоритм поиска неисправности именно такого рода. При значительных токах двигателя нарушение контакта вызывает значительный их нагрев. Окисление контактов происходит быстрее и ухудшаются условия прохождения тока. Две фазы двигателя работают нормально, а третья фаза не нагружена. Двигатель испытывает биения тока. Это отражается на состоянии подшипников и приводит к их быстрому износу. Кроме того основная часть нагрузки ложится на две исправные фазы, которые со временем могут перегреться и привести к витковому или межфазному замыканию.

Аналогичны ситуации могут быть и при :

подгорании термическом повреждении соединении кабеля с двигателем,

в силовых контактах пускателей,

плохих контактах тепловых реле или соединении с питающей шиной.

Последний пункт особенно актуален. При значительных токах мощных двигателей количество выделенного тепла в контактных соединениях пропорционально квадрату тока т. е.

Это обстоятельство свидетельствует о том, что при больших токах и даже незначительном изменении сопротивлении контактов резко увеличивается температура контактной группы. Поскольку контакт соединен проводами (металлом) с тепловым реле, тепло передается на биметаллическую пластину и происходит ложное срабатывание теплового реле не из-за перегрузки по току, а просто от плохого контакта, который перегрет.

Тема: Аварийный режим работы СИСТЕМЫ при соединении в звезду

Неисправность: Плохой контакт рабочего нуля N при соединении в звезду.

Нагрузка несимметрична.

Проявление неисправности: При включении КМ1 через 2-3 часа срабатывает QF1.

Первое предположение – на какой-то линии КЗ, но определить КЗ практически не возможно.

При отключении нагрузки с фазы А (кабель от контактора) на ней присутствовало напряжение 50-80 В.

После восстановления контакта N освещение было восстановлено.

(Вывод – один слабый контакт нулевого провода может занять поиск неисправности от нескольких часов до нескольких дней). Применение теоретических знаний позволяет найти неисправность за 1 час или меньше.

СИТУАЦИЯ: Аварийный режим работы трансформатора при соединении

вторичной обмотки в звезду.

П роявление неисправности:

Останов оборудования по причине выхода из строя катушек пускателя, контакторов (температурный перегрев)

Останов оборудования по причине недостаточного усилия включения контакторов, пускателей)

На электродвигателях данное нарушение практически не сказывается.

Катушки контакторов перегорели не сразу, а в интервалах времени. Неисправность определилась не сразу, а после того, когда сгорело несколько катушек и оборудование встало. Оборудование не возможно было запустить из-за неисправностей пускателей.

Дать понятие перекоса напряжения и тока. Разделить эти понятия.

Неисправность: Плохой контакт провода рабочего нуля N в соединении «звезда» на силовом трансформаторе.

При потере контакта нулевого провода напряжение на потребителях зависит от их сопротивления или от потребляемой мощности.

Там, где сопротивление фазной нагрузи ниже (больше мощность) –напряжение ниже и наоборот, на той фазе где больше сопротивление (меньше мощность) – напряжение выше. Это явление носит название «перекос фаз» и может привести к неожиданным последствиям. Известно, что каждое реле, магнитный пускатель или контактор имеет своё определенное напряжение срабатывания и отпускания. При перекосе фаз пониженное напряжение может привести к тому, что реле самопроизвольно отключится, а реле, находящееся под повышенным напряжением, окажется перегретым и может просто сгореть. Плохой контакт нулевого провода может привести просто к аварийным ситуациям. Если отключится питание обмотки возбуждения ДПТ двигатель может «пойти вразнос» с аварийным исходом ситуации. Излишнее напряжение может постепенно вывести из строя обмотки магнитных пускателей, при этом все произойдет по истечении определенных интервалов времени для каждого реле

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СИТУАЦИЯ

Двигатель после включения в режиме холостого хода разгоняется, но под нагрузкой теряет обороты и не тянет.

На шильдике двигателя надпись. 690 / 380 В. Питающее напряжение 380 В. Мощность 11 кВт. 1500 об/мин.

Измерение тока в подводящих проводах дает результаты:

Используя метод поэтапного анализа сделай вывод о неисправности.

Анализ ситуации.

Обмотки двигателя рассчитаны на напряжение 380 В. Соединение звезда, если питающее напряжение 660 В. По примерным расчетам имеем : Двигатель должен иметь номинальный ток

Обмотки двигателя рассчитаны на напряжение 380 В. Схема включения - «звезда» при 660 В. Но мы имеем напряжение 380 В, поэтому двигатель необходимо включить в сеть с напряжением 380 по схем «треугольник». Из показаний приборов имеем ток двигателя, который он должен иметь под нагрузкой почти вдвое ниже номинального тока. Вывод – двигатель включен по схеме «звезда» вместо треугольника. После включения двигателя в «треугольник» двигатель стал работать нормально.

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СИТУАЦИЯ

В трехфазную четырехпроводную систему включили лампы освещения по 20 ламп 100 Вт каждая. Через некоторое время в одной фазе сгорело 5 ламп. Лампы стали гореть всё чаще и только в одной фазе. Объяснить причину сгорания ламп одной фазы.

Определите ток нулевого провода векторным способом.

К исправной четырехпроводной линии, с равномерно распределенной нагрузкой кто-то подключил очень мощный прожектор. Через некоторое время стали сгорать лампы фазы С. Объясните подробно причину данной ситуации.

Как обеспечить селективность срабатываниязащиты

Как обеспечить селективность срабатывания плавких предохранителей

Избирательность (селективность) защиты плавкими предохранителями обеспечивается подбором плавких вставок таким образом, чтобы при возникновении короткого замыкания, например, на ответвлении к электроприемнику, срабатывал ближайший плавкий предохранитель, защищающий этот электроприемник, но не срабатывал предохранитель, защищающий головной участок сети.

Выбор плавких предохранителей

по условию селективности

Выбор плавких вставок предохранителей по условию селективности следует производить, пользуясь типовыми время-токовыми характеристиками предохранителей с учетом возможного разброса реальных характеристик по данным завода-изготовителя.

П ри защите сетей предохранителями типов ПН, НПН и НПР с типовыми характеристиками, приведенными на рисунках, селективность действия защиты будет выполняться, если между номинальным током плавкой вставки, защищающей головной участок сети Iг, и номинальным током плавкой вставки на ответвлении к потребителю Io выдерживаются определенные соотношения.

Например, при небольших токах перегрузки плавкой вставки (около 180-250 %) селективность будет выдерживаться, если Iголовноой ПВ больше Iноминальной ПВ хотя бы на одну ступень стандартной шкалы номинальных токов плавких вставок.

При коротком замыкании селективность защиты предохранителями типа НПН будет обеспечиваться, если будут выдерживаться следующие соотношения:

где Iк – ток КЗ ответвления, А;

Iг – номинальный ток плавкой вставки плавкого предохранителя головного участка сети, А;

Iо – номинальный ток плавкой вставки на ответвлении, А.

Соотношения между номинальными токами плавких вставок Iг и Iо для предохранителей типа ПН2, обеспечивающие надежную селективность, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Номинальные токи последовательно включенных плавких вставок предохранителей ПН2, обеспечивающих надежную селективность

Примечание. Iк – ток короткого замыкания в начале защищаемого участка сети.

Выбор предохранителей по условию селективности по методу согласования защитных характеристик

предохранителей

Для выбора плавких предохранителей по условию селективности можно использовать метод согласования характеристик предохранителей, в основу которого положен принцип сопоставления сечений плавких вставок по формуле:

 где S1 – сечение плавкой вставки, расположенной ближе к источнику питания;

S2 – сечение плавкой вставки, расположенной дальше от источника питания, т.е. ближе к нагрузке.

Полученное значение сравнивают с данными таблицы 2, где приведены наименьшие значения , при которых обеспечивается селективность.

Селективность защиты будет обеспечена, если расчетное значение равно табличному или больше него.

Табл. 2 Наименьшие значения , при которых обеспечивается селективность защиты

СХЕМА ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПАНЕЛЕЙ

Примерная схема включения цепей управления защитных панелей приведена на рис. 1. Цепь питания катушки линейного контактора Л будет замкнута только после замыкания выключающего устройства «ключ-марка» КМ, всех нулевых контактов контроллеров К12 или командоконтроллеров, блок-контактов дверей (люков) КЛ, аварийные выключатели АВ, контактов максимальных реле МР1, МР2. При этом после включения главного рубильника и нажатия блокировочной кнопки КВ через катушку пойдет ток, и линейный контактор подаст напряжение в силовые цепи электроприводов механизмов крана (кран готов к работе).

В случае перегрузки любого привода механизмов или короткого замыкания в цепи контакты группового максимального реле МР1 и МР2 разомкнут цепь катушки линейного контактора Л, который отключит от сети все двигатели, силовые или цепи управления которых включены через панель. При срабатывании одного из аппаратов конечной защиты КВВ, КВН, блокировки двери (люка) КЛ или нажатии на кнопку аварийного выключателя АВ произойдет отключение линейного контактора. Включение его возможно только после установки рукояток всех органов управления в нулевое положение, возвращение всех аппаратов в первоначальное положение и нажатие блокировочной кнопки КВ (нулевая блокировка). Кнопку КВ можно отпустить, так как цепь катушки линейного контактора Л останется под напряжением, благодаря шунтирующему блок-контакту Л (на схеме под кнопкой КВ) до тех пор, пока вновь не произойдут указанные выше явления.

Неисправности крановых электродвигателей

Неисправности в работе крановых электродвигателей происходят в результате длительной работы без ремонта, неудовлетворительного обслуживания или нарушения установленных режимов работы.

Неисправности в работе крановых электродвигателей могут проявляться в следующем:

изменении характеристик электродвигателя, т. е. его частоты вращения и вращающего момента,

неустойчивости этих характеристик, т. е. недопустимом колебании частоты вращения,

недопустимо высоком общем и местном перегреве электродвигателя,

недопустимых вибрациях,

сильном шуме,

недопустимо большом искрении под щетками электродвигателя постоянного тока или на кольцах асинхронного электродвигателя.

Кроме того, причины неисправностей разделяют на электрические, магнитные и механические.

К электрическим причинам относятся:

пробой изоляции обмоток,

обрыв их,

плохой контакт в местах соединения проводников,

обгорание коллекторных пластин или контактных колец и др.

К магнитным причинам относятся:

ослабление прессовки листов стали,

замыкание между ними и др.

К механическим причинам относятся:

неисправности подшипников,

неисправности бандажей {разрывы, ослабление, спадание),

биение коллектора или колец,

искривление и поломка вала,

поломка щеткодержателей,

неуравновешенность вращающихся частей и др.

Одной из наиболее распространенных неисправностей асинхронных электродвигателей является повреждение обмоток.

Витковые замыкания в катушке,

межфазные короткие замыкания в обмотке

замыкания обмотки на корпус

являются, как правило, следствием износа изоляции: обрывы в обмотках  -  следствием распаек мест соединения или механической порчи обмотки малого сечения.

Наиболее уязвимыми местами обмотки являются места выхода ее из пазов, изгибы или перекрещивания в лобовых частях, соединительных проводах катушечных групп. Повреждения могут быть и в местах соединения выводов обмотки с сетевым кабелем.

Внешними признаками короткого замыкания в обмотке могут быть:

ненормальное гудение электродвигателя,

неодинаковая величина токов в цепях фаз,

затрудненный пуск,

перегрев катушек обмоток.

Витковые замыкания (короткое замыкание в одной фазе) в обмотке статора могут быть обнаружены по сильному перегреву катушки (или катушечной группы), по увеличенному значению тока в поврежденной обмотке при соединении обмоток звездой.

При соединении обмоток треугольником амперметр, включенный в цепь поврежденной фазы, показывает меньшее значение по сравнению с амперметрами, включенными в цепи двух других фаз. Определение дефектной фазы рекомендуется проводить при пониженном напряжении (0,25 - 0,3 от номинального).

Витковое замыкание в обмотке ротора может быть обнаружено аналогично (с помощью амперметров). В этом случае обмотка ротора перегревается, величина тока в фазах колеблется, обмотка статора нагревается больше обычного.

При пуске и работе с резисторами в роторной цепи обмотка ротора дымит, появляется характерный запах горящей изоляции.

Если в электродвигателе с фазным ротором трудно определить место виткового замыкания (в обмотке статора или ротора), то применяют индукционный метод:

обмотки статора подключают к сети и измеряют индуктированные напряжения между кольцами неподвижного ротора. Их неодинаковая величина между различными парами колец указывает па наличие виткового замыкания в обмотках электродвигателя.

Если при поворотах заторможенного ротора неравенство напряжений изменяется, то витковое замыкание произошло в обмотке статора.

Если при поворотах заторможенного ротора неравенство напряжений не изменяется, то витковое замыкание в обмотке ротора. При этом напряжение между кольцами двух фаз, одна из которых повреждена, будет меньшим, чем напряжение, соответствующее двум неповрежденным фазам.

Место виткового замыкания после разборки электродвигателя и разъединения параллельных цепей обмотки статора можно обнаружить, например, с помощью метода измерения сопротивления катушек двойным мостом или методом амперметра  -  вольтметра.

Замыкание обмотки статора на корпус и междуфазное короткое замыкание может быть обнаружено с помощью мегомметром. Место замыкания на корпус выявляется либо при осмотре обмотки, либо одним из специальных способов.

Если в месте замыкания незначительно повреждена только изоляция (но не проводник), то ее можно временно восстановить прокладками из соответствующих изоляционных материалов с пропиткой их лаком. Если же повреждены проводники обмотки или изоляция разрушена па значительном участке, то заменяют поврежденную катушку.

Обрывы в обмотках кранового электродвигателя могут быть обнаружены также с помощью мегомметра. Однако прежде чем приступить к отысканию обрывов или плохого контакта в обмотке необходимо убедиться в отсутствии этих дефектов вне обмотки (из-за недостаточного прилегания контактов пусковых аппаратов, неплотности контактов выводных концов и т. д.).

При обрыве мегомметр покажет бесконечно большое сопротивление. При соединении обмоток треугольником один из его углов («начало» одной обмотки и «конец» другой) при испытании рассоединяют. При соединении обмоток звездой фаза сети мегомметр подключается к выводу каждой фазной обмотки и к нулевой точке обмоток. После обнаружения неисправной фазной обмотки испытанию на обрыв подвергают все катушки ее, а затем после тщательного осмотра определяют место обрыва в поврежденной катушке.

Для того чтобы найти катушечную группу или катушку, имеющую обрыв, одним концом мегомметра касаются одного вывода фазы, а другим  -  поочередно всех соединительных проводов между катушечными группами и катушками, при миновании частей обмоток с обрывом, мегомметр дает большие показания в соответствии с сопротивлением изоляции испытуемой обмотки (при этом удобно пользоваться острыми щупами во избежание зачистки соединительных проводов).

Наиболее вероятные места обрывов в проволочных обмотках находятся в межкатушечных соединениях, а в стержневых обмотках,  -  в пайках (хомутиках). В короткозамкнутых обмотках роторов асинхронных электродвигателей обрывы или плохой контакт имеют место из-за плохой приварки или пайки в местах соединения стержней с замыкающими кольцами.

Обрывы в короткозамкнутых обмотках могут иметь место в пазовых частях в результате механических повреждений. В роторах асинхронных электродвигателей с литой алюминиевой обмоткой обрывы в пазовой части могут быть из-за дефектов при литье.

Для того чтобы убедиться в наличии обрыва или плохого контакта в короткозамкнутых обмотках роторов, проводят следующий опыт. Ротор затормаживают и на статорного обмотку подают напряжение, равное 20 - 25 % от номинального. Затем ротор медленно поворачивают и измеряют величину тока в обмотке статора (в одной или трех фазах). При исправной обмотке ротора величина тока в обмотке статора во всех положениях ротора будет одинаковой, а при обрыве или плохом контакте будет изменяться в зависимости от положения ротора